CN205587001U - 双孔心形柱状催化剂载体 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双孔心形柱状催化剂载体，包括挤出呈柱条状的载体颗粒，所述载体颗粒的横截面呈双孔心形，所述双孔心形横截面的外轮廓由两个半径为R的大圆弧和两个边长2R的直边围合而成，两个大圆弧的一端相接，另一端分别与两条直角边的一端相接；二条直边相接于另一端点；所述双孔心形横截面的内轮廓由两个半径r的贯穿通孔的环边构成。该催化剂载体具有优化的结构设计和布局，可以大大降低与反应物间的摩擦，减小局部应力；并且增加了比表面积，加大了反应物的流动性，减小了催化剂床层的压降，也减小了结焦的可能性。同时本实用新型的催化剂载体能够使催化剂的利用率更高，使用寿命更长。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油和化工工业所用催化剂载体设计技术，具体地指一种双孔心形柱状催化剂载体。
背景技术
目前，工业使用的催化剂大致分为非负载型和负载型两种。对于负载型催化剂来说，催化剂的活性组分担载在催化剂载体上，催化剂载体主要用于支持活性组分，使催化剂具有特定的物理性状，而载体本身一般并不具有催化活性。催化剂载体能使制成的催化剂具有合适的形状、尺寸和机械强度，以符合工业反应器的操作要求。催化剂载体可使活性组分分散在载体表面上，获得较高的比表面积，提高单位质量活性组分的催化效率。催化剂载体还可阻止活性组分在使用过程中烧结，提高催化剂的耐热性。
催化剂的外形是催化剂的重要性能之一，它对催化剂本身的强度、活性起至关重要的作用。同时催化剂的形状对反应过程中的物流分配、传质传热及床层压降等的影响也十分显著。
同样直径的催化剂载体，制备成不同形状可以改变催化剂的外表面的大小与强度以及反应物向颗粒扩散的最大距离。许多催化剂载体的特殊形态都是为了提高催化剂的利用率和对各种具体反应条件的适应性。
常见的催化剂载体设计，往往为简单的轴对称形状，外形较为简单，比表面积不足，堆积起来不容易充分发挥作用，也不十分适应流体力学的要求。因此，需要设计一种适用于对催化反应条件、特别是流体力学要求的催化剂载体外形，以适应各种具体反应条件，同时提高催化剂的利用率。
发明内容
本实用新型的目的是针对目前现有催化剂载体设计方案在结构上的不足，提供一种双孔心形柱状催化剂载体，其设计的比表面积大、轮廓圆滑，可以提高催化剂的传质性能、减小催化剂床层压、降低催化剂和反应物间摩擦，延长催化剂的寿命。
为实现上述目的，本实用新型所设计的双孔心形柱状催化剂载体，包括挤出呈柱条状的载体颗粒，所述载体颗粒的柱条状内部沿纵向设置有两个贯穿通孔；所述载体颗粒的横截面呈双孔心形，所述双孔心形横截面的外轮廓由两个半径均为R的大圆弧和两条长度均为B的直边围合而成，所述两个大圆弧相对的内侧端相连，所述两个大圆弧相背的外侧端分别与两条直边的一端相接，所述两条直边的另一端相交；所述双孔心形横截面的内轮廓由两个对称布置且半径为r的贯穿通孔的横截面环边构成。
具体的，所述两个大圆弧分别与两个贯穿通孔同轴心布置。
具体的，所述两个大圆弧相对的内侧端相连点为两个大圆弧的相切点，所述两个大圆弧相背的外侧端分别与两条直边一端的相接点为同侧大圆弧与直边的相切点。
上述技术方案中，所述大圆弧的半径R与直边的长度B之间的数学关系为：B＝1.5～2.5R。
上述技术方案中，所述大圆弧的半径R与贯穿通孔的半径r之间的数学关系为：r＝0.1～0.5R。
上述技术方案中，所述大圆弧的半径与载体颗粒的纵向长度L满足如下数学关系：5R≤L≤20mm。
上述技术方案中，所述大圆弧的半径R＝0.05～1.00mm。
按照本实用新型的催化剂载体横截面形状设计相应的模具孔板，并配用适当的物料，即可在挤出机上生产出符合要求的催化剂载体。
本实用新型的优点在于：通过两个大圆弧和两条直边布置的外围设计，催化剂载体表面光滑，一方面保证较容易堆积，且堆积起来易充分发挥作用，特别是可以根据不同的需要，调节大圆弧的半径R与直边的长度B以及半径为r的贯穿通孔的数学关系，另一方面也大大降低了其与反应物的摩擦，减少局部应力。同时，通过在大圆弧同心设置的贯穿通孔，增加了该催化剂载体的比表面面积，也进一步增加了反应物的流动性，减小催化剂床层的压力，从而减小催化剂结焦的可能性，保证了催化剂的使用效果和使用寿命。本实用新型特别适合作为沥青、渣油、减压瓦斯油、柴油、煤油、汽油等油品催化反应以及费托合成反应的催化剂。
附图说明
图1为一种双孔心形柱状催化剂载体的立体结构示意图。
图2为图1所示催化剂载体的横截面放大结构示意图。
图3为图1所示催化剂载体的横截面结构设计示意图。
图中：载体颗粒1、大圆弧2、贯穿通孔3、直边4。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
如图1～3所示，本实用新型所设计的双孔心形柱状催化剂载体，包括挤出呈柱条状的载体颗粒1。所述载体颗粒1的柱条状内部沿纵向设置有两个贯穿通孔3。所述载体颗粒1的横截面呈双孔心形，所述双孔心形横截面的外轮廓由两个半径均为R的大圆弧2和两条长度均为B的直边4围合而成，所述两个大圆弧2相对的内侧端相连，所述两个大圆弧2相背的外侧端分别与两条直边4的一端相接，所述两条直边4的另一端相交。所述双孔心形横截面的内轮廓由两个对称布置且半径为r的贯穿通孔3的横截面环边构成。
具体的，所述两个大圆弧2分别与两个贯穿通孔3同轴心布置。所述两个大圆弧2相对的内侧端相连点为两个大圆弧2的相切点，所述两个大圆弧2相背的外侧端分别与两条直边4一端的相接点为同侧大圆弧2与直边4的相切点。
具体的，所述大圆弧2的半径R与直边4的长度B之间的数学关系为：B＝1.5～2.5R。
具体的，所述大圆弧2的半径R与贯穿通孔3的半径r之间的数学关系为：r＝0.1～0.5R。
具体的，所述大圆弧2的半径与载体颗粒1的纵向长度L满足如下数学关系：5R≤L≤20mm。
具体的，所述大圆弧2的半径R＝0.05～1.00mm。
再如图3所示，上述双孔心形横截面的外轮廓采用如下构思设计绘图：
取直线4的长度B＝2R，贯穿通孔3的半径r＝0.2R。
首先，以相距2R的两点O1、O2为圆心，分别作半径为R的两个圆和半径r的两个圆。其次，取线段O1O2的中点为M，并在线段O1O2的中垂线上取点N，N点距离线段O1O2为2R。然后，N点分别向半径为R的两个圆做切线，切点分别为N1点和N2点，则线段NN1和线段NN2的长度均为2R。半径为R的两个圆上的优弧NN1和优弧NN2即为两个大圆弧2。线段NN1和线段NN2分别构成两条直边4。半径r的两个圆即为两个贯穿通孔3。
与现有的加氢催化剂载体相比，本实用新型所设计的双孔心形柱状催化剂载体包括二个大圆弧2和二个直边4合围而成的设计，整体的外围轮廓光滑，加大了反应物的流动性，减小催化剂床层的压降，减小结焦的可能性。特别是外围轮廓能够保证其使用时堆积的整体结构更加结实稳定，特别适宜催化加氢的反应环境。同时，本实用新型还设计有和大圆弧2同心的贯穿通孔3，可以进一步增加比表面面积，保证反应更加充分。
Claims (7)
1.一种双孔心形柱状催化剂载体，包括挤出呈柱条状的载体颗粒(1)，其特征在于：所述载体颗粒(1)的柱条状内部沿纵向设置有两个贯穿通孔(3)；所述载体颗粒(1)的横截面呈双孔心形，所述双孔心形横截面的外轮廓由两个半径均为R的大圆弧(2)和两条长度均为B的直边(4)围合而成，所述两个大圆弧(2)相对的内侧端相连，所述两个大圆弧(2)相背的外侧端分别与两条直边(4)的一端相接，所述两条直边(4)的另一端相交；所述双孔心形横截面的内轮廓由两个对称布置且半径为r的贯穿通孔(3)的横截面环边构成。
2.根据权利要求1所述的双孔心形柱状催化剂载体，其特征在于：所述两个大圆弧(2)分别与两个贯穿通孔(3)同轴心布置。
3.根据权利要求2所述的双孔心形柱状催化剂载体，其特征在于：所述两个大圆弧(2)相对的内侧端相连点为两个大圆弧(2)的相切点，所述两个大圆弧(2)相背的外侧端分别与两条直边(4)一端的相接点为同侧大圆弧(2)与直边(4)的相切点。
4.根据权利要求1或2或3所述的双孔心形柱状催化剂载体，其特征在于：所述大圆弧(2)的半径R与直边(4)的长度B之间的数学关系为：B＝1.5～2.5R。
5.根据权利要求1或2或3所述的双孔心形柱状催化剂载体，其特征在于：所述大圆弧(2)的半径R与贯穿通孔(3)的半径r之间的数学关系为：r＝0.1～0.5R。
6.根据权利要求1或2或3所述的双孔心形柱状催化剂载体，其特征在于：所述大圆弧(2)的半径与载体颗粒(1)的纵向长度L满足如下数学关系：5R≤L≤20mm。
7.根据权利要求1或2或3所述的双孔心形柱状催化剂载体，其特征在于：所述大圆弧(2)的半径R＝0.05～1.00mm。
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