CN214076701U - 一种催化剂颗粒构型 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种催化剂颗粒构型，包括：叶片椭圆，其数量为三个，三个叶片椭圆均匀间隔设置且均与一外切圆相切；中心圆，其与外切圆同心；过渡椭圆，其数量为六个，且两两一组相交设置；该两两相交的过渡椭圆分别与相邻的叶片椭圆相切并均与中心圆相切；三个叶片椭圆的外弧线和六个过渡椭圆的内弧线构建的平滑曲线形成催化剂颗粒的横截面轮廓线。本实用新型在满足催化剂强度要求的前提下，更为有效地增加催化剂的外表面积，提高催化剂反应效率，增加催化剂颗粒之间的空隙率，有效降低催化剂颗粒的堆积密度，有效缓解装置压降问题。

Description

一种催化剂颗粒构型

技术领域

本实用新型涉及石油化工领域使用的催化剂，特别涉及一种桨叶形的催化剂颗粒构型。

背景技术

多相催化剂通常都制备成一定的形状，这样可以满足工业生产对催化剂强度、压降、传质等方面的要求。

催化剂的形貌在一定程度上影响着催化剂强度、比表面积、孔体积、压降和传质效率等多个方面，在石油炼制过程中起到重要作用。目前，催化剂形貌有圆柱条形、三叶草形、四叶草形、拉西环形、齿球形、鸟巢形等。在石油炼制领域中，三叶草形催化剂为常用催化剂形状，其横截面多为对称三叶草形。与圆柱条形催化剂相比，三叶草形催化剂可以增加催化剂的外表面积，提高催化剂反应效率，增加催化剂颗粒之间的空隙率，有效缓解装置压降问题。

现有技术中，例如中国实用新型专利CN 202290060U 公开了一种不对称的三叶草形催化剂该专利催化剂的横截面特征为：外圆内切三个相互外切的对称的大小相同的内圆，其中一个内圆圆心移动至与外圆圆心的距离为外圆直径的0.12~0.24倍。CN202410682U也公开了一种不对称的三叶草形催化剂，该专利的催化剂横截面特征为：由三个圆和四段圆弧相切构成封闭形状，中心圆半径大于外切圆，两个外切圆与中心圆形成30~180度。以上两项专利的三叶草形催化剂相邻叶间距离较近，易造成催化剂堆积密度较高，不利于形成高空隙率。

现有技术中，例如中国实用新型专利CN 208302794U公开了一种对称的三叶草型催化剂，其横截面特征为：由三个圆弧和三个椭圆弧构成，三个圆弧的圆心连接成等边三角形，并为等边三角形边长的四分之一到三分之一之间，但该催化剂三叶草中心区域小于三个三叶草叶片半径，该方案会降低催化剂强度，不利于工业装填催化剂。

因此，亟需一种更优化的催化剂颗粒构型，从而在满足催化剂强度要求的前提下，更为有效地增加催化剂的外表面积，提高催化剂反应效率，增加催化剂颗粒之间的空隙率，有效缓解装置压降问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种催化剂颗粒构型，在满足催化剂强度要求的前提下，更为有效地增加催化剂的外表面积，提高催化剂反应效率，增加催化剂颗粒之间的空隙率，有效降低催化剂颗粒的堆积密度，有效缓解装置压降问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种催化剂颗粒构型，包括：叶片椭圆，其数量为三个，三个叶片椭圆均匀间隔设置且均与一外切圆相切；中心圆，其与外切圆同心；过渡椭圆，其数量为六个，且两两一组相交设置；该两两相交的过渡椭圆分别与相邻的叶片椭圆相切并均与中心圆相切；三个叶片椭圆的外弧线和六个过渡椭圆的内弧线构建的平滑曲线形成催化剂颗粒的横截面轮廓线。

进一步，上述技术方案中，外切圆的半径为R1，中心圆的半径为R2，叶片椭圆的长轴长度为L1，相邻叶片椭圆的端点间距为L2，过渡椭圆的长轴长度为L3。

进一步，上述技术方案中，R1可以为0.5 mm至5.0 mm。R2可以为R1的1/4至2/3。进一步地，L1≥2/3R1，且L1≥L2。L3可以为L1的1/3至3/4。

进一步，上述技术方案中，过渡椭圆的内弧线区域形成催化剂沟槽，两两相交的所述过渡椭圆形成的两个所述沟槽连接处平滑过渡连接。横截面轮廓线围合构建而成的催化剂颗粒整体形状为对称的桨叶形。

进一步，上述技术方案中，催化剂颗粒的制作模具可以为圆柱体结构，圆柱体内设有多个截面形状与催化剂颗粒的横截面轮廓线相同的孔道，孔道沿该圆柱体的轴线方向延伸。

进一步，上述技术方案中，R1与圆柱体的高度h的比值可以设置为0.1至0.5。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、桨叶形催化剂颗粒构型的三个叶片椭圆之间间隔两个相交的过渡椭圆，相邻叶片椭圆的间距较远，使得催化剂沟槽开放度较高；

2、由中心圆支撑起催化剂颗粒，可有效保证催化剂强度，同时使得反应物料在催化剂颗粒内部扩散路径明显变短，有利于反应物料在催化剂内反应扩散，避免过度裂化；

3、叶片椭圆的长轴长度L1大于等于两个相邻叶片椭圆的端点间距L2，可避免催化剂颗粒之间相互交叉，填补催化剂颗粒沟槽，造成催化剂堆积密度过大。

4、采用本实用新型的构型，催化剂颗粒的堆积密度明显降低，可大幅度降低催化剂制备成本，催化剂床层空隙率明显提高，有助于缓解工业装置床层压降上升问题；

5、催化剂经由具有一定高度的模具孔道固定形状，避免催化剂在挤压过程中过早断条形成裂缝，进而降低催化剂强度等问题。

上述说明仅为本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本实用新型的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本实用新型的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型催化剂颗粒构型的示意图。

主要附图标记说明：

1-中心圆；

21-第一叶片椭圆，22-第二叶片椭圆，23-第三叶片椭圆；

3-外切圆；

41-第一过渡椭圆，42-第二过渡椭圆，43-第三过渡椭圆，44-第四过渡椭圆，45-第五过渡椭圆，46-第六过渡椭圆。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。

在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在所述元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向（旋转90度或其他取向）且应对本文使用的空间相对术语做出相应的解释。

在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。

本实用新型的催化剂颗粒整体的横截面呈桨叶形，其构型特征如图1所示，具体包括：三个叶片椭圆、一个中心圆1以及六个过渡椭圆。三个叶片椭圆即第一叶片椭圆21、第二叶片椭圆22和第三叶片椭圆23，三个叶片椭圆均与图1中虚线所示的外切圆3相切，且沿该外切圆3的圆周均匀间隔布置。中心圆1与外切圆3同心。六个过渡椭圆分别为第一过渡椭圆41、第二过渡椭圆42、第三过渡椭圆43、第四过渡椭圆44、第五过渡椭圆45以及第六过渡椭圆46。六个过渡椭圆两两一组相交设置，如图1所示，第一过渡椭圆41与第二过渡椭圆42相交，第三过渡椭圆43与第四过渡椭圆44相交，第五过渡椭圆45与第六过渡椭圆46相交。两两相交的过渡椭圆又分别与相邻的叶片椭圆相切并均与中心圆1相切，如图1所示，第一过渡椭圆41与第一叶片椭圆21相切，且同时与中心圆1相切，第二过渡椭圆42与第二叶片椭圆22相切，且同时与中心圆1相切，第三过渡椭圆43与第二叶片椭圆22相切，且同时与中心圆1相切，第四过渡椭圆44与第三叶片椭圆23相切，且同时与中心圆1相切，第五过渡椭圆45与第三叶片椭圆23相切，且同时与中心圆1相切，第六过渡椭圆46与第一叶片椭圆21相切，且同时与中心圆1相切。三个叶片椭圆的外弧线（即切点外侧部分的弧线）和六个过渡椭圆的内弧线（即切点内侧部分的弧线）构建的平滑曲线形成所述催化剂颗粒的横截面轮廓线（参见图1中的粗实线）。

进一步如图1所示，外切圆3的半径为R1，中心圆1的半径为R2，三个叶片椭圆的长轴长度为L1，相邻叶片椭圆的端点间距为L2，六个过渡椭圆的长轴长度为L3。本实用新型的桨叶形催化剂颗粒的横截面外轮廓线共由九段椭圆弧线组成，包括三段叶片椭圆弧和六段过渡椭圆弧，三个叶片椭圆弧之间由六段过渡椭圆弧平滑连接构成封闭的外轮廓线。这种构型方式可以使三个叶片椭圆的间隔尽可能拉开，以便在每个间隔中布局过渡椭圆，每个间隔布局两个过渡椭圆，可在保证强度的同时使得成型的桨叶形催化剂颗粒的表面积尽可能地增加。

进一步地，R1可以选择在0.5 mm至5.0 mm的范围内，以外切圆的半径为基准，优选而非限制性地，R2可设置为R1的1/4至2/3；另外，L1≥2/3R1，且L1≥L2；L3可以设置为L1的1/3至3/4。叶片椭圆的长轴长度L1大于等于两个相邻叶片椭圆的端点间距L2，可避免催化剂颗粒之间相互交叉，填补催化剂颗粒沟槽，造成催化剂堆积密度过大。

进一步如图1所示，六个过渡椭圆的内弧线区域在三个叶片椭圆之间形成催化剂沟槽，为使催化剂颗粒的外轮廓线更为平顺，两两相交的过渡椭圆形成的两个沟槽连接处采用平滑过渡连接。催化剂颗粒最终的横截面轮廓线围合构建而成的催化剂颗粒整体形状为对称的桨叶形。

进一步地，本实用新型的横截面为桨叶形催化剂颗粒的制作模具为一圆柱体结构，圆柱体内设有多个截面形状与催化剂颗粒的外轮廓线相同的孔道，孔道沿该圆柱体的轴线方向延伸，可一次性制作多个长条形的催化剂，再进行断条切割最终形成本实用新型的催化剂颗粒。优选而非限制性地，以外切圆3的半径R1为基准尺寸，其与圆柱体模具的高度h的比值为0.1至0.5。催化剂经由具有一定高度的模具孔道固定形状，避免催化剂在挤压过程中过早断条形成裂缝，进而降低催化剂强度等问题。

本实用新型的桨叶形催化剂颗粒构型的三个叶片椭圆之间间隔两个相交的过渡椭圆，相邻叶片椭圆的间距较远，使得催化剂沟槽开放度较高，由中心圆支撑起的催化剂颗粒，可有效保证催化剂强度，同时使得反应物料在催化剂颗粒内部扩散路径明显变短，有利于反应物料在催化剂内反应扩散，避免过度裂化。同时，采用本实用新型的构型，催化剂颗粒的堆积密度明显降低，可大幅度降低催化剂制备成本，催化剂床层空隙率明显提高，有助于缓解工业装置床层压降上升问题。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种催化剂颗粒构型，其特征在于，包括：

叶片椭圆，其数量为三个，三个所述叶片椭圆均匀间隔设置且均与一外切圆相切；

中心圆，其与所述外切圆同心；

过渡椭圆，其数量为六个，且两两一组相交设置；该两两相交的过渡椭圆分别与相邻的所述叶片椭圆相切并均与所述中心圆相切；

三个所述叶片椭圆的外弧线和六个所述过渡椭圆的内弧线构建的平滑曲线形成所述催化剂颗粒的横截面轮廓线。

2.根据权利要求1所述的催化剂颗粒构型，其特征在于，所述外切圆的半径为R1，所述中心圆的半径为R2，所述叶片椭圆的长轴长度为L1，相邻叶片椭圆的端点间距为L2，所述过渡椭圆的长轴长度为L3。

3.根据权利要求2所述的催化剂颗粒构型，其特征在于，所述R1为0.5 mm至5.0 mm。

4.根据权利要求3所述的催化剂颗粒构型，其特征在于，所述R2为R1的1/4至2/3。

5.根据权利要求4所述的催化剂颗粒构型，其特征在于，所述L1≥2/3R1，且L1≥L2。

6.根据权利要求5所述的催化剂颗粒构型，其特征在于，所述L3为L1的1/3至3/4。

7.根据权利要求1所述的催化剂颗粒构型，其特征在于，所述过渡椭圆的内弧线区域形成催化剂沟槽，两两相交的所述过渡椭圆形成的两个所述沟槽连接处平滑过渡连接。

8.根据权利要求1所述的催化剂颗粒构型，其特征在于，所述横截面轮廓线围合构建而成的催化剂颗粒整体形状为对称的桨叶形。

9.根据权利要求2所述的催化剂颗粒构型，其特征在于，所述催化剂颗粒的制作模具为圆柱体结构，所述圆柱体内设有多个截面形状与所述催化剂颗粒的所述横截面轮廓线相同的孔道，所述孔道沿该圆柱体的轴线方向延伸。

10.根据权利要求9所述的催化剂颗粒构型，其特征在于，所述R1与所述圆柱体的高度h的比值为0.1至0.5。

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