專利名稱：一種苯加氫催化劑顆粒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種苯加氫催化反應(yīng)中使用的固體催化劑顆粒，尤其涉及一種高溫催化苯加氫工藝中使用的固體催化劑顆粒，具體涉及一種主體呈三齒齒輪狀的，且沿中軸開有直通孔的固體催化劑顆粒。
背景技術(shù)：
粗苯加氫根據(jù)其催化加氫反應(yīng)的溫度不同可分為高溫加氫和低溫加氫。高溫催化加氫的典型工藝是Litol法，在溫度為600 650°C、壓力6. OMPa條件下進(jìn)行催化加氫反應(yīng)。主要加氫脫除不飽和烴，加氫裂解把高分子烷烴和環(huán)烷烴轉(zhuǎn)化為低分子烷烴，并以氣態(tài)形式分離出去。加氫脫烷基，把苯的同系物最終轉(zhuǎn)化為苯和低分子烷烴。故高溫加氫的產(chǎn)品只有苯，沒有甲苯和二甲苯，另外還要進(jìn)行脫硫、脫氮、脫氧的反應(yīng)，脫除原料有機(jī)物中的S、N、0，轉(zhuǎn)化成H2S、NH3、H20除去，對(duì)加氫油的處理可采用一般精餾方法，最終得到產(chǎn)品純苯。由于高溫催化苯加氫的操作溫度在600°C以上，催化劑顆粒在高溫環(huán)境中的能否長(zhǎng)期穩(wěn)定地保持外形的完整性對(duì)整個(gè)工藝的平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要。因?yàn)榇呋瘎╊w粒受熱膨脹后，會(huì)在非光滑連接的部位出現(xiàn)應(yīng)力集中，當(dāng)集中的應(yīng)力超過(guò)了顆粒承受極限時(shí)，顆粒會(huì)發(fā)生破碎，當(dāng)破碎程度較大時(shí)，整個(gè)催化劑床層的催化劑反應(yīng)性能將受到顯著影響。所以，提高催化劑顆粒的強(qiáng)度，使其在高溫下保持穩(wěn)定的外形，對(duì)于高溫催化苯加氫工藝生產(chǎn)操作具有重要意義。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型中主要解決的技術(shù)問題是提高催化劑顆粒整體的強(qiáng)度，從而可以保障催化劑顆粒在高溫催化苯加氫工藝中可以保持穩(wěn)定的外形。根據(jù)力學(xué)原理，減少應(yīng)力集中的方法是盡量使構(gòu)件的整體外形實(shí)現(xiàn)圓滑過(guò)渡。為此，本實(shí)用新型中催化劑顆粒主體的徑向橫截面的外輪廓線是由多段相切的劣弧首尾相連形成的連續(xù)、光滑的齒輪形狀。由于這樣形狀的曲線的特征函數(shù)具有一階連續(xù)的導(dǎo)數(shù)，所以根據(jù)高等數(shù)學(xué)中對(duì)光滑曲線的判斷法貝U，本實(shí)用新型中催化劑顆粒橫截面的外輪廓線是光滑曲線。這種特征的外輪廓線上具有除了圓形以外的理論上最小的摩擦力和最少的應(yīng)力集中；因此具有更高的強(qiáng)度，可以在高溫環(huán)境中保持穩(wěn)定的外形。本實(shí)用新型的具體的技術(shù)方案包括一種三齒齒輪狀的固體催化劑顆粒，主體軸向部分為高度為H，沿中軸開有直通孔，直通孔的孔徑為D，催化劑顆粒的徑向橫截面外輪廓線呈連續(xù)的、光滑的三齒齒輪狀，且外輪廓線的外接圓半徑為R，內(nèi)切圓半徑為r。形成上述催化劑顆粒主體徑向橫截面的連續(xù)光滑的齒輪狀外輪廓線的是具有下列特征的曲線段(如圖1所示)一組數(shù)量為3，半徑為P的圓，圍繞中心點(diǎn)0，在0°到360°范圍內(nèi)呈環(huán)形陣列；做如下三個(gè)圓，即外輪廓線的內(nèi)切圓(圖1中的圓心為0，半徑為r的圓)、及相鄰的2個(gè)半徑為@的圓(如圖1中的圓P和圓Q)的外切圓(如圖1中的圓S)，得到另一組數(shù)量同為3的圓；分別來(lái)自這兩組的圓，兩兩之間相外切(如圖1中圓P和圓S相外切，圓S和圓Q相外切)，每個(gè)圓上形成相應(yīng)的2個(gè)切點(diǎn)(如圖1中圓P上的點(diǎn)A和點(diǎn)B，圓S上的點(diǎn)B和點(diǎn)C)，取這兩個(gè)切點(diǎn)之間的劣弧，所有的這些劣弧首尾相連構(gòu)成橫截面的這種連續(xù)光滑的齒輪狀的外輪廓線。上述形成催化劑顆粒特征的各種相關(guān)參數(shù)尺寸為R = 2 mm 4 mm ;r = 0. 8R ；H = 2R 2. 2R ;P = 0. 2R ；D = 0. 3R 0. 5R。本實(shí)用新型外輪廓連續(xù)光滑，局部應(yīng)力小，在提高催化劑顆粒比表面積的同時(shí)，更顯著提高了催化劑顆粒的強(qiáng)度。

圖1為本實(shí)用新型催化劑顆粒橫截面外輪廓線形成示意圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1橫截面示意圖(同時(shí)也是實(shí)施例2和實(shí)施例3的橫截面示意圖)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明催化劑顆粒強(qiáng)度可以通過(guò)顆粒的壓碎強(qiáng)度(又細(xì)分為軸向壓碎強(qiáng)度和徑向壓碎強(qiáng)度)指標(biāo)來(lái)考察。
具體實(shí)施方式
中所涉及的本實(shí)用新型催化劑顆粒都是根據(jù)這些顆粒各自的結(jié)構(gòu)特征，采用同樣的材料和設(shè)備制備得到的。采用姜堰市銀河儀器廠出產(chǎn)的YHKC-3A型自動(dòng)顆粒強(qiáng)度測(cè)定儀測(cè)試顆粒的壓碎強(qiáng)度，即以顆粒剛被壓碎時(shí)刻的壓碎力作為顆粒所能承受的最大外壓力，并且壓碎強(qiáng)度根據(jù)催化劑放置方法再分為軸向壓碎強(qiáng)度和徑向壓碎強(qiáng)度。測(cè)試每種樣品的徑向或者軸向壓碎強(qiáng)度時(shí)，隨機(jī)抽取100枚同樣的催化劑顆粒，在同樣的放置方式(徑向/軸向)下讀取并記錄每個(gè)顆粒的壓碎強(qiáng)度數(shù)值取算數(shù)平均值作為該樣品(軸向/徑向)的壓碎強(qiáng)度值。下面的實(shí)施例僅用于詳細(xì)解釋說(shuō)明本實(shí)用新型，并不以任何方式限制本實(shí)用新型的范圍。實(shí)施例1本實(shí)施例中催化劑顆粒的橫截面示意圖如圖2，具體參數(shù)尺寸見表I。催化劑顆粒主體高度H = 4. 4 mm ;直通孔直徑D = 0. 6 mm ;催化劑顆粒徑向橫截面外輪廓線的外接圓半徑R = 2 mm,內(nèi)切圓半徑r = 1.6 mm,半徑0 = 0. 4 mm。該催化劑顆粒徑向壓碎強(qiáng)度為209牛/顆，軸向壓碎強(qiáng)度為302牛/顆。實(shí)施例2本實(shí)施例中催化劑顆粒的橫截面示意圖如圖2，具體參數(shù)尺寸見表I。催化劑顆粒主體高度H = 6.3 mm;直通孔直徑D = 1.2 mm ;催化劑顆粒徑向橫截面外輪廓線的外接圓半徑R = 3 mm,內(nèi)切圓半徑r = 2.4 mm,半徑0 = 0. 6 mm。該催化劑顆粒徑向壓碎強(qiáng)度為189牛/顆，軸向壓碎強(qiáng)度為333牛/顆。實(shí)施例3本實(shí)施例中催化劑顆粒的橫截面示意圖如圖2，具體參數(shù)尺寸見表I。催化劑顆粒主體高度H = 8 mm;直通孔直徑D = 2 mm ;催化劑顆粒徑向橫截面外輪廓線的外接圓半徑R = 4 mm,內(nèi)切圓半徑r = 3.2 mm,半徑0 =0.8 mm。該催化劑顆粒徑向壓碎強(qiáng)度為202牛/顆，軸向壓碎強(qiáng)度為351牛/顆。表I
權(quán)利要求1.一種用于多相催化反應(yīng)中的固體催化劑顆粒，其特征在于催化劑顆粒的徑向橫截面外輪廓線呈連續(xù)的、光滑的齒輪形狀，且外輪廓線的外接圓半徑為R，內(nèi)切圓半徑為r ;催化劑顆粒軸向高度為H，沿中軸開有直徑為D的直通孔。
2.如權(quán)利要求1所述的催化劑顆粒，其特征在于主體徑向橫截面的這種連續(xù)光滑的齒輪狀外輪廓線由具有下列特征的曲線段組成一組數(shù)量為3，半徑為β的圓，圍繞中心點(diǎn)O，在O度到360度范圍內(nèi)呈環(huán)形陣列；做外輪廓線的內(nèi)切圓以及相鄰的2個(gè)半徑為β的圓，這三個(gè)圓的外切圓，這些外切圓形成另一組數(shù)量為3的圓；分別來(lái)自這兩組圓，兩兩之間相外切，每個(gè)圓上形成相應(yīng)的2個(gè)切點(diǎn)，取這兩個(gè)切點(diǎn)之間的劣弧，所有的這些劣弧首尾相連構(gòu)成橫截面的這種連續(xù)光滑的齒輪狀的外輪廓線。
3.如權(quán)利要求1所述催化劑顆粒，其特征在于外輪廓線外接圓半徑R為2mm至4 _。
4.如權(quán)利要求1所述催化劑顆粒，其特征在于外輪廓線內(nèi)切圓半徑r為O.SR。
5.如權(quán)利要求2所述催化劑顆粒，其特征在于半徑β為O.2R。
6.如權(quán)利要求1所述催化劑顆粒，其特征在于顆粒的軸向高度H為2R至2.2R。
7.如權(quán)利要求1所述催化劑顆粒，其特征在于沿中軸開的直通孔直徑D為O.3R至O.5R0
專利摘要一種苯加氫催化劑顆粒,是用于苯加氫催化反應(yīng)中的固體催化劑顆粒，該催化劑顆粒的徑向橫截面外輪廓線呈連續(xù)的、光滑的三齒齒輪形狀，且沿中軸開有直通孔。
文檔編號(hào)C07C7/163GK202823401SQ20122052428
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者王翀, 楊仁春 申請(qǐng)人:安徽工程大學(xué)