[發(fā)明專(zhuān)利]一種費(fèi)托合成催化劑顆粒

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210389374.8
• 申請(qǐng)日: 2012-10-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102909090A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王翀;王軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 安徽工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J35/02
• 分類(lèi)號(hào): B01J35/02;C10G2/00
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種非均相費(fèi)托合成反應(yīng)中使用的固體催化劑顆粒，具體涉及一種流化床反應(yīng)器中進(jìn)行的費(fèi)托合成制取液態(tài)燃料過(guò)程中使用的固體催化劑顆粒。

背景技術(shù)

煤間接液化中的合成技術(shù)是由德國(guó)科學(xué)家Fischer和Tropsch?于1923首先發(fā)現(xiàn)的并以他們名字的第一字母，即F-T命名的，簡(jiǎn)稱(chēng)F-T合成或費(fèi)托合成。依靠間接液化技術(shù)，不但可以從煤炭中提煉汽油、柴油、煤油等普通石油制品，而且還可以提煉出航空燃油、潤(rùn)滑油等高品質(zhì)石油制品以及烯烴、石蠟等多種高附加值的產(chǎn)品。

F-T合成的主要化學(xué)反應(yīng)：

生成烷烴：nCO+(2n+1)H₂?=?C_nH_2n+2+nH₂O；

生成烯烴：nCO+(2n)H₂?=?C_nH_2n+nH₂O。

流化床反應(yīng)器工藝是有效利用費(fèi)托合成反應(yīng)制取液體燃料的一種典型工藝。該反應(yīng)器中氣體從反應(yīng)器底部通過(guò)分布器進(jìn)入并通過(guò)流化床中的催化劑床層，床層內(nèi)催化劑顆粒處于湍流狀態(tài)但整體保持靜止不動(dòng)。湍流狀態(tài)下，催化劑顆粒之間存在劇烈的磨擦，所以該反應(yīng)工藝中要求催化劑除了具備高比表面積外，還必須具有高的強(qiáng)度，尤其是耐磨強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明中主要解決的技術(shù)問(wèn)題是在提高催化劑顆粒比表面積的同時(shí)提高催化劑顆粒的耐磨強(qiáng)度。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，本發(fā)明中催化劑顆粒主體的徑向橫截面的外輪廓線(xiàn)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。根據(jù)高等數(shù)學(xué)中對(duì)光滑曲線(xiàn)判斷的法則，由于這樣形狀的曲線(xiàn)的特征函數(shù)具有一階連續(xù)的導(dǎo)數(shù)，所以是光滑曲線(xiàn)。也就是說(shuō)，本發(fā)明中催化劑顆粒橫截面的外輪廓線(xiàn)是光滑曲線(xiàn)。這樣的外輪廓線(xiàn)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；而相對(duì)于普通圓柱，本發(fā)明中催化劑顆粒的這種齒輪狀具有更高的比表面積。綜上所述，本發(fā)明在提高催化劑顆粒比表面積的同時(shí)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中非完全光滑連接的柱面，也顯著降低了局部應(yīng)力，達(dá)到了提高催化劑顆粒耐磨強(qiáng)度的效果。

本發(fā)明的具體的技術(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，催化劑顆粒的徑向橫截面外輪廓線(xiàn)呈連續(xù)的、光滑的三齒齒輪狀，且外輪廓線(xiàn)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(xiàn)的是具有下列特征的曲線(xiàn)段?(如圖1所示)：一組數(shù)量為3，半徑為β的圓，圍繞中心點(diǎn)O，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(xiàn)的內(nèi)切圓(圖1中的圓心為O，半徑為r的圓)、及相鄰的2個(gè)半徑為β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(xiàn)。

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?=1.6R?~?2R；

β?=?0.2R。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，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耐磨強(qiáng)度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明催化劑顆粒橫截面外輪廓線(xiàn)形成示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1橫截面外輪廓線(xiàn)示意圖(同時(shí)也是實(shí)施例2和實(shí)施例3的橫截面外輪廓線(xiàn)示意圖)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的顯著進(jìn)步在于提高了催化劑顆粒的耐磨強(qiáng)度，而耐磨強(qiáng)度可以通過(guò)磨損率這個(gè)指標(biāo)來(lái)考察。測(cè)試樣品顆粒的磨損率時(shí)采用上海黃海藥檢儀器有限公司出產(chǎn)的BY-300A型小型包衣機(jī)(不銹鋼制糖衣鍋直徑200?mm，糖衣鍋傾斜角為35度)。測(cè)試時(shí)，每種樣品隨機(jī)抽取200顆，放入糖衣鍋中，糖衣鍋轉(zhuǎn)速控制為60轉(zhuǎn)/分鐘，保持轉(zhuǎn)速1小時(shí)后停止，取出顆粒，讀數(shù)外形結(jié)構(gòu)完整的顆粒個(gè)數(shù)W，計(jì)顆粒磨損率ω?=?[(200-W)/200]×100%。