一种甲醇催化剂颗粒制造技术

一种用于合成甲醇的多相催化反应中的固体催化剂颗粒，该催化剂颗粒的径向横截面外轮廓线呈连续的、光滑的八齿齿轮形状，且沿中轴开有直通孔。该催化剂颗粒尤其适用于高压合成甲醇工艺中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种合成甲醇催化反应中使用的固体催化剂颗粒，具体涉及一种主体呈八齿齿轮状的且，沿中轴开有直通孔的固体催化剂颗粒。
技术介绍
·锌铬型的合成甲醇催化剂是一种高压固体催化剂，是由德国BASF公司于1923年首先开发研制成功的。由于锌铬催化剂的活性较低，为了获得较高的催化活性，操作温度必须在590 K-670 K，而为了获取较高的转化率，操作压力必须为25 MPa-35 MPa，因此这种催化剂也被称为高压甲醇催化剂。对于高压下使用的催化剂，当压力变化剧烈时，催化剂颗粒内部的应力变化也会十分剧烈，在这样的情况下，颗粒中非光滑连接的部位就会因为局部应力超过了承受极限而发生破裂，大量的催化剂破裂就会严重影响整个单元的运行。因此，构造出外形完全光滑的催化剂颗粒对提高催化剂颗粒强度非常有效。
技术实现思路
本专利技术中主要解决的技术问题是构造出外形完全光滑的催化剂颗粒以提高催化剂颗粒强度。根据力学原理，减少应力集中的方法是尽量使构件的整体外形实现圆滑过渡。为此，本专利技术中催化剂颗粒主体的径向横截面的外轮廓线是由多段相切的劣弧首尾相连形成的连续、光滑的齿轮形状。由于这样形状的曲线的特征函数具有一阶连续的导数，所以根据高等数学中对光滑曲线的判断法则，本专利技术中催化剂颗粒横截面的外轮廓线是光滑曲线。这种外形特征的催化剂颗粒将颗粒体内的局部应力降低到理论上的最低，因此本专利技术催化剂颗粒具有更高的强度，适用于高压合成甲醇反应工艺中。本专利技术的具体的技术方案包括 一种八齿齿轮状的固体催化剂颗粒，主体轴向部分为高度为H，沿中轴开有直通孔，直通孔的孔径为D，催化剂颗粒的径向横截面外轮廓线呈连续的、光滑的八齿齿轮状，且外轮廓线的外接圆半径为R，内切圆半径为r。形成上述催化剂颗粒主体径向横截面的连续光滑的齿轮状外轮廓线的是具有下列特征的曲线段(如图I所示)一组数量为8，半径为β的圆，围绕中心点0，在0°到360°范围内呈环形阵列；做如下三个圆，即外轮廓线的内切圆(图I中的圆心为0，半径为r的圆)、及相邻的2个半径为β的圆(如图I中的圆P和圆Q)的外切圆(如图I中的圆S)，得到另一组数量同为8的圆；分别来自这两组的圆，两两之间相外切(如图I中圆P和圆S相外切，圆S和圆Q相外切)，每个圆上形成相应的2个切点(如图I中圆P上的点A和点B，圆S上的点B和点C)，取这两个切点之间的劣弧，所有的这些劣弧首尾相连构成横截面的这种连续光滑的齿轮状的外轮廓线。上述形成催化剂颗粒特征的各种相关参数尺寸为R = 2 mm 4 mm ;r = O. 8R ；H = 2R ；β = O. 2R ；D = O. 4R0本专利技术外轮廓连续光滑，局部应力小，在提高催化剂颗粒比表面积的同时，更显著提高了催化剂颗粒的强度。附图说明图I为本专利技术催化剂颗粒横截面外轮廓线形成示意图。 图2为本专利技术实施例I横截面示意图(同时也是实施例2和实施例3的横截面示意图)。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行进一步的说明 催化剂颗粒强度可以通过颗粒的压碎强度(又细分为轴向压碎强度和径向压碎强度)指标来考察。具体实施方式中所涉及的本专利技术催化剂颗粒都是根据这些颗粒各自的结构特征，采用同样的材料和设备制备得到的。采用姜堰市银河仪器厂出产的YHKC-3A型自动颗粒强度测定仪测试颗粒的压碎强度，即以颗粒刚被压碎时刻的压碎力作为颗粒所能承受的最大外压力，并且压碎强度根据催化剂放置方法再分为轴向压碎强度和径向压碎强度。测试每种样品的径向或者轴向压碎强度时，随机抽取100枚同样的催化剂颗粒，在同样的放置方式(径向/轴向)下读取并记录每个颗粒的压碎强度数值取算数平均值作为该样品(轴向/径向)的压碎强度值。具体实施方式中所涉及的本专利技术的催化剂颗粒都是根据这些颗粒各自的结构特征，采用同样的材料和设备制备得到的。下面的实施例仅用于详细解释说明本专利技术，并不以任何方式限制本专利技术的范围。实施例I 本实施例中催化剂颗粒的横截面示意图如图2，具体参数尺寸见表I。催化剂颗粒主体高度H = 4mm;直通孔直径D = 0.8 mm ;催化剂颗粒径向横截面外轮廓线的外接圆半径R =2 mm,内切圆半径r = 1.6 mm,半径β =0.4 mm。该催化剂颗粒径向压碎强度为403牛/颗，轴向压碎强度为457牛/颗。实施例2 本实施例中催化剂颗粒的横截面示意图如图2，具体参数尺寸见表I。催化剂颗粒主体高度H = 6 mm;直通孔直径D = 1.2 mm ;催化剂颗粒径向横截面外轮廓线的外接圆半径R=3 mm,内切圆半径r = 2.4 mm,半径β =0.6 mm。该催化剂颗粒径向压碎强度为381牛/颗，轴向压碎强度为414牛/颗。实施例3 本实施例中催化剂颗粒的横截面示意图如图2，具体参数尺寸见表I。催化剂颗粒主体高度H = 8 mm;直通孔直径D = 1.6 mm ;催化剂颗粒径向横截面外轮廓线的外接圆半径R=4 mm,内切圆半径r = 3.2 mm,半径β =0.8 mm。该催化剂颗粒径向压碎强度为415牛/颗，轴向压碎强度为443牛/颗。表 I权利要求1.一种用于合成甲醇的多相催化反应中的固体催化剂颗粒，其特征在于催化剂颗粒的径向横截面外轮廓线呈连续的、光滑的八齿齿轮形状，且外轮廓线的外接圆半径为(R)，内切圆半径为(r);催化剂颗粒轴向高度为(H)，沿中轴开有直径为(D)的直通孔。2.如权利要求I所述的催化剂颗粒，其特征在于主体径向横截面的这种连续光滑的齿轮状外轮廓线由具有下列特征的曲线段组成一组数量为8，半径为(β)的圆，围绕中心点(O)，在O度到360度范围内呈环形阵列；做外轮廓线的内切圆以及相邻的2个半径为(β )的圆，这三个圆的外切圆，这些外切圆形成另一组数量为8的圆；分别来自这两组圆，两两之间相外切，每个圆上形成相应的2个切点，取这两个切点之间的劣弧，所有的这些劣弧首尾相连构成横截面的这种连续光滑的齿轮状的外轮廓线。3.如权利要求I所述催化剂颗粒，其特征在于外轮廓线外接圆半径(R)为2mm至4mmD4.如权利要求I所述催化剂颗粒，其特征在于外轮廓线内切圆半径(r)为O.SR。5.如权利要求2所述催化剂颗粒，其特征在于半径(β)为O.2R。6.如权利要求I所述催化剂颗粒，其特征在于颗粒的轴向高度(H)为2R。7.如权利要求I所述催化剂颗粒，其特征在于沿中轴开的直通孔直径(D)为O.4R。全文摘要一种用于合成甲醇的多相催化反应中的固体催化剂颗粒，该催化剂颗粒的径向横截面外轮廓线呈连续的、光滑的八齿齿轮形状，且沿中轴开有直通孔。该催化剂颗粒尤其适用于高压合成甲醇工艺中。文档编号B01J35/10GK102921476SQ201210388419公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月15日 优先权日2012年10月15日专利技术者王翀, 任一鸣 申请人:安徽工程大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于合成甲醇的多相催化反应中的固体催化剂颗粒，其特征在于催化剂颗粒的径向横截面外轮廓线呈连续的、光滑的八齿齿轮形状，且外轮廓线的外接圆半径为(R)，内切圆半径为(r)；催化剂颗粒轴向高度为(H)，沿中轴开有直径为(D)的直通孔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王翀，任一鸣，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：