專利名稱：烴類部分氧化催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及催化劑領(lǐng)域，尤其是一種烴類部分氧化催化劑。
背景技術(shù)：
催化劑的外形是催化劑的重要性能之一，它可決定催化劑本身的強(qiáng)度和活性，也 是決定烴類部分氧化爐(包括以焦?fàn)t氣、煤層氣、天然氣或輕油為原料的烴類部分氧化爐， 且包含二段轉(zhuǎn)換爐)的運(yùn)行效率以及阻力、氣流分布的重要因素。近30年來，國內(nèi)外學(xué)者 對(duì)烴類部分氧化催化劑的外形進(jìn)行了大量研究、設(shè)計(jì)及選擇，使催化劑性能有了明顯提高。 雖然現(xiàn)有研發(fā)和使用的催化劑的外形各式各樣，眾多外形的外表面的差別已不大。這是因 為研發(fā)和使用的催化劑外形改變?nèi)考性趫A柱形催化劑的軸向，所以它們的氣流阻力均 大體相似，未能有更大的技術(shù)進(jìn)步。烴類部分氧化催化劑的外表面的大小直接影響催化劑的活性，因?yàn)闊N類部分氧化 催化活性受氣體內(nèi)擴(kuò)散速度的控制，催化劑的表現(xiàn)活性與其外表面的大小成正比關(guān)系，即 外表面大則表現(xiàn)活性相應(yīng)提高。為了提高催化劑的外表面積，一般均采用改變催化劑的外 形的方法，但催化劑外形復(fù)雜后造成制備困難，而且強(qiáng)度和氣流阻力也受到一定影響。多年 來，烴類部分氧化催化劑選用了車輪狀、多孔花板形及多孔球形燈，既提高了外表面積而提 高活性，同時(shí)也保證了催化劑的強(qiáng)度并減小了氣流阻力，降低了能耗，受到企業(yè)歡飲。但是， 繼續(xù)采用軸向開孔的辦法已很難再進(jìn)一步提高了。目前工廠應(yīng)用的異性烴類部分氧化催化劑(車輪狀和多孔花板狀等)都是在軸向 開孔(開孔技術(shù)方案很多)，在進(jìn)一步增加此類催化劑的外表面積時(shí)，異性催化劑的筋、壁 都很薄，因而導(dǎo)致催化劑的機(jī)械強(qiáng)度降低，易于破碎，催化劑一旦破碎，碎粒較小，容易引起 阻力急劇增加，進(jìn)一步改進(jìn)受到限制。由于圓柱形催化劑裝入反應(yīng)爐內(nèi)時(shí)是隨意裝填的，我 們將各種不同角度、形態(tài)的圓柱形催化劑與反應(yīng)氣體流動(dòng)方向的關(guān)系進(jìn)行數(shù)學(xué)分析可知 約有50%的圓柱狀催化劑相當(dāng)于軸向與氣流方向平行，此時(shí)，軸向開孔的效果得以體現(xiàn)； 另外約50%的圓柱狀催化劑相當(dāng)于軸向與氣流方向垂直，此時(shí)，軸向開孔的圓柱形催化劑 對(duì)于反應(yīng)氣體流動(dòng)的效果與實(shí)心的圓柱形催化劑相似，軸向雖然開了直通孔，實(shí)際未起作 用。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述缺陷，本實(shí)用新型提供了一種烴類部分氧化催化劑，可在不影響催 化劑強(qiáng)度的前提下，進(jìn)一步增大催化劑外表面積，并提高了催化劑使用效率。本實(shí)用新型為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是—種烴類部分氧化催化劑，包括催化劑載體，該催化劑載體上開設(shè)有若干軸向直 通孔，所述催化劑載體呈圓柱形，該催化劑載體的圓柱面上開設(shè)有若干徑向直通孔。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述若干軸向直通孔中的一個(gè)軸向直通孔位于所 述催化劑載體的軸心線上而形成中心直通孔，其余軸向直通孔位于催化劑載體的徑向面的1/2 2/3半徑區(qū)域內(nèi)并沿該區(qū)域圓周方向均勻間隔分布，各軸向直通孔之間軸向相互平 行。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述若干軸向直通孔的數(shù)量為1 10個(gè)。 作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述若干徑向直通孔分別與所述催化劑載體的軸 心線相互垂直且相交。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述若干徑向直通孔沿所述催化劑載體的軸向形 成1 3層平面分布，各層平面設(shè)1 4個(gè)徑向直通孔。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述各同層平面上的各相鄰徑向直通孔之間的夾 角均相等。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述催化劑載體的徑向面直徑為19mm，所述軸向 直通孔的直徑為2 9mm，所述徑向直通孔的直徑為2 5mm。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述軸向直通孔的孔形為圓形或橢圓形，所述徑 向直通孔的孔形為圓形或橢圓形。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述催化劑載體的圓柱面上于圓周方向均勻間隔 開設(shè)有4 6個(gè)軸向的弧形槽，從而使該催化劑載體1的形狀類似于設(shè)有4 6個(gè)弧形齒 的直齒輪。一種烴類部分氧化催化劑，包括催化劑載體，該催化劑載體上開設(shè)有若干相互平 行的同向直通孔，所述催化劑載體呈球形，該催化劑載體上開設(shè)有與其平行于所述同向直 通孔的中心軸垂直且相交的若干垂直直通孔。本實(shí)用新型的有益效果是通過催化劑載體上增加開設(shè)徑向直通孔，在不影響催 化劑強(qiáng)度的前提下，進(jìn)一步增大催化劑外表面積，提高催化劑活性；催化劑載體軸向徑向開 孔，增加了氣流通過空隙，增加了催化劑的受氣孔孔率，提高了催化劑使用效率，同時(shí)降低 液體阻力，改善氣流及溫度分布，改善了烴類部分氧化爐的運(yùn)行狀況，從而進(jìn)一步降低工廠 運(yùn)行能耗和成本。

圖1為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型第一實(shí)施例中所述變化結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型第三實(shí)施例中所述變化結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一種烴類部分氧化催化劑，包括催化劑載體1，該催化劑載體1上開設(shè)有 若干軸向直通孔2，如圖1、2、3所示，所述催化劑載體1呈圓柱形，該催化劑載體1的圓柱面 上開設(shè)有若干徑向直通孔3。所述若干軸向直通孔2中的一個(gè)軸向直通孔位于所述催化劑載體1的軸心線上而 形成中心直通孔4，其余軸向直通孔2位于催化劑載體1的徑向面的1/2 2/3半徑區(qū)域內(nèi) 并沿該區(qū)域圓周方向均勻間隔分布，各軸向直通孔2之間軸向相互平行。[0025]所述若干軸向直通孔2的數(shù)量為1 10個(gè)。所述若干徑向直通孔3分別與所述催化劑載體1的軸心線相互垂直且相交。所述若干徑向直通孔3沿所述催化劑載體1的軸向形成1 3層平面分布，各層 平面設(shè)1 4個(gè)徑向直通孔3。所述各同層平面上的各相鄰徑向直通孔3之間的夾角均相等。所述催化劑載體1的徑向面直徑為19mm，所述軸向直通孔2的直徑為2 9mm，所 述徑向直通孔3的直徑為2 5mm。所述軸向直通孔2的孔形為圓形或橢圓形，所述徑向直通孔3的孔形為圓形或橢 圓形。所述催化劑載體1的圓柱面上于圓周方向均勻間隔開設(shè)有4 6個(gè)軸向的弧形槽 5，從而使該催化劑載體1的形狀類似于設(shè)有4 6個(gè)弧形齒的直齒輪(見圖2、3所示)。一種烴類部分氧化催化劑，包括催化劑載體1，該催化劑載體1上開設(shè)有若干相 互平行的同向直通孔2'，其特征在于所述催化劑載體1呈球形，該催化劑載體1上開設(shè) 有與其平行于所述同向直通孔2'的中心軸垂直且相交的若干垂直直通孔3'(見圖4所 示)°本實(shí)用新型催化劑適用于以焦?fàn)t氣、煤層氣、天然氣、石油伴生氣或石腦油為原料 進(jìn)行部分氧化反應(yīng)(含二段重整)過程。具體舉例如下第一實(shí)施例一種烴類部分氧化催化劑，如圖1所示，催化劑載體1呈圓柱形，該催化劑載體1 的徑向面直徑為19mm，該催化劑載體上軸向開設(shè)有七個(gè)軸向直通孔2，其中一個(gè)軸向直通 孔位于催化劑載體的中心軸線上而形成中心直通孔4，該中心直通孔4的孔徑為5mm，另外 六個(gè)軸向直通孔2的孔心在催化劑載體1的徑向面上沿半徑為6. 72mm(半徑的0. 71)處的 圓周上均勻間隔分布，該六個(gè)軸向直通孔2的孔徑為2. 51mm。所述催化劑載體1除軸向開孔外，于其側(cè)面(即圓柱面)徑向開設(shè)有三層直通 孔，每層設(shè)有一個(gè)徑向直通孔3 (即共有三個(gè)對(duì)穿孔)，該徑向直通孔3的孔徑為4mm，每相 鄰兩層之間的徑向直通孔3的中心軸線之間的夾角為60 °，該三層間的相鄰軸向間距為 4. 75mm。該烴類部分氧化催化劑，每顆的總面積為3440. 81mm2。常規(guī)烴類部分氧化劑(直徑19mm、高度19mm、內(nèi)孔直徑9mm)，每顆的總面積為 2111. 16mm2。本例烴類部分氧化催化劑的表面積比常規(guī)烴類部分氧化催化機(jī)的表面積增加了 1329. 65mm2,即增加了 62. 98%。在本例催化劑載體1的圓柱面上于圓周方向均勻間隔開設(shè)有6個(gè)軸向的弧形槽5， 使該催化劑載體1的形狀類似于設(shè)有6個(gè)弧形齒的直齒輪，則其表面積將進(jìn)一步增大，該變 化結(jié)構(gòu)如圖2所示。而目前國內(nèi)外廣泛采用的僅在軸向開設(shè)多孔的催化劑每顆的總表面積約為 2779. 92mm2,比每顆常規(guī)烴類部分氧化催化劑的表面積僅僅增加了 32. 62%。第二實(shí)施例
5[0044]如圖3所示，一種烴類部分氧化催化劑，催化劑載體1呈圓柱形，該催化劑載體1 的徑向面直徑為19mm，該催化劑載體上軸向開設(shè)有五個(gè)軸向直通孔2，其中一個(gè)軸向直通 孔位于催化劑載體的中心軸線上而形成中心直通孔4，該中心直通孔4的孔徑為5mm，另外 四個(gè)軸向直通孔2的孔心在催化劑載體1的徑向面上沿半徑為5. 56mm(半徑的0. 62)處的 圓周上均勻間隔分布，該四個(gè)軸向直通孔2的孔徑為3. 85mm。所述催化劑載體1除軸向開孔外，于其側(cè)面(即圓柱面)徑向開設(shè)有三層直通 孔，每層設(shè)有一個(gè)徑向直通孔3 (即共有三個(gè)對(duì)穿孔)，該徑向直通孔3的孔徑為4mm，每相 鄰兩層之間的徑向直通孔3的中心軸線之間的夾角為90 °，該三層間的相鄰軸向間距為 4. 75mm。該烴類部分氧化催化劑，每顆的總面積為3427. 34mm2。常規(guī)烴類部分氧化劑(直徑19mm、高度19mm、內(nèi)孔直徑9mm)，每顆的總面積為 2111. 16mm2。本例烴類部分氧化催化劑的表面積比常規(guī)烴類部分氧化催化機(jī)的表面積增加了 1316. 19mm2,即增加了 62. 34% 0而目前國內(nèi)外廣泛采用的僅在軸向開設(shè)多孔的催化劑每顆的總表面積約為 2786. 40mm2,比每顆常規(guī)烴類部分氧化催化劑的表面積僅僅增加了 31. 99%。第三實(shí)施例一種烴類部分氧化催化劑，如圖4所示，催化劑載體1為三維方向均開孔的多孔球 體，具體為該催化劑載體1上開設(shè)有五個(gè)相互平行的同向直通孔2'，其中一個(gè)同向直通 孔2'位于催化劑載體1該方向的球心軸線上，其余四個(gè)同向直通孔2'圍繞于所述球心軸 線四周均勻間隔分布，該催化劑載體1上開設(shè)有與該球心軸線垂直且相交的兩個(gè)垂直直通 孔3'，該兩個(gè)垂直直通孔3'之間相交(即位于同層中)形成十字對(duì)穿孔結(jié)構(gòu)。催化劑載體1為球體還是圓柱體，不影響其具體實(shí)施時(shí)的開孔方向及開孔操作， 若本例催化劑載體1為圓柱體，則所開設(shè)軸向直通孔2對(duì)應(yīng)同向直通孔2'，所開設(shè)徑向直 通孔3對(duì)應(yīng)垂直直通孔3'，其圓柱面上還可對(duì)應(yīng)各直通孔位置開設(shè)四個(gè)軸向的弧形槽5， 使該催化劑載體1的形狀類似于設(shè)有4個(gè)弧形齒的直齒輪，該變化結(jié)構(gòu)見圖5所示。具體應(yīng)用時(shí)，以催化劑載體選用圓柱形為例，沿軸向開設(shè)1 10個(gè)直通孔，可進(jìn)一 步增大催化劑外表面積，氣流通過的空隙也更大。既提高了催化劑的表面活性，同時(shí)也使使 流體阻力更小，流體能均勻流動(dòng)，這對(duì)于烴類部分氧化爐是十分重要的，并以此降低工廠運(yùn) 行能耗和成本；除軸向開孔外，在催化劑載體的圓柱體的徑向(側(cè)面)沿圓周均勻開設(shè)1 4個(gè)直 通孔，采用上述方式可使催化劑流體阻力達(dá)到最小，活性達(dá)到最高，而且強(qiáng)度達(dá)到最佳。從 而使目前為使催化劑進(jìn)一步提高改進(jìn)而產(chǎn)生的復(fù)雜外形催化劑加工制作技術(shù)難題就此解 決；同時(shí)催化劑在軸向和徑向均有開孔，保證了催化劑的流體受力結(jié)構(gòu)合理，氣流分 布和溫度分布均勻，而且對(duì)催化劑載體的強(qiáng)度無明顯影響；裝入烴類部分氧化爐內(nèi)的催化劑有部分處于徑向氣流方向時(shí)(按數(shù)學(xué)推理，其概 率相當(dāng)于50% )，原來實(shí)際相當(dāng)于實(shí)心圓柱體的徑向受氣面變成了已經(jīng)開孔的可流通氣體 的截面，即孔率增加，外表面增加且氣流阻力下降；[0057]烴類部分氧化轉(zhuǎn)化爐的出口溫度為950 1000°C，烴類部分氧化轉(zhuǎn)化爐催化劑的 使用運(yùn)行溫度為1000 1250°C，由于反應(yīng)溫度較高、反應(yīng)速度很快，實(shí)際上，部分氧化轉(zhuǎn)化 爐催化劑的活性受催化劑外表面的控制，采用本實(shí)用新型后，既保證了催化劑載體的強(qiáng)度， 又增加了催化劑的外表面積，可使部分氧化轉(zhuǎn)化爐的催化劑的表現(xiàn)活性基本按比例提高， 有利于降低轉(zhuǎn)化氣體進(jìn)入部分氧化轉(zhuǎn)化爐的催化劑的溫度；由于烴類部分氧化劑的外形變化，采用本實(shí)用新型后，既提高了催化劑的活性，又 取得了節(jié)能降耗的效果。 本實(shí)用新型的烴類部分氧化催化劑的綜合性能超過了現(xiàn)有的環(huán)狀、柱狀、多孔狀 和車輪狀轉(zhuǎn)化催化劑的綜合性能。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所掌握的技術(shù)知識(shí)和慣用手段，根據(jù)以上所述內(nèi)容， 還可以做出不脫離本實(shí)用新型基本技術(shù)思想的多種形式，這些形式上的變換均在本實(shí)用新 型所要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種烴類部分氧化催化劑，包括催化劑載體(1)，該催化劑載體(1)上開設(shè)有若干軸向直通孔(2)，其特征在于所述催化劑載體(1)呈圓柱形，該催化劑載體(1)的圓柱面上開設(shè)有若干徑向直通孔(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的烴類部分氧化催化劑，其特征在于所述若干軸向直通孔(2) 中的一個(gè)軸向直通孔位于所述催化劑載體(1)的軸心線上而形成中心直通孔(4)，其余軸 向直通孔(2)位于催化劑載體(1)的徑向面的1/2 2/3半徑區(qū)域內(nèi)并沿該區(qū)域圓周方向 均勻間隔分布，各軸向直通孔(2)之間軸向相互平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的烴類部分氧化催化劑，其特征在于所述若干軸向直通 孔⑵的數(shù)量為1 10個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的烴類部分氧化催化劑，其特征在于所述若干徑向直通孔(3) 分別與所述催化劑載體(1)的軸心線相互垂直且相交。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的烴類部分氧化催化劑，其特征在于所述若干徑向直通孔(3) 沿所述催化劑載體(1)的軸向形成1 3層平面分布，各層平面設(shè)1 4個(gè)徑向直通孔(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的烴類部分氧化催化劑，其特征在于所述各同層平面上的各 相鄰徑向直通孔(3)之間的夾角均相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的烴類部分氧化催化劑，其特征在于所述催化劑載體(1)的 徑向面直徑為19mm，所述軸向直通孔⑵的直徑為2 9mm，所述徑向直通孔(3)的直徑為 2 5mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的烴類部分氧化催化劑，其特征在于所述軸向直通孔(2)的 孔形為圓形或橢圓形，所述徑向直通孔(3)的孔形為圓形或橢圓形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的烴類部分氧化催化劑，其特征在于所述催化劑載體(1)的 圓柱面上于圓周方向均勻間隔開設(shè)有4 6個(gè)軸向的弧形槽(5)。
10.一種烴類部分氧化催化劑，包括催化劑載體(1)，該催化劑載體(1)上開設(shè)有若干 相互平行的同向直通孔(2')，其特征在于所述催化劑載體(1)呈球形，該催化劑載體 (1)上開設(shè)有與其平行于所述同向直通孔(2')的中心軸垂直且相交的若干垂直直通孔 (3')。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種烴類部分氧化催化劑，包括催化劑載體，該催化劑載體上開設(shè)有若干軸向直通孔，所述催化劑載體呈圓柱形，該催化劑載體的圓柱面上開設(shè)有若干徑向直通孔。通過催化劑載體上增加開設(shè)徑向直通孔，在不影響催化劑強(qiáng)度的前提下，進(jìn)一步增大催化劑外表面積，提高催化劑活性；催化劑載體軸向徑向開孔，增加了氣流通過空隙，增加了催化劑的受氣孔孔率，提高了催化劑使用效率，同時(shí)降低液體阻力，改善氣流及溫度分布，改善了烴類部分氧化爐的運(yùn)行狀況，從而進(jìn)一步降低工廠運(yùn)行能耗和成本。
文檔編號(hào)B01J35/10GK201618569SQ201020111289
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者馮友茵, 劉立華, 史一欣, 唐家鵬, 龐治, 張也賢 申請(qǐng)人:江蘇煤化工程研究設(shè)計(jì)院有限公司