专利名称：一种苯加氢催化剂颗粒的制作方法
技术领域：
本发明涉及一 种苯加氢催化反应中使用的固体催化剂颗粒，尤其涉及一种高温催化苯加氢工艺中使用的固体催化剂颗粒，具体涉及一种主体呈三齿齿轮状的，且沿中轴开有直通孔的固体催化剂颗粒。
背景技术：
粗苯加氢根据其催化加氢反应的温度不同可分为高温加氢和低温加氢。高温催化加氢的典型工艺是Litol法，在温度为600 650°C、压力6. OMPa条件下进行催化加氢反应。主要加氢脱除不饱和烃，加氢裂解把高分子烷烃和环烷烃转化为低分子烷烃，并以气态形式分离出去。加氢脱烷基，把苯的同系物最终转化为苯和低分子烷烃。故高温加氢的产品只有苯，没有甲苯和二甲苯，另外还要进行脱硫、脱氮、脱氧的反应，脱除原料有机物中的
S、N、0，转化成H2S、NH3、H20除去，对加氢油的处理可采用一般精馏方法，最终得到产品纯苯。由于高温催化苯加氢的操作温度在600°C以上，催化剂颗粒在高温环境中的能否长期稳定地保持外形的完整性对整个工艺的平稳运行至关重要。因为催化剂颗粒受热膨胀后，会在非光滑连接的部位出现应力集中，当集中的应力超过了颗粒承受极限时，颗粒会发生破碎，当破碎程度较大时，整个催化剂床层的催化剂反应性能将受到显著影响。所以，提高催化剂颗粒的强度，使其在高温下保持稳定的外形，对于高温催化苯加氢工艺生产操作具有重要意义。
发明内容
本发明中主要解决的技术问题是提高催化剂颗粒整体的强度，从而可以保障催化剂颗粒在高温催化苯加氢工艺中可以保持稳定的外形。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，本发明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，本发明中催化剂颗粒横截面的外轮廓线是光滑曲线。这种特征的外轮廓线上具有除了圆形以外的理论上最小的摩擦力和最少的应力集中；因此具有更高的强度，可以在高温环境中保持稳定的外形。本发明的具体的技术方案包括
一种三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、光滑的三齿齿轮状，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3，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3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 2. 2R ;β = O. 2R ；
D = O. 3R O. 5R。本发明外轮廓连续光滑，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。
图I为本发明催化剂颗粒横截面外轮廓线形成示意图。图2为本发明实施例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发明进行进一步的说明
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
中所涉及的本发明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。下面的实施例仅用于详细解释说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。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 = 4. 4 mm ;直通孔直径D = O. 6 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209牛/颗，轴向压碎强度为302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 = 6.3 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189牛/颗，轴向压碎强度为333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 = 2 mm ;催化剂颗粒径向横截面外轮廓线的外接圆半径R =
4mm,内切圆半径r = 3.2 mm,半径β = O. 8 mm。该催化剂颗粒径向压碎强度为202牛/颗，轴向压碎强度为351牛/颗。
权利要求
1.一种用于苯加氢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、光滑的三齿齿轮形状，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3，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3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4mmD
4.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至2.2R。
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0.3R至O.5R0
全文摘要
一种用于苯加氢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、光滑的三齿齿轮形状，且沿中轴开有直通孔。
文档编号B01J35/02GK102909088SQ20121038803
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月15日 优先权日2012年10月15日
发明者王翀, 杨仁春 申请人:安徽工程大学