专利名称：烃类蒸汽重整催化剂的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及催化剂领域，尤其是一种烃类蒸汽重整催化剂。
背景技术：
烃类蒸汽重整催化剂的外形是催化剂的重要性能之一，它可决定催化剂本身的强 度、活性，也是决定蒸汽重整炉的炉管内阻力和气流分布的重要因素。烃类蒸汽重整催化剂的催化活性受气体内扩散速度的控制，催化剂的表观活性与 其外表面的大小成正比关系，即外表面大则表观活性相应提高。为了提高催化剂的外表面 积，一般均采用改变催化剂的外形办法。长期以来，国内外学者对催化剂的外形进行了大量 研究、设计及选择。目前国内外蒸汽重整使用的催化剂，其载体一般均采用在圆柱状催化剂 的轴向开孔，为了提高活性烃类蒸汽重整催化剂选用了车轮状、多孔花板形、多孔球形、齿 轮状等，在进一步增加此类催化剂的外表面积时，这些异形催化剂的筋、壁都较薄，因而导 致催化剂的机械强度降低，易于破碎，催化剂一旦破碎，碎粒较小，容易引起阻力急剧增力口。长期以来，国内外所有发明均集中在圆柱状催化剂的轴向，虽然做了大量改进，收 到一定效果。但是圆柱状催化剂装入反应管内时是随意装填的，将各种不同角度、形态的圆 柱形催化剂与反应气体流动方向的关系进行数学概率分析可知约有50%的圆柱形催化 剂的处于轴向与气流方向平行，此时，轴向开孔的效果得以体现；另外约有50%的圆柱形 催化剂的轴向与气流方向垂直，此时，轴向开孔的圆柱形催化剂对反应气体流动的效果与 实心的圆柱形催化剂相似，轴向虽然开了直通孔，实际没起作用。
发明内容为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种烃类蒸汽重整催化剂，可在不影响催 化剂强度的前提下，进一步增大催化剂外表面积，并提高了催化剂使用效率。本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是—种烃类蒸汽重整催化剂，包括催化剂载体，该催化剂载体上开设有若干轴向直 通孔，所述催化剂载体呈圆柱形，该催化剂载体的圆柱面上开设有若干径向流体通孔。作为本实用新型的进一步改进，所述圆柱形的两端面为圆弧面。作为本实用新型的进一步改进，所述若干轴向直通孔中的一个轴向直通孔位于所 述催化剂载体的轴心线上而形成中心直通孔，其余轴向直通孔位于催化剂载体的径向面的 1/2 2/3半径区域内并沿该区域圆周方向绕所述中心直通孔均勻间隔分布，各轴向直通 孔之间轴向相互平行。作为本实用新型的进一步改进，所述若干轴向直通孔的数量为1 9个。作为本实用新型的进一步改进，所述若干径向流体通孔分别与所述催化剂载体的 轴心线相互垂直且相交。作为本实用新型的进一步改进，所述若干径向流体通孔沿所述催化剂载体的轴向 形成1 3层平面分布，各层平面设1 5个径向流体通孔。[0013]作为本实用新型的进一步改进，所述各同层平面上的各相邻径向流体通孔之间的 夹角均相等为O 90°，各层平面间任意两径向流体通孔之间的夹角的度数比同层平面上 相邻径向流体通孔之间的夹角的一半度数大，相邻层平面间的距离大于相邻层上的径向流 体通孔半径之和(若相邻层平面上的径向流体通孔的孔径相等时其间距大于孔径)且小于 催化剂载体的高度的一半。作为本实用新型的进一步改进，所述催化剂载体的径向面直径为16mm，高度为 16mm或8 10mm，所述轴向直通孔的直径为2 7mm，所述径向流体通孔的直径为2 7mm ； 所述轴向直通孔的孔形为圆形或椭圆形，所述径向流体通孔的孔形为圆形或椭圆形。作为本实用新型的进一步改进，所述催化剂载体的圆柱面上于圆周方向均勻间隔 开设有4 6个轴向的弧形槽，从而使该催化剂载体1的形状类似于设有4 6个弧形齿 的直齿轮。一种烃类蒸汽重整催化剂，包括催化剂载体，该催化剂载体上开设有若干相互平行的同向直通孔，所述催化剂载体呈球形，该催化剂载体上开设有与其平行于所述同向直 通孔的中心轴垂直且相交的若干垂直直通孔，事实上，其开孔方式与圆柱形催化剂载体的 开孔方式相同，即同向直通孔对应轴向直通孔，垂直直通孔对应径向流体通孔。本实用新型主要用于管式蒸汽重整炉中。本实用新型催化剂的活性组份为Ni (镍)或其它烃类蒸汽重整催化剂的活性组 份，载体材料至少为AI203、CaAi2CVMgAL2O4中的一种或为多种。本实用新型的有益效果是通过催化剂载体上增加开设径向流体通孔，在不影响 催化剂强度的前提下，进一步增大催化剂外表面积，提高催化剂活性；催化剂载体轴向径向 开孔，增加了催化剂的受气孔孔率，提高了催化剂使用效率，同时增大了流体通孔，从而减 小流体阻力，使流体合理流动，达到改善并提高反应管内烃类蒸汽重整反应的反应效果，降 低系统阻力，不但可以节能降耗，而且可以降低工厂运行成本。
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
实施例一种烃类蒸汽重整催化剂，包括催化剂载体1，该催化剂载体1上开设有 若干轴向直通孔2，如图1所示，所述催化剂载体1呈圆柱形，该催化剂载体1的圆柱面上开 设有若干径向流体通孔3。所述圆柱形的两端面为圆弧面。所述若干轴向直通孔2中的一个轴向直通孔位于所述催化剂载体1的轴心线上而 形成中心直通孔4，其余轴向直通孔2位于催化剂载体1的径向面的1/2 2/3半径区域内 并沿该区域圆周方向绕所述中心直通孔4均勻间隔分布，各轴向直通孔2之间轴向相互平 行。所述若干轴向直通孔2的数量为1 9个。所述若干径向流体通孔3分别与所述催化剂载体1的轴心线相互垂直且相交。所述若干径向流体通孔3沿所述催化剂载体1的轴向形成1 3层平面分布，各层平面设1 5个径向流体通孔3。所述各同层平面上的各相邻径向流体通孔3之间的夹角均相等为0 90°，各层 平面间任意两径向流体通孔3之间的夹角的度数比同层平面上相邻径向流体通孔3之间的 夹角的一半度数大，相邻层平面间的距离大于相邻层上的径向流体通孔3半径之和(若相 邻层平面上的径向流体通孔3的孔径相等时其间距大于孔径)且小于催化剂载体1的高度
的一半。所述催化剂载体1的径向面直径为16mm，高度为16mm或8 10mm，所述轴向直通 孔2的直径为2 7mm，所述径向流体通孔3的直径为2 7mm ；所述轴向直通孔2的孔形 为圆形或椭圆形，所述径向流体通孔3的孔形为圆形或椭圆形。所述催化剂载体1的圆柱面上于圆周方向均勻间隔开设有4 6个轴向的弧形槽 5，从而使该催化剂载体1的形状类似于设有4 6个弧形齿的直齿轮。一种烃类蒸汽重整催化剂，包括催化剂载体1，该催化剂载体1上开设有若干相互 平行的同向直通孔，所述催化剂载体1呈球形，该催化剂载体1上开设有与其平行于所述同 向直通孔的中心轴垂直且相交的若干垂直直通孔，事实上，其开孔方式与圆柱形催化剂载 体的开孔方式相同，即同向直通孔对应轴向直通孔2，垂直直通孔对应径向流体通孔3。本实用新型主要用于管式蒸汽重整炉中。本实用新型催化剂的活性组份为Ni (镍)或其它烃类蒸汽重整催化剂的活性组 份，载体材料至少为AI203、CaAi2CVMgAL2O4中的一种或为多种。本实用新型催化剂适用于以焦炉气、煤层气、天然气、石油伴生气或石脑油为原料 进行蒸汽重整反应过程。具体举例如下第一实施例一种烃类蒸汽重整催化剂，催化剂载体1呈圆柱形，该催化剂载体1的径向面直径 为16mm，高度为16mm，该催化剂载体上轴向开设有五个轴向直通孔2，其中一个轴向直通孔 位于催化剂载体的中心轴线上而形成中心直通孔4，该中心直通孔4的孔径为5mm，另外四 个轴向直通孔2的孔心在催化剂载体1的径向面上沿半径为4. 64mm(半径的0. 58)处的圆 周上均勻间隔分布，该四个轴向直通孔2的孔径为3. 0mm。所述催化剂载体1除轴向开孔外，于其侧面(即圆柱面)径向开设有两层流体 通孔，每层设有一个径向流体通孔3 (即共有两个对穿孔)，该径向流体通孔3的孔径为 4mm，该两层之间的径向流体通孔3的中心轴线之间的夹角为90°，该两层间的轴向间距为 8. 5mmο该烃类蒸汽重整催化剂，每颗的总面积为2316. 93mm2。常规烃类蒸汽重整催化剂(直径16mm、高度16mm、内孔直径6mm)，每颗的总面积为 1451. 42mm2。本例烃类蒸汽重整催化剂的表面积比常规烃类部分氧化催化机的表面积增加了 865. 51mm2,即增加了 59. 63%。而目前国内外广泛采用的仅在轴向开设多孔的催化剂每颗的总表面积约为 1965. 07mm2,比每颗常规烃类蒸汽重整催化剂的表面积仅仅增加了 35. 39%。第二实施例[0043]如图3所示，一种烃类蒸汽重整催化剂，催化剂载体1呈圆柱形，该催化剂载体1 的径向面直径为16mm，高度为16mm，该催化剂载体上轴向开设有七个轴向直通孔2，其中一 个轴向直通孔位于催化剂载体的中心轴线上而形成中心直通孔4，该中心直通孔4的孔径 为4mm，另外六个轴向直通孔2的孔心在催化剂载体1的径向面上沿半径为4. 5mm(半径的 0. 563)处的圆周上均勻间隔分布，该四个轴向直通孔2的孔径为3mm。所述催化剂载体1除轴向开孔外，于其侧面(即圆柱面)径向开设有三层直通孔， 每层设有一个径向流体通孔3 (即共有三个对穿孔)，该径向流体通孔3的孔径为3mm，每相 邻两层之间的径向流体通孔3的中心轴线之间的夹角为60°，该三层间的相邻轴向间距为 4. 5mm。该烃类蒸汽重整催化剂，每颗的总面积为2612mm2。常规烃类蒸汽重整催化剂(直径16mm、高度16mm、内孔直径6mm)，每颗的总面积为 1451. 42mm2。本例烃类蒸汽重整催化剂的表面积比常规烃类部分氧化催化机的表面积增加了 1160. 82mm2,即增加 了 79. 98 %。而目前国内外广泛采用的仅在轴向开设多孔的催化剂每颗的总表面积约为 2202. 26mm2,比每颗常规烃类蒸汽重整催化剂的表面积仅仅增加了 51. 73%。具体应用时，在原有沿轴向开有1 9个流体直通孔之外，在催化剂圆柱体的侧面 沿径向开有至少为1排，最多至3排的径向流体通孔，每排为1 5个径向流体通孔，进一步 增大了催化剂的外表面积(与仅采用轴向开孔的催化剂相比较，外表面增大10% 20%)， 气流通过的孔隙也更大，与目前的催化剂相比较，既提高了催化剂的表观活性和利用率，同 时也使流体阻力更小，流体能合理流动，从而降低工厂运行能耗和成本。催化剂载体呈圆柱状或两端面为圆弧面的柱形体，在轴向和径向均有开孔，使得 催化剂在反应管内无论如何任意填放，流体的流动阻力都减小，而且受力结构合理，不至于 影响催化剂载体的强度。蒸汽重整催化剂的使用温度为500 1000°C，特别是接近反应管出口处，由于反 应温度很高，反应速度已足够快，内扩散的影响则变得格外明显，这个区段的表面积利用率 很低，也即蒸汽重整催化剂的活性受催化剂外表面积的控制较强烈，因此，进一步提高催化 剂的外表面积可明显提高催化剂的活性。采用本实用新型后，即保证了催化剂载体的强度，又使催化剂的外表面增加了，可 使蒸汽重整催化剂的表观活性按比例提高，经过我们研究，本实用新型的复杂外形催化剂 的加工制作难题已经得到满意解决。由于蒸汽重整催化剂的外形突破性变化，采用本实用新型后，既提高了催化剂的 活性，改善其强度，降低转化管内流体流动的阻力，使得企业取得节能降耗的效果，本实用 新型的蒸汽重整催化剂的综合性能超过目前国内外所有蒸汽重整催化剂(包括环状、柱 状、多孔花板状和车轮状等)的综合性能。本实用新型烃类蒸汽重整催化剂，其圆柱形载体可衍变为各种几何形状的准圆柱 体，例如外圆为齿轮状、外圆挖有半圆弧的圆柱状，或为三维多孔球体，但通常采用圆柱形 或两端面为圆弧面的柱形体，其外形公称尺寸直径为16mm、高为16mm或8 10mm，轴向孔 的直径为2mm 7mm ；侧面的孔径为2mm 7mm。
6[0055] 显然，本领域的技术人员根据所掌握的技术知识和惯用手段，根据以上所述内容，还可以做出不脱离本实用新型基本技术思想的多种形式，这些形式上的变换均在本实用新 型所要求的保护范围之内。
权利要求一种烃类蒸汽重整催化剂，包括催化剂载体(1)，该催化剂载体(1)上开设有若干轴向直通孔(2)，其特征在于所述催化剂载体(1)呈圆柱形，该催化剂载体(1)的圆柱面上开设有若干径向流体通孔(3)。
2.根据权利要求1所述的烃类蒸汽重整催化剂，其特征在于所述圆柱形的两端面为 圆弧面。
3.根据权利要求1或2所述的烃类蒸汽重整催化剂，其特征在于所述若干轴向直通 孔⑵中的一个轴向直通孔位于所述催化剂载体⑴的轴心线上而形成中心直通孔(4)，其 余轴向直通孔(2)位于催化剂载体(1)的径向面的1/2 2/3半径区域内并沿该区域圆周 方向绕所述中心直通孔⑷均勻间隔分布，各轴向直通孔⑵之间轴向相互平行。
4.根据权利要求3所述的烃类蒸汽重整催化剂，其特征在于所述若干轴向直通孔(2) 的数量为1 9个。
5.根据权利要求1或2所述的烃类蒸汽重整催化剂，其特征在于所述若干径向流体 通孔(3)分别与所述催化剂载体(1)的轴心线相互垂直且相交。
6.根据权利要求5所述的烃类蒸汽重整催化剂，其特征在于所述若干径向流体通孔 (3)沿所述催化剂载体(1)的轴向形成1 3层平面分布，各层平面设1 5个径向流体通 孔⑶。
7.根据权利要求6所述的烃类蒸汽重整催化剂，其特征在于所述各同层平面上的各 相邻径向流体通孔(3)之间的夹角均相等为0 90°，各层平面间任意两径向流体通孔 (3)之间的夹角的度数比同层平面上相邻径向流体通孔(3)之间的夹角的一半度数大，相 邻层平面间的距离大于相邻层上的径向流体通孔(3)半径之和且小于催化剂载体(1)的高度的一半。
8.根据权利要求1所述的烃类蒸汽重整催化剂，其特征在于所述催化剂载体(1)的 径向面直径为16mm，高度为16mm或8 10mm，所述轴向直通孔⑵的直径为2 7mm，所述 径向流体通孔(3)的直径为2 7mm ；所述轴向直通孔(2)的孔形为圆形或椭圆形，所述径 向流体通孔(3)的孔形为圆形或椭圆形。
9.根据权利要求1所述的烃类蒸汽重整催化剂，其特征在于所述催化剂载体(1)的 圆柱面上于圆周方向均勻间隔开设有4 6个轴向的弧形槽(5)。
10.一种烃类蒸汽重整催化剂，包括催化剂载体(1)，该催化剂载体(1)上开设有若干 相互平行的同向直通孔，其特征在于所述催化剂载体(1)呈球形，该催化剂载体(1)上开 设有与其平行于所述同向直通孔的中心轴垂直且相交的若干垂直直通孔。
专利摘要本实用新型公开了一种烃类蒸汽重整催化剂，其催化剂载体上开设有若干轴向直通孔，所述催化剂载体呈圆柱形，该催化剂载体的圆柱面上开设有若干径向流体通孔。这样在不影响催化剂强度的前提下，进一步增大催化剂外表面积，提高催化剂活性；催化剂载体轴向径向开孔，增加了催化剂的受气孔孔率，提高了催化剂使用效率，同时增大了流体通孔，从而减小流体阻力，使流体合理流动，达到改善并提高反应管内烃类蒸汽重整反应的反应效果，降低系统阻力，不但可以节能降耗，而且可以降低工厂运行成本。
文档编号B01J35/10GK201618570SQ20102011129
公开日2010年11月3日 申请日期2010年2月10日 优先权日2010年2月10日
发明者冯友茵, 刘立华, 史一欣, 唐家鹏, 庞治, 张也贤 申请人:江苏煤化工程研究设计院有限公司