專利名稱：一種費(fèi)托合成催化劑顆粒的制作方法
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)滑油等聞品質(zhì)石油制品以及稀經(jīng)、石臘等多種聞附加值的廣品。F-T合成的主要化學(xué)反應(yīng)
生成烷烴nC0+(2n+l)H2 = CnH2n+2+nH20 ；
生成烯烴nC0+(2n)H2 = CnH2n+nH20。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)器底部通過分布器進(jìn)入并通過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)光滑曲線判斷的法則，由于這樣形狀的曲線的特征函數(shù)具有一階連續(xù)的導(dǎo)數(shù)，所以是光滑曲線。也就是說，本發(fā)明中催化劑顆粒 橫截面的外輪廓線是光滑曲線。這樣的外輪廓線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呈連續(xù)的、光滑的三齒齒輪狀，且外輪廓線的外接圓半徑為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的是具有下列特征的曲線段(如圖I所示)一組數(shù)量為3，半徑為β的圓，圍繞中心點(diǎn)0，在0°到360°范圍內(nèi)呈環(huán)形陣列；做如下三個(gè)圓，即外輪廓線的內(nèi)切圓(圖I中的圓心為0，半徑為r的圓)、及相鄰的2個(gè)半徑為β的圓(如圖I中的圓P和圓Q)的外切圓(如圖I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I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I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。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 = O. 8R ；
H =1. 6R 2R ;β = O. 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。


圖I為本發(fā)明催化劑顆粒橫截面外輪廓線形成示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例I橫截面外輪廓線示意圖(同時(shí)也是實(shí)施例2和實(shí)施例3的橫截面外輪廓線示意圖)。
具體實(shí)施例方式下面結(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ΒΥ-300Α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I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] Χ100%。
具體實(shí)施方式
中所涉及的本發(fā)明的催化劑顆粒都是根據(jù)這些顆粒各自的結(jié)構(gòu)特征，采用同樣的材料和設(shè)備制備得到的。下面的實(shí)施例僅用于詳細(xì)解釋說明本發(fā)明，并不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例I
本實(shí)施例中催化劑顆粒的橫截面示意圖如圖2，具體參數(shù)尺寸見表I。催化劑顆粒主體高度H = 4 mm。催化劑顆粒徑向橫截面外輪廓線的外接圓半徑R = 2 mm,內(nèi)切圓半徑r =
I.6 mm,半徑β = O. 4 mm。該催化劑顆粒磨損率ω為8. 5%。實(shí)施例2
本實(shí)施例中催化劑顆粒的橫截面示意圖如圖2，具體參數(shù)尺寸見表I。催化劑顆粒主體高度H = 5. 4 mm。催化劑顆粒徑向橫截面外輪廓線的外接圓半徑R = 3 mm,內(nèi)切圓半徑r=2. 4 mm,半徑β = O. 6 mm。該催化劑顆粒磨損率ω為8%。實(shí)施例3
本實(shí)施例中催化劑顆粒的橫截面示意圖如圖2，具體參數(shù)尺寸見表I。催化劑顆粒主體高度H = 6. 4 mm。催化劑顆粒徑向橫截面外輪廓線的外接圓半徑R = 4 mm,內(nèi)切圓半徑r=3. 2 mm,半徑β = O. 8 mm。該催化劑顆粒磨損率ω為9. 5%。表 I
權(quán)利要求
1.一種非均相費(fèi)托合成反應(yīng)中使用的固體催化劑顆粒，其特征在于催化劑顆粒的徑向橫截面外輪廓線呈連續(xù)的、光滑的三齒齒輪形狀，且外輪廓線的外接圓半徑為(R)，內(nèi)切圓半徑為(r)。
2.如權(quán)利要求I所述的催化劑顆粒，其特征在于主體徑向橫截面的這種連續(xù)光滑的齒輪狀外輪廓線由具有下列特征的曲線段組成一組數(shù)量為3，半徑為(β)的圓，圍繞中心點(diǎn)(O)，在O度到360度范圍內(nèi)呈環(huán)形陣列；做外輪廓線的內(nèi)切圓以及相鄰的2個(gè)半徑為(β )的圓，這三個(gè)圓的外切圓，這些外切圓形成另一組數(shù)量為3的圓；分別來(lái)自這兩組圓，兩兩之間相外切，每個(gè)圓上形成相應(yīng)的2個(gè)切點(diǎn)，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。
3.如權(quán)利要求I所述催化劑顆粒，其特征在于外輪廓線外接圓半徑(R)為2mm至4mmD
4.如權(quán)利要求I所述催化劑顆粒，其特征在于外輪廓線內(nèi)切圓半徑(r)為O.SR。
5.如權(quán)利要求2所述催化劑顆粒，其特征在于半徑(β)為O.2R。
6.如權(quán)利要求I所述催化劑顆粒，其特征在于顆粒的軸向高度(H)為I.6R至2R。
全文摘要
一種非均相費(fèi)托合成反應(yīng)中使用的固體催化劑顆粒，該催化劑顆粒的徑向橫截面外輪廓線呈連續(xù)的、光滑的三齒齒輪形狀。該催化劑顆粒既具有較高的比表面積，又具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，適用于采用流化床反應(yīng)器的費(fèi)托合成制取液態(tài)烴類的工藝過程。
文檔編號(hào)C10G2/00GK102909090SQ20121038937
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者王翀, 王軍 申請(qǐng)人:安徽工程大學(xué)