蜂窩陶瓷脈衝保護劑的製作方法

2023-10-04 03:47:49

專利名稱：蜂窩陶瓷脈衝保護劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於石化、環保等行業固定床反應器中的催化支撐保護劑。
技術背景
眾所周知，固定床反應器是煉油、石化、化工、環保和冶金等行業中重要的設備裝置，它主要用於塔內催化反應，如氨合成塔、二氧化硫接觸氧化器、烴類蒸汽轉化爐和煉油中的催化重整、加氫脫硫、加氫裂化與精製，以及乙烯氧化、乙苯脫氫等固定床反應器。此外還可用於非催化的天然氣轉化、水煤氣生產和工業廢水處理等。根據固定床反應器中催化反應溫度分布、壓降大小、氣液性質、催化效率和運行工作成本等各方面的綜合工藝要求， 對於固定床反應器內催化劑的保護劑不僅要求強度高、耐酸鹼性好，而且要求其空隙率高、 比表面積大，橫截面孔隙分布分散均勻。目前，在固定床反應器中用於催化劑的保護劑主要由瓷球、瓷環構成。瓷球雖然具有強度高、耐酸鹼性好的特點，但它們存在下述缺點一是由於瓷球本身結構的限制，空隙率低、比表面積小，導致固定床反應器中壓降過大，增加反應物的流動阻力，降低反應物有效接觸的頻率，從而影響固定床反應器的催化反應效率；二是瓷環雖然空隙率較高，但瓷環顆粒之間孔徑過大且分布不均勻，使其攔截雜質能力降低，支撐小規格催化劑有諸多限制，影響了處理效果，縮短了固定床反應器使用周期，增加了運行工作成本。因此在石油煉化催化反應中，由於催化劑本身是一種強度較低，堆積密度小的物質，針對現有固定床層中瓷球、瓷環等催化保護劑不適應石油煉化催化反應要求的問題，在石油煉化催化反應中人們開始大量使用強度較高、耐酸鹼性好，空隙率高、比表面積大，橫截面孔隙分布分散均勻、攔截雜質能力較好的蜂窩陶瓷作為催化保護劑。但隨著原油變重， 質量變差，以及原油的深度利用開發，重油原油的雜質含量高，在煉油固定床反應器的催化反應中，現有蜂窩陶瓷保護劑還存在下列不足之處一是由於一般蜂窩陶瓷呈惰性且抗壓強度和耐磨性不高，蜂窩陶瓷活性吸附能力不強；二是由於原油雜質增多，雜質容易積沉在反應器中催化劑和保護劑之間的界面上，反應相在界面上不能形成很好的催化反應，降低了催化劑吸附雜質能力，不僅造成反應器油氣通道堵塞，使反應器內的壓力降上升，且還可能會使催化劑過快沉碳和結焦，從而縮短催化劑的使用壽命，既影響了固定床反應器的正常運行周期，又增加了催化劑的消耗，減少了煉油產量，增加了煉油加工成本，降低了經濟效益。發明內容
針對上述現有技術中蜂窩陶瓷催化保護劑在固定床反應器中存在的問題，本發明提出了一種不僅抗壓強度高、耐磨和活性吸附性好，而且可在反應界上形成脈衝紊流，增強雜質吸附能力，增加催化劑使用壽命和反應效果，降低成本，提高產量和效益的蜂窩陶瓷脈衝保護劑。
本發明要解決的技術問題所採取的技術方案是所述蜂窩陶瓷脈衝保護劑由三氧化鋁粉、氧化矽粉、氧化鎂和高嶺土組成，各組份重量百分比為三氧化鋁粉50-60%、氧化矽粉30-40%、氧化鎂3-6%、高嶺土 3-5%，所述蜂窩陶瓷脈衝保護劑內部具有網狀的蜂窩孔， 所述蜂窩陶瓷脈衝保護劑上設置有拆彎形或曲線形的通孔，所述蜂窩陶瓷脈衝保護劑按下述方法步驟製備而成
a、按重量百分比將三氧化鋁粉、氧化矽粉、氧化鎂和高嶺土原料經球磨混合篩分製成乾粉，
b、再在乾粉中依次加入乾粉總重量3-7%的有機粘接劑、2-5%的造孔劑、2-7%的潤滑劑和適量的水經球磨混合形成泥料，
c、再將泥料捏合成泥料、再進行煉泥、陳腐、擠壓成型製成坯體，
d、將坯體乾燥定型後，再置入煅燒爐中，加熱至1100-1300°C保溫鍛燒，保溫3-8小時， 隨爐冷卻後出爐，即可製得蜂窩陶瓷脈衝保護劑。本發明外形為扁圓柱體、方體或長方體等，所述蜂窩孔由模具形成，蜂窩孔橫截面為三角形、方形、圓形或其它形。所述通孔呈同心圓環形或井字形間隔或交錯設置在保護劑兩端面上。所述有機粘接劑為甲基纖維素、桐油等；所述造孔劑為粉煤灰、矽膠等；所述潤滑劑為甘油、滑石粉等。本發明化學成份重量百分比是三氧化鋁63_67%，二氧化矽27_32%，氧化鎂 2-5. 5%，其餘為雜質。本發明主要物理技術指標是
比重2. 3-2. 6g/cm3, 耐酸度彡99. 48%，耐鹼度彡98. 21%，
空隙率彡71. 2%，吸水率< 10，最大使用溫度；1350°C，
抗壓強度橫向42KN/顆，縱向0. 48KN/顆，耐熱急變溫度427V,
堆積密度632-686kg/m3』，比表面積彡846m2/m3,
最大容垢能力彡375Kg/m3。為了不影響催化劑與保護劑之間和保護劑與保護劑之間的反應相延續均衡的在通孔中流動，進一步提高本發明的雜質吸附能力，所述蜂窩陶瓷脈衝保護劑端面上設置有環流槽，所述通孔與環流槽相連，環流槽橫斷面為圓弧形、方形、梯形或V形等。本發明所述蜂窩陶瓷脈衝保護劑，不僅抗壓強度高，耐酸鹼性好，比表面積高，孔隙率大，而且其內部具有網狀結構的蜂窩孔和可使反應物產生壓力變化的通孔，因而提高了保護劑內部的空間體積，提高了保護劑的耐磨性和吸附活性，增強了保護劑的雜質吸附容垢能力，特別是保護劑上由於通孔橫截面積的變化，當反應物在此通道中流動時，反應物的流通通道的面積就會當反應物氣體和液體在這種填充了催化劑的通道中流動時，當流到縮頸處，氣體的流速就達到最大。而在擴大段，氣體的流速又達到最小，其流速和壓力逐漸由小到大再到小、可使反應物在保護劑與催化劑之間的界面上流速呈規律的重複縮小、放大、縮小。因而可產生脈衝現象，如此反覆形成脈衝。由於脈衝作用，隨著脈衝的產生氣體在行進過程中產生強烈的湍流，使得氣液之間的傳質大大加強，加快了油質在催化劑內部的延續流動。不僅提高了催化反應速度，且能使催化劑不會過早地沉碳和結焦，延長了催化劑的使用壽命，降低了反應器的壓降，提高了固定床反應器的生產運轉周期，提高了生產工效，減少了煉油加工成本，增加了企業的經濟效益。


圖1是本發明的俯視結構示意圖， 圖2是圖1的A-A剖視結構示意圖。
在圖中，1、通孔2、蜂窩孔 3、本體4、環流槽5、蜂窩孔孔壁。
具體實施方式
實施例1，在圖1和圖2中，本發明所述蜂窩陶瓷脈衝保護劑包括本體3，本體規格為直徑40mm、高度15mm，蜂窩孔目數為300目，所述本體呈扁圓柱體形，本體上下端呈外凸的球形(飛碟形)，本體上下端也可呈平面，所述本體由模具一次擠壓成型，本體上具有平行排列的網狀蜂窩孔2，蜂窩孔橫截面為三角形、也可呈方形、圓形或其它形，蜂窩孔孔壁5的厚度為0. 2-0. 5毫米，在本體上下端面上均設置有兩個同心的環流槽4，當然也可在本體上端面或下端面設置有環流槽，環流槽上設置有間隔排列的通孔1，外圈中的通孔為一十六隻圓孔(橫截面為圓形)，內圈中的通孔為八隻圓孔，所述通孔呈曲線形，所述通孔呈曲線形是指通孔縱截面呈雙曲線形或呈中間小兩端大的腰鼓形，即從本體上端面到下端面通孔的直徑變化由大到小再到大，當然通孔也可呈拆彎形，所述通孔呈拆彎形是指通孔縱截面由兩個錐形孔小端對接形成且中間小兩端大。所述本體由的三氧化鋁粉、38%的氧化矽粉、 5%的氧化鎂和3%的高嶺土組成，並按下述方法步驟製備而成a、將上述重量百分比的三氧化鋁粉、氧化矽粉、氧化鎂和高嶺土原料經球磨混合後，過 200目篩分製成乾粉，b、再在乾粉中依次加入乾粉總重量5%的甲基纖維素、3%的粉煤灰、4%的甘油和適量的水經球磨混合形成泥料，水加入量以泥料帶有一定韌性為宜，c、再將泥料用捏合機製成泥料、陳腐M小時、再用煉泥機製成泥段，再將泥鍛在模具中擠壓成型製成坯體，d、將坯體放在100-120度的微波爐中乾燥定型後，水份應小於2%，再置入煅燒爐中，加熱至1100-1300°C保溫鍛燒，保溫3-8小時，隨爐冷卻後出爐，即可製得蜂窩陶瓷脈衝保護劑。
本實施例1製得的蜂窩陶瓷脈衝保護劑經檢測，其化學成份重量百分比是三氧化鋁63. 8%，二氧化矽31. 2%，氧化鎂4%，其餘為雜質。
本實施例1主要物理技術指標是比重:2. 53g/cm3,耐酸度99. 58%，耐鹼度98. 36%， 空隙率72. 8%， 吸水率8. 3，最大使用溫度；1350°C， 抗壓強度橫向45KN/顆，縱向0. 97KN/顆， 堆積密度661kg/m3』，比表面積1489m2/m3。
實施例2，本發明所述蜂窩陶瓷脈衝保護劑包括本體3，本體規格為直徑40mm、 高度15mm，蜂窩孔目數為400目，所述本體由模具一次擠壓成型，本體兩上下兩端呈外凸球形，在本體上具有網狀的蜂窩孔2，所述蜂窩孔橫截面方形，蜂窩孔平行排列，也可交錯排列，蜂窩孔孔壁5的厚度為0. 2-0. 5毫米，在本體上下端面均設置有兩個同心的環流槽4，環流槽上設置有間隔排列的通孔1，所述本體由60%的三氧化鋁粉、3 的氧化矽粉、3%的氧化鎂和5%的高嶺土組成，所述並按下述方法步驟製備而成a、將上述重量百分比的三氧化鋁粉、氧化矽粉、氧化鎂和高嶺土原料經球磨混合後，過 200目篩分製成乾粉，
b、再在乾粉中依次加入乾粉總重量3%的桐油、5%的矽膠、6%的滑石粉和適量的水經球磨混合形成泥料，水加入量以泥料帶有一定韌性為宜，
c、再將泥料用捏合機製成泥料、陳腐24小時、再用煉泥機製成泥段，再將泥鍛在模具中擠壓成型製成坯體，
d、將坯體放在100-120度的微波爐中乾燥定型後，再置入煅燒爐中，加熱至 1100-1300°C保溫鍛燒，保溫3-8小時，隨爐冷卻後出爐，即可製得蜂窩陶瓷脈衝保護劑。本實施例2製得的蜂窩陶瓷脈衝保護劑經檢測，其化學成份重量百分比是三氧化鋁65. 3%，二氧化矽29. 8%，氧化鎂2. 1%，其餘為雜質。本實施例2所製得的產品經檢測，其主要物理技術指標是 比重2. 48g/cm3，耐酸度99. 62%，耐鹼度98. 37%， 空隙率71. 2%， 吸水率7. 9，最大使用溫度1350°C，
抗壓強度橫向46KN/顆，縱向1. OKN/顆， 堆積密度686kg/m3』，比表面積1613m2/m3。實施例3，本發明所述蜂窩陶瓷脈衝保護劑可浸泡在含鈷、鉬、鎳的溶液中，使蜂窩孔表面形成一層催化劑，從而提高蜂窩陶瓷脈衝保護劑的活性作用。
權利要求
1.蜂窩陶瓷脈衝保護劑，其特徵在於它由三氧化鋁粉、氧化矽粉、氧化鎂和高嶺土組成，各組份重量百分比為三氧化鋁粉50-60%、氧化矽粉30-40%、氧化鎂3-6%、高嶺土 3_5%， 所述蜂窩陶瓷脈衝保護劑內部具有網狀的蜂窩孔(2)，蜂窩陶瓷脈衝保護劑上設置有拆彎形或曲線形的通孔(1)，所述蜂窩陶瓷脈衝保護劑按下述方法步驟製備而成a、按重量百分比將三氧化鋁粉、氧化矽粉、氧化鎂和高嶺土原料經球磨混合篩分製成乾粉，b、再在乾粉中依次加入乾粉總重量3-7%的粘接劑、2-5%的造孔劑、2-7%的潤滑劑和適量的水經球磨混合形成泥料，c、再將泥料捏合成泥料、再進行煉泥、陳腐、擠壓成型製成坯體，d、將坯體乾燥定型後，再置入煅燒爐中，加熱至1100-1300°C保溫鍛燒，保溫3-8小時， 隨爐冷卻後出爐，即可製得蜂窩陶瓷脈衝保護劑。
2.根據權利要求1所述的蜂窩陶瓷脈衝保護劑，其特徵在於所述蜂窩陶瓷脈衝保護劑端面上設置有環流槽(4)。
3.根據權利要求1或2所述的蜂窩陶瓷脈衝保護劑，其特徵在於它的化學成份重量百分比是三氧化鋁63-67%，二氧化矽27-32%，氧化鎂2-5. 5%，其餘為雜質。
全文摘要
本發明公開了蜂窩陶瓷脈衝保護劑，它由三氧化鋁粉、氧化矽粉、氧化鎂和高嶺土組成，各組份重量百分比為三氧化鋁粉50-60%、氧化矽粉30-40%、氧化鎂3-6%、高嶺土3-5%，所述蜂窩陶瓷脈衝保護劑內部具有空間網狀的蜂窩孔(2)，所述蜂窩陶瓷脈衝保護劑上設置有拆彎形或曲線形的通孔(1)，由於反應物在保護劑與催化劑之間的界面上產生脈衝現象，由於脈衝作用加快了油質在催化劑內部的延續流動，因而不僅提高了催化反應速度，而且能確保催化劑不會過早地沉碳和結焦，延長了催化劑的使用壽命，降低了反應器的壓降，提高了固定床反應器的生產運轉周期，提高了生產工效，減少了煉油加工成本，增加了企業的經濟效益。
文檔編號B01J35/04GK102500423SQ20111035062
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月9日 優先權日2011年11月9日
發明者劉建萍, 周江林, 李永忠 申請人:萍鄉市安發冶化環保填料有限公司