五齒球型載體

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齒球型載體制備技術

 
描 述:

一、前言

       隨著國內環保要求的不斷提升,煉油業將始終面臨產品質量升級的沉重壓力。加氫精制和加氫裂化是石油加工的一個重要過程,其目的是除去油品中的硫、氮氧雜原子及金屬雜質,生產高品質的油品,提高油品的使用性能,改善產品質量。催化劑是加氫精制和加氫裂化技術進步的關鍵,提高催化劑性能是充分挖掘煉油廠現有裝置潛力、提升產品質量的主要手段。

      目前,加氫精制和加氫裂化催化劑的生產方法都已經比較成熟。催化劑研制和生產工藝的改進是科研單位和生產企業研發的主要方向,除了催化劑的新配方和新工藝外,催化劑外形的創新也成為一個發展方向。北京高新利華科技股份有限公司開發研制成功新穎的齒球型載體,采用該種新載體制備的催化劑應用于硫、氮、烯烴和膠質的含量較高的汽油和柴油精制,取得很好的工業應用效果。工業應用的結果表明齒球形催化劑擁有加氫活性高、處理負荷大、初始反應溫度低,催化劑的機械性能好和使用壽命長等優點。齒球形催化劑制備及應用技術對促進加氫催化劑技術進步與發展具有重要的作用。

二、齒球型催化劑的優點

       催化劑的外形經歷了從小球形到條形,再到齒球形的發展。齒球形催化劑既具有球形催化劑裝填均勻的優點,又具有異形條形催化劑外比表面積大、傳質效率高的優點,是今后成型技術發展的一個方向。總的說來,齒球形催化劑具有如下特點:

(一)、傳質性能好

       對于加氫精制和加氫裂化反應,反應物是大的烴類分子,反應物的擴散對催化反應的影響非常大,因此提高擴散速度能提高反應速度。反應物擴散包括內擴散和外擴散。由于受到催化劑物性(主要是比表面積和孔道結構)和反應原料的限制,一般相同類型催化劑的內擴散基本相同,而外擴散主要受反應物流速和催化劑外表面積的影響。一般來說,催化劑外表面積越大,擴散影響越小,催化劑的活性就能越好地發揮。通過計算表明,在外切圓尺寸相同的情況下,三葉草外表面積是圓柱條的1.25倍,而齒球是圓柱條的1.3倍。如果計算催化劑的單位體積外表面積,那么三葉草是圓柱條的1.7倍,而齒球是圓柱條的2.1倍,因此齒球形催化劑大大增加了催化劑的外比表面積,進而加大了外擴散傳質的速度,提高了催化反應速度。

(二)、裝填均勻,裝卸容易

       條形催化劑床層容易發生催化劑架橋,導致物料分布不均勻,產生溝流、局部過熱和催化劑結焦等不良現象,造成催化劑使用壽命的降低。為了改善條形催化劑裝填效果,在裝填時需要使用特殊的工具和技術。而齒球形催化劑具有球形催化劑的優點,即裝填容易、操作簡單、裝填均勻等。普通裝填方法就能使催化劑床層均勻,同時可以確保反應器內催化劑床層阻力和壓力均衡,有效解決了反應器內物料分配不易均勻的問題。消除了因催化劑架橋而產生的溝流和局部過熱,減少了催化劑的結焦,延長了催化劑的使用壽命。同時也避免了由于裝填的不均勻而對催化劑使用造成的不良影響。

(三)、齒球形催化劑床層壓降小

       齒球形催化劑的床層壓降小于條形催化劑的床層壓降,并且齒球形催化劑的外形尺寸可以調整,可根據反應器的直徑和催化劑床層高度確定催化劑的粒徑大小,選擇合適的催化劑粒徑,優化催化劑的床層壓降。

(四)、齒球形催化劑床層不易塌陷

       降低催化劑顆粒的尺寸可以增大催化劑外表面積,從而提高催化劑的性能。但催化劑幾何尺寸(即粒度)的減小會導致反應器床層壓降增大,因此條形催化劑為了防止催化劑床層壓降過大,必須有一定直徑和長度。由于條形催化劑軸向和徑向受力不均勻,條形催化劑容易折斷變短,使催化劑床層塌陷,影響催化劑的反應性能;齒球形催化劑具有球型催化劑的優點:受力均勻,具有高抗壓強度,不易產生催化劑床層塌陷現象。


圖1 齒球催化劑3D圖和實際形狀


北京高新利華科技股份有限公司齒球催化劑主要業績




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