天然气制氢转化管用催化剂的催化孔结构
技术领域
本实用新型属于化工技术领域，涉及一种天然气制氢转化管用催化剂的催化孔结构。
背景技术
常温常压下，氢气是一种极易燃烧，无色透明、无臭无味且难溶于水的气体。氢气是世界上已知的密度最小的气体，氢气的密度只有空气的1/14，即在0℃时，一个标准大气压下，氢气的密度为0.089g/L。所以氢气可作为飞艇、氢气球的填充气体由于氢气具有可燃性，安全性不高，飞艇现多用氦气填充。氢气是相对分子质量最小的物质，主要用作还原剂；
工业上一般从天然气或水煤气制氢气，而不采用高耗能的电解水的方法。制得的氢气大量用于石化行业的裂化反应和生产氨气。氢气分子可以进入许多金属的晶格中，造成“氢脆”现象，使得氢气的存储罐和管道需要使用特殊材料如蒙耐尔合金，设计也更加复杂；
目前天然气制氢工业广泛应用的制氢转化催化剂采用NiO-/Al2O3-助剂等，NiO/Al2O3催化剂是用干混法于1400～1600℃焙烧制成；
现有技术中的制氢转化催化剂采用柱形结构，其内部穿设有圆柱形的催化孔，催化剂装入转化炉管后，其催化孔与反应物料不易充分接触，从而导致催化效果不佳。
为了克服现有技术的不足，人们经过不断探索，提出了各种各样的解决方案，如中国专利公开了一种高活性制氢转化催化剂[申请号：200820181594.0]，该实用新型是将柱形、圆环柱形、球形制氢转化催化剂有轴向孔和侧面孔。其表面上设有若干个凸带、凹带、凸台、凹坑。该方案具有大的比表面积，堆密度小，空隙率大，使反应物料能够充分与催化剂接触，使反应深度增加，节约能量，降低成本。催化剂使用周期延长，对石油、化工、天然气、化肥工业产品质量的提交，降低污染有着积极的优点。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种天然气制氢转化管用催化剂的催化孔结构。
为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：
一种天然气制氢转化管用催化剂的催化孔结构，包括转化管，转化管两端分别设有输入管和输出管，所述的输入管远离转化管一端与天然气管相连，输出管与氢气提纯装置相连，所述的转化管内设有呈圆柱形的催化剂，所述的催化剂的侧壁与转化管内壁抵靠，催化剂包括催化剂主体和开设在催化剂主体内若干的催化孔结构，催化孔结构两端分别贯穿催化剂主体的顶面和底面。
在上述的天然气制氢转化管用催化剂的催化孔结构中，所述的催化孔结构包括设置在催化剂主体内的若干第一催化孔，所述的第一催化孔呈螺旋状，且第一催化孔两端分别贯穿催化剂主体的顶面和底面。
在上述的天然气制氢转化管用催化剂的催化孔结构中，所述的催化剂主体由内到外设有若干组第一催化孔，每组第一催化孔包括若干个沿催化剂主体周向均匀设置的第一催化孔。
在上述的天然气制氢转化管用催化剂的催化孔结构中，所述的催化剂主体上还设有第二催化孔，第二催化孔绕催化剂主体的中心线螺旋设置。
在上述的天然气制氢转化管用催化剂的催化孔结构中，所述的催化剂主体内还设有第三催化孔，所述的第三催化孔呈圆柱型，且第三催化孔两端分别贯穿催化剂主体的顶面和底面，所述的第三催化孔的中心线与第一催化孔或第二催化孔的中心线重合。
在上述的天然气制氢转化管用催化剂的催化孔结构中，所述的第一催化孔和第二催化孔的截面均呈圆形。
在上述的天然气制氢转化管用催化剂的催化孔结构中，所述的第一催化孔、第二催化孔和第三催化孔内壁上均设有若干凸起或凹槽。
在上述的天然气制氢转化管用催化剂的催化孔结构中，所述的催化剂主体外壁上设有若干凸起或凹槽，当催化剂主体外壁上设有若干凸起时，所述的凸起与转化管内壁抵靠；当催化剂主体外壁上设有若干凹槽时，所述的催化剂主体外壁与转化管内壁抵靠，且若干凹槽相互连通，位于催化剂主体顶部或底部的凹槽贯穿催化剂主体顶面或底面。
在上述的天然气制氢转化管用催化剂的催化孔结构中，所述的转化管内设有若干个相互叠加的催化剂主体，且每两个相连的催化剂主体上的催化孔结构相互连通。
在上述的天然气制氢转化管用催化剂的催化孔结构中，所述的催化孔结构包括若干个绕催化剂主体的中心线螺旋设置的第四催化孔，且若干第四催化孔的螺径由内到外逐渐增大。
与现有的技术相比，本实用新型的优点在于：
1、输入管能将天然气通入至转化管内，转化管内的催化剂对天然气具有催化效果，能够促使天然气内的气体相互反应从而生成氢气，与现有技术中相同形状、大小并具有圆柱形催化孔的催化剂相比，催化剂主体内的催化孔结构能有效增加天然气与催化剂接触面积，从而起到增加天然气转化效率的目的。
2、在催化剂主体高度相同时，相对于呈圆柱形贯穿催化剂主体的催化孔，呈螺旋状贯穿催化剂主体的第一催化孔能大大增加催化剂主体与天然气的接触面积，从而起到增加天然气转化效率的目的。
3、由内到外依次设有若干组第一催化孔且每组第一催化孔包括若干个沿催化剂主体周向均匀设置的第一催化孔能有效提高催化剂主体的利用率，进一步提高催化剂主体与天然气的接触面积。
本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本实用新型实施例一提供的结构示意图；
图2是实施例一中催化剂主体的结构示意图；
图3是实施例一中催化剂主体的俯视图；
图4是实施例一中催化剂主体的内部结构示意图；
图5是实施例一中催化剂主体的剖面示意图；
图6是实施例二中催化剂主体的剖面示意图。
图中，转化管1、输入管2、输出管3、催化剂4、催化剂主体5、催化孔结构6、第一催化孔7、第二催化孔8、第三催化孔9、第四催化孔10。
具体实施方式
实施例一
如图1和图2所示，一种天然气制氢转化管用催化剂的催化孔结构，包括转化管1，转化管1两端分别设有输入管2和输出管3，所述的输入管2远离转化管1一端与天然气管相连，输出管3与氢气提纯装置相连，所述的转化管1内设有呈圆柱形的催化剂4，所述的催化剂4的侧壁与转化管1内壁抵靠，催化剂4包括催化剂主体5和开设在催化剂主体5内呈曲线状的的催化孔结构6，催化孔结构6两端分别贯穿催化剂主体5的顶面和底面。
本实施例中，输入管2能将天然气通入至转化管1内，转化管1内的催化剂对天然气具有催化效果，能够促使天然气内的气体相互反应从而生成氢气，与现有技术中相同形状、大小并具有圆柱形催化孔的催化剂相比，催化剂主体5内的催化孔结构6能有效增加天然气与催化剂接触面积，从而起到增加天然气转化效率的目的。
催化孔结构6两端分别贯穿催化剂主体5的顶面和底面从而能使从输入管2输入的天然气能从转化管1底部的输出管3输出。
所述的催化孔结构6包括设置在催化剂主体5内的若干第一催化孔7，所述的第一催化孔7呈螺旋状，且第一催化孔7两端分别贯穿催化剂主体5的顶面和底面。
本实施例中，结合图3、图4和图5所示，在催化剂主体1高度相同时，相对于呈圆柱形贯穿催化剂主体1的催化孔，呈螺旋状贯穿催化剂主体1的第一催化孔7能大大增加催化剂主体1与天然气的接触面积，从而起到增加天然气转化效率的目的。
所述的催化剂主体5由内到外设有若干组第一催化孔7，每组第一催化孔7包括若干个沿催化剂主体5周向均匀设置的第一催化孔7。
本实施例中，结合图3、图4和图5所示，由内到外依次设有若干组第一催化孔7且每组第一催化孔7包括若干个沿催化剂主体5周向均匀设置的第一催化孔7能有效提高催化剂主体5的利用率，进一步提高催化剂主体5与天然气的接触面积，从而起到增加天然气转化效率的目的。
所述的催化剂主体5上还设有第二催化孔8，第二催化孔8绕催化剂主体5的中心线螺旋设置。
本实施例中，结合图2-图5所示，第二催化孔8设置在第一催化孔无法覆盖的催化剂主体5中心位置，进一步提高了催化剂主体5与天然气的接触面积，从而起到增加天然气转化效率的目的。
所述的催化剂主体5内还设有第三催化孔9，所述的第三催化孔9呈圆柱型，且第三催化孔9两端分别贯穿催化剂主体5的顶面和底面，所述的第三催化孔9的中心线与第一催化孔7或第二催化孔8的中心线重合。
本实施例中，结合图2-图5所示，第三催化孔9设置在第一催化孔无法覆盖的第一催化孔7或第二催化孔8中心位置，进一步提高了催化剂主体5与天然气的接触面积，从而起到增加天然气转化效率的目的。
如图5所示，所述的第一催化孔7和第二催化孔8的截面均呈圆形。本实施例中，第一催化孔7和第二催化孔8的截面均呈圆形能提高催化剂主体的抗压能力。
所述的第一催化孔7、第二催化孔8和第三催化孔9内壁上均设有若干凸起或凹槽。所述的催化剂主体5外壁上设有若干凸起或凹槽，当催化剂主体5外壁上设有若干凸起时，所述的凸起与转化管1内壁抵靠；当催化剂主体5外壁上设有若干凹槽时，所述的催化剂主体5外壁与转化管1内壁抵靠，且若干凹槽相互连通，位于催化剂主体5顶部或底部的凹槽贯穿催化剂主体5顶面或底面。
本实施例中，催化孔内壁或催化剂外壁上设置的凸起或凹槽能进一步提高催化剂主体5与天然气的接触面积，从而起到增加天然气转化效率的目的。
所述的转化管1内设有若干个相互叠加的催化剂主体5，且每两个相连的催化剂主体5上的催化孔结构6相互连通。
实施例一的工作原理是：输入管2能将天然气通入至转化管1内，转化管1内的催化剂对天然气具有催化效果，能够促使天然气内的气体相互反应从而生成氢气，与现有技术中相同形状、大小并具有圆柱形催化孔的催化剂相比，呈螺旋状贯穿催化剂主体1的第一催化孔7能大大增加催化剂主体1与天然气的接触面积，由内到外依次设有若干组第一催化孔7且每组第一催化孔7包括若干个沿催化剂主体5周向均匀设置的第一催化孔7能有效提高催化剂主体5的利用率，进一步提高催化剂主体5与天然气的接触面积，第二催化孔8设置在第一催化孔无法覆盖的催化剂主体5中心位置，进一步提高了催化剂主体5与天然气的接触面积，第三催化孔9设置在第一催化孔无法覆盖的第一催化孔7或第二催化孔8中心位置，进一步提高了催化剂主体5与天然气的接触面积，催化孔内壁或催化剂外壁上设置的凸起或凹槽能进一步提高催化剂主体5与天然气的接触面积，第一催化孔7和第二催化孔8的截面均呈圆形能提高催化剂主体的抗压能力，催化剂主体5内的催化孔结构6能有效增加天然气与催化剂接触面积，从而起到增加天然气转化效率的目的，第一催化孔7、第二催化孔8或第三催化孔9两端分别贯穿催化剂主体5的顶面和底面从而能使从输入管2输入的天然气能从转化管1底部的输出管3输出。
实施例二
实施例二的结构和工作原理与实施例一基本相同，不同之处在于：
结合图6所示，所述的催化孔结构6包括若干个绕催化剂主体5的中心线螺旋设置的第四催化孔10，且若干第四催化孔10的螺径由内到外逐渐增大。
本实施例中，在催化剂主体1高度相同时，相对于呈圆柱形贯穿催化剂主体1的催化孔，呈螺旋状贯穿催化剂主体1的第四催化孔10能大大增加催化剂主体1与天然气的接触面积，从而起到增加天然气转化效率的目的。
实施例二的工作原理是：输入管2能将天然气通入至转化管1内，转化管1内的催化剂对天然气具有催化效果，能够促使天然气内的气体相互反应从而生成氢气，与现有技术中相同形状、大小并具有圆柱形催化孔的催化剂相比，在催化剂主体1高度相同时，相对于呈圆柱形贯穿催化剂主体1的催化孔，呈螺旋状贯穿催化剂主体1的第四催化孔10能大大增加催化剂主体1与天然气的接触面积，从而起到增加天然气转化效率的目的。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了转化管1、输入管2、输出管3、催化剂4、催化剂主体5、催化孔结构6、第一催化孔7、第二催化孔8、第三催化孔9、第四催化孔10等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
