專利名稱：對稱三花瓣型催化劑的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及化工、石油工業中一種催化劑及其載體的形狀，特別是三花瓣型催化劑及其載體。
在化學工業中許多過程都離不開催化劑，而多相催化劑在化學工業中發揮重要作用，特別是在固定床反應器中，多相催化劑具有反應物、產物易分離的優點，但是，多相催化劑也往往存在一些缺點，例如對許多多相催化劑，擴散控制往往成為制約催化反應的關鍵性一步。為了減少擴散因素對多相催化反應的影響，人們采取了各種各樣的手段，比如，增加反應物的停留時間，提高反應溫度，提高反應體系的壓力，特別是針對固定床催化反應，人們采取減小多相催化劑的宏觀顆粒度的尺寸，來達到減少反應外擴散因素對催化反應的影響。比如圓柱條形催化劑在石油化工領域被廣泛的使用，但對重質餾分油、渣油等大分子催化反應，擴散因素成為制約催化反應速度的決定環節，人們為了減少外擴散對催化反應的影響，采取減少圓柱條形的直徑，但條形圓柱狀載體的逐漸細化，會帶來如下的負面效應①隨著條形圓柱狀載體的逐漸細化，催化劑或載體的強度會逐漸下降；②催化劑床層空隙率減小，往往會導致運轉過程中整個固定床反應器的床層壓降增大，導致催化劑的運轉周期縮短。
針對把圓柱型催化劑簡單細化所帶來的缺點和不妥之處，人們開發出了各種各樣的異型催化劑及載體，典型的代表之一就是化工行業中廣泛采用拉西環，拉西環能明顯的增大床層的空隙率、減小床層壓力降的作用，但是它也有自身的缺點，比如成型困難、難切割斷條，特別是直徑不大于2mm的拉西環目前工業上更難成型，并且直徑較小時，及易破碎，強度也較差。
針對上述不足，人們又開發了各種各樣的異型催化劑，比如在專利US4394303中提及到一種三葉型(三花瓣)催化劑的設計，如圖3所示，同圓柱型催化劑及載體相比，有其進步之處，如在一定程度上降低了催化劑及載體的直徑，使其機械強度得到增強，空隙率有所增加。盡管如此，但從設計的角度出發，該專利所提及到的三葉型催化劑對各個葉片的形狀及尺寸未作具體要求，這樣容易使所制得的催化劑或載體形狀不統一，機械強度以及空隙度得不到有效保證，它并不是最佳的三葉型催化劑設計方案，有待改進提高。
本實用新型目的在于針對目前三葉草型(三花瓣型)催化劑及載體設計方案在結構上的不足，進行改進和完善，提出一種高度對稱的三花瓣型催化劑及載體。
下面結和附圖對本實用新型進行詳細的描述
圖1三花瓣型載體的截面圖，D為橫斷面外接圓的直徑，d為橫斷面內切圓的直徑；r為載體外側表面到中心的最大擴散距離；圖2三花瓣型載體的側面圖，其中L為三花瓣型催化劑的長度；本實用新型提出了一種高度對稱的三花瓣型催化劑及載體，如
圖1和2所示，具有如下特征其橫斷面(橫截面)為高度對稱的三花瓣型；載體橫斷面的三花瓣呈120度角分布；橫斷面的外接圓直徑D等于內切圓直徑d的2倍；催化劑及載體的側面積為πDL，其中L為三花瓣型催化劑的長度，或者描述為催化劑載體的橫斷面的周長為πD。
反應物分子從催化劑及載體的外表面到中心的最大擴散長程與直徑為d的圓柱條形載體的最大擴散長程相當；或者描述為反應物分子從催化劑及載體外側表面到中心的最大擴散長程為r，見
圖1，其中r＝d/2。
對稱三花瓣型催化劑及載體的橫斷面的外截圓直徑D的范圍是1～100mm；橫斷面的內切圓直徑d的范圍是0.5～50mm。
本實用新型提供的對稱三花瓣型催化劑及載體的實施方案簡便只要把孔板中的小孔設計成所需的形狀(如
圖1)，然后將物料調配好，擠壓成型，即可獲得對稱的三花瓣型催化劑及載體。
本實用新型提供的對稱三花瓣型載體適合制備固定床反應器中的多相催化劑，特別適合于制備外徑小于2mm的催化劑。比如在石油化工領域中，作為重質餾分油、石油蠟、渣油等大分子的加氫催化劑，往往需要催化劑的顆粒直徑小于2mm，而且要求催化劑強度好、反應床層有一定的空隙率。針對以上問題，本實用新型通過采用了一種最佳的設計方案，使催化劑或載體的各項指標均達到了最佳，使所制備的催化劑載體適合于作重質餾分油、渣油及大分子催化反應中的催化劑及載體。同時，也適合作為化工及反應器中的填料來應用。
本實用新型提供的對稱三花瓣型催化劑及載體具有如下的優點和效果催化劑或催化劑載體高度對稱，易實現催化劑的密相裝填，催化劑的強度比直徑相同的圓柱型催化劑都好，催化劑的外表面積較大，空隙率高。
實施例和比較例設計如圖3、圖4、圖5、圖6所示外形特征的催化劑載體，其中圖3為按照專利US4394303設計的三葉型催化劑載體(A)的截面圖，D＝2.0mm，d＝1.2mm；圖4為按照專利US4394303設計的三葉型催化劑載體(B)的截面圖，D＝2.0mm，d＝0.9mm；圖5為圓柱型催化劑載體(C)的截面圖，D＝2.0mm；圖6為本實用新型所設計的對稱三花瓣型載體(D)的截面圖，D＝2.0mm，d＝1.0mm。
稱取氫氧化鋁干膠粉(擬薄水鋁石)依次加入田菁粉、炭黑、硅溶膠、水、膠溶劑和氫氧化鋁混合均勻，在擠條機上擠壓成型，采取更換擠條孔板的形式，分別得到催化劑載體A、B、C和D，經干燥后，在550℃下焙燒4小時，測定催化劑載體的堆積密度(堆比)，側壓機械強度和空隙率結果列于表1中。
表1催化劑載體的性質堆積密度機械強度空隙率載體g/ml N/mm ％(v/v)比較例1A 0.62 18 35比較例2B 0.59 11 38比較例3C 0.65 15 33實施例D 0.59 23 39從所設計的孔板及實驗數據可以看出，本實用新型所設計的對稱三花瓣型催化劑載體具有堆積密度小，機械強度高，空隙率大的優點。
外截圓直徑為D對稱三花瓣的催化劑及載體，從其外側表面擴散到中心的最大長程為r，其中r＝d/2＝D/4，只有外徑為D的圓柱型催化劑從其外側表面擴散到中心最大長程(D/2)的一半，而且其強度和空隙率較之圓柱型催化劑要好。
按本實用新型所設計出的對稱三花瓣型載體D，機械強度和空隙率較按照專利US4394303設計的載體A和B好(見圖3和圖4)，說明本實用新型所設計的對稱三花瓣型催化劑及催化劑的載體是三葉型催化劑及催化劑的載體中的最佳值。
權利要求1.一種橫斷面為三花瓣型的固體顆粒，其特征在于顆粒橫斷面為高度對稱的三花瓣型；載體橫斷面的三花瓣呈120度角分布。
2.按照權利要求1所述的固體顆粒，其特征在于顆粒橫斷面的外接圓直徑D等于內切圓直徑d的2倍；
3.按照權利要求1所述的固體顆粒，其特征在于顆粒側面積為D∏L，其中L為三花瓣型催化劑的長度。
4.按照權利要求2所述的固體顆粒，其特征在于所說外接圓直徑D的范圍是1～100mm；內切圓直徑d的范圍是0.5～50mm。
5.按照權利要求1所述的固體顆粒，其特征在于該顆粒可用作多相催化劑或載體。
6.按照權利要求1所述的固體顆粒，其特征在于該顆粒適合于作重質餾分油、渣油及大分子催化反應中的催化劑或載體。
專利摘要橫斷面為對稱的三花瓣型催化劑或催化劑載體,其特征為:外圓的直徑(D)等于內圓直徑(d)的二倍,該催化劑的側面積(D∏L)與直徑為D的圓柱側面積(D∏L)相同,而從外側表面到中心的最大擴散長程距離與直徑為d的圓柱體的直徑相同,均為d/2。該催化劑載體具有外表面積大、擴散長程短、空隙率高、強度好的優點,特別適合于作為重質餾分油、渣油等大分子催化反應的催化劑載體。
文檔編號B01J32/00GK2477270SQ0121125
公開日2002年2月20日 申請日期2001年1月5日 優先權日2001年1月5日
發明者向紹基, 李亞昆 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院