专利名称：空心开孔瓷球的制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一种用于石油化工领域反应器的填充料的制备方法，具体地说是一种空心开孔陶瓷球陶瓷材料的制备方法。
背景技术：
在石油化工领域，广泛使用瓷球作为反应器的一种填料，它具有较好的机械强度、 耐酸碱和耐腐蚀性，而且能提高反应器内物料的再分散性，降低流通阻力，进一步提高气液体的过滤效果，但其比重大，孔隙小，只能靠堆积间隙来容纳杂质，当油品沉积物堵塞间隙后，反应器压降增加，装置必须停工处理。为了提高瓷球的容积垢能力，本领域在瓷球外形上做了大量改进工作，如 CN201053000Y提出的蜂窝开孔瓷球、C拟837^9Y提出实心开孔瓷球、CN2550055Y提出灯笼型瓷球、CN2848852Y蜂窝瓷球、CN2413787Y提出开孔瓷球、CN2762877Y提出表面突起冠状瓷球、CN2535119Y提出泡轻开孔瓷球、CN2360151Y提出沟槽瓷球。这些设计新颖的瓷球与纯实心瓷球相比有了很大的改善，但仍存在堆积比重大、孔隙率小，容垢能力差的不足。
发明内容
本发明设计了一种新的空心开孔陶瓷球的制备方法，这种瓷球具有堆积比重小、 孔隙率大，容垢能力强的优点，能有效降低反应器床层压降，调节反应物流分布，这种空心开孔瓷球具有广阔的应用前景。本发明空心开孔瓷球的制备方法包括如下内容1、制备瓷泥；2、以球形钙质或镁质材料为空心剂，空心剂均勻地外裹一层瓷泥，然后在模具中压制成型，晾干，形成瓷胚；3、在瓷胚上开孔；4、把开孔的瓷胚放入焙烧炉中，升温到1200°C -1600°C烧结0. 5 5小时；5、瓷球冷却至室温，放入酸性溶液中，溶解空心剂，制得空心开孔瓷球。本发明方法中，瓷泥可以按现有方法制备，为了增加瓷泥的粘结性，在瓷土原料中加入适量氧化铝干胶，氧化铝干胶用量为瓷土重量的5% 30%。本发明方法中，钙质或镁质材料的空心剂一般为氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、氧化镁、氢氧化镁、碳酸镁等，优选为氧化钙或氧化镁。钙质材料或镁质材料采用适宜的方法制成球形，如用模具压制成型等。在空心剂表面可以涂覆一层淀粉等物质，使空心剂和瓷球形成隔离。本发明方法中，溶解空心剂的酸性溶液为盐酸溶液，盐酸溶液的浓度一般为 0. 1 5mol/L。本发明方法制备瓷球的直径、开孔形状、开孔率、空心瓷球的厚度等根据应用的需要确定。
本发明方法可以根据需要制备各种适宜性质的空心开孔瓷球，空心开孔瓷球具有更大孔隙率和容垢能力，适用于含杂质或易积垢反应系统，如渣油加氢催化剂床层顶部，焦化汽油加氢催化剂床层顶部，污水处理系统反应器中等。
图1为第一种开孔空心瓷球结构示意图；图2为第二种开孔空心瓷球结构示意图；图3为第三种开孔空心瓷球结构示意图。其中1、瓷球外表面，2、瓷球空心球面，3、球面开孔。
具体实施例方式下面给出本发明空心开孔瓷球的具体制备过程。1、以氧化铝干胶及瓷土为原料，氧化铝干胶为瓷土重量的10%，加入适量助剂和水以及胶溶剂，混合、搅拌成可用瓷泥。2、以适宜直径的球形氧化钙为空心剂，均勻地外裹一层瓷泥，整体呈球形或近似球形，然后在模具中压制成型，晾干，形成瓷胚。3、在瓷胚上开孔，根据球的大小做适当调节，孔在球面上均勻分布。4、把开孔的瓷胚放入焙烧炉中，升温到1200°C -1600°C，形成含孔烧结瓷球。5、瓷球冷却至室温，放入酸性溶液中，溶解空心剂氧化钙，制得空心开孔陶瓷球。空心开孔瓷球的直径可以根据需要确定，一般为3 80mm，优选5 20mm。空心开孔瓷球的厚度一般为空心开孔瓷球直径的2% 40%，优选为5% 30%。空心开孔瓷球表面的开孔可以是各种适宜形状，优选为圆形、椭圆形、多边形、条形等。开孔的数量根据空心开孔瓷球的直径具体设置，一般为2 100个，优选为4 20个。开孔率(开孔的总面积占空心开孔瓷球外面表积比例)为0. 30%，优选为 20%。实施例1在图1中，所述开孔空心瓷球以瓷土为原料，直径14mm的球形氧化钙为空心剂，外裹3mm厚的瓷泥，在模具中压制成球形，晾干，形成瓷胚。在瓷胚上开圆孔，孔的直径为3mm， 孔的数量为10个，孔在球面上均勻分布。把开孔的瓷胚放入焙烧炉中，在1200°C -1600°C 下焙烧成开孔瓷球，瓷球冷却至室温，放入到浓度为lmol/L的盐酸溶液中，溶解空心剂氧化钙，制得空心开孔陶瓷球。实施例2在图2中，所述开孔空心瓷球以瓷土为原料，直径IOmm的球形氧化镁为空心剂， 外裹3mm厚的瓷泥，在模具中压制成球形，晾干，形成瓷胚。在瓷胚上开正方形孔，孔的边长为3mm，孔的数量为10个，孔在球面上均勻分布。把开孔的瓷胚放入焙烧炉中，在 12000C -1600°C下焙烧成开孔瓷球，瓷球冷却至室温，放入到浓度为0. 5mol/L的盐酸溶液中，溶解空心剂氧化钙，制得空心开孔陶瓷球。实施例3在图3中，所述开孔空心瓷球以瓷土为原料，直径5mm的球形氧化钙为空心剂，外裹Imm厚的瓷泥，在模具中压制成球形，晾干，形成瓷胚。在瓷胚上开三角孔，孔的边长为1mm，孔的数量为6个，孔在球面上均勻分布。把开孔的瓷胚放入焙烧炉中，在 12000C -1600°C下焙烧成开孔瓷球，瓷球冷却至室温，放入到lmol/L的盐酸溶液中，溶解空心剂氧化钙，制得空心开孔陶瓷球。
权利要求
1.一种空心开孔瓷球的制备方法，其特征在于包括如下内容(1)制备瓷泥；(2)以球形钙质或镁质材料为空心剂，空心剂均勻地外裹一层瓷泥，然后在模具中压制成型，晾干，形成瓷胚；(3)在瓷胚上开孔；(4)把开孔的瓷胚放入焙烧炉中，升温到1200°C-1600°C烧结0. 5 5小时；(5)瓷球冷却至室温，放入酸性溶液中，溶解空心剂，制得空心开孔瓷球。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于瓷泥制备中，在瓷土原料中加入适量氧化铝干胶。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于氧化铝干胶用量为瓷土重量的5% 30%。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于钙质或镁质材料的空心剂为氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、氧化镁、氢氧化镁或碳酸镁。
5.按照权利要求1或4所述的方法，其特征在于钙质材料或镁质材料的空心剂表面涂覆一层淀粉，使空心剂和瓷球形成隔离。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于溶解空心剂的酸性溶液为盐酸溶液，盐酸溶液的浓度为0. 1 5mol/L。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于空心开孔瓷球的直径为3 80mm。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于空心开孔瓷球的厚度为空心开孔瓷球直径的2% 40%。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于空心开孔瓷球表面的开孔形状为圆形、椭圆形、多边形或条形，开孔的数量为2 100个。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于空心开孔瓷球的开孔率为0.1 % 30%。
全文摘要
本发明提供了一种空心开孔瓷球的制备方法。它以瓷土为原料，加入球形钙质或镁质材料的空心剂，通过普通工艺用瓷泥做成瓷胚，在瓷胚上开钻一些通孔，通孔的形状和数量依据要求而定，在高温下焙烧，形成开孔瓷球体，放入酸性溶液中，溶掉空心剂，得到空心开孔瓷球。本发明制作简单，通透性能好，空隙率大，瓷球比重小等优点，填充到反应器顶部，可以容纳反应器内大量沉积物，有效的解决反应器压降大的问题，延长装置操作周期，具有明显的经济效益。
文档编号C04B33/00GK102442827SQ20101050940
公开日2012年5月9日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者刘淑琴, 孙万付, 张会成, 耿敬远 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院