专利名称：对称三花瓣型催化剂的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及化工、石油工业中一种催化剂及其载体的形状，特别是三花瓣型催化剂及其载体。
在化学工业中许多过程都离不开催化剂，而多相催化剂在化学工业中发挥重要作用，特别是在固定床反应器中，多相催化剂具有反应物、产物易分离的优点，但是，多相催化剂也往往存在一些缺点，例如对许多多相催化剂，扩散控制往往成为制约催化反应的关键性一步。为了减少扩散因素对多相催化反应的影响，人们采取了各种各样的手段，比如，增加反应物的停留时间，提高反应温度，提高反应体系的压力，特别是针对固定床催化反应，人们采取减小多相催化剂的宏观颗粒度的尺寸，来达到减少反应外扩散因素对催化反应的影响。比如圆柱条形催化剂在石油化工领域被广泛的使用，但对重质馏分油、渣油等大分子催化反应，扩散因素成为制约催化反应速度的决定环节，人们为了减少外扩散对催化反应的影响，采取减少圆柱条形的直径，但条形圆柱状载体的逐渐细化，会带来如下的负面效应①随着条形圆柱状载体的逐渐细化，催化剂或载体的强度会逐渐下降；②催化剂床层空隙率减小，往往会导致运转过程中整个固定床反应器的床层压降增大，导致催化剂的运转周期缩短。
针对把圆柱型催化剂简单细化所带来的缺点和不妥之处，人们开发出了各种各样的异型催化剂及载体，典型的代表之一就是化工行业中广泛采用拉西环，拉西环能明显的增大床层的空隙率、减小床层压力降的作用，但是它也有自身的缺点，比如成型困难、难切割断条，特别是直径不大于2mm的拉西环目前工业上更难成型，并且直径较小时，及易破碎，强度也较差。
针对上述不足，人们又开发了各种各样的异型催化剂，比如在专利US4394303中提及到一种三叶型(三花瓣)催化剂的设计，如图3所示，同圆柱型催化剂及载体相比，有其进步之处，如在一定程度上降低了催化剂及载体的直径，使其机械强度得到增强，空隙率有所增加。尽管如此，但从设计的角度出发，该专利所提及到的三叶型催化剂对各个叶片的形状及尺寸未作具体要求，这样容易使所制得的催化剂或载体形状不统一，机械强度以及空隙度得不到有效保证，它并不是最佳的三叶型催化剂设计方案，有待改进提高。
本实用新型目的在于针对目前三叶草型(三花瓣型)催化剂及载体设计方案在结构上的不足，进行改进和完善，提出一种高度对称的三花瓣型催化剂及载体。
下面结和附图对本实用新型进行详细的描述
图1三花瓣型载体的截面图，D为横断面外接圆的直径，d为横断面内切圆的直径；r为载体外侧表面到中心的最大扩散距离；图2三花瓣型载体的侧面图，其中L为三花瓣型催化剂的长度；本实用新型提出了一种高度对称的三花瓣型催化剂及载体，如
图1和2所示，具有如下特征其横断面(横截面)为高度对称的三花瓣型；载体横断面的三花瓣呈120度角分布；横断面的外接圆直径D等于内切圆直径d的2倍；催化剂及载体的侧面积为πDL，其中L为三花瓣型催化剂的长度，或者描述为催化剂载体的横断面的周长为πD。
反应物分子从催化剂及载体的外表面到中心的最大扩散长程与直径为d的圆柱条形载体的最大扩散长程相当；或者描述为反应物分子从催化剂及载体外侧表面到中心的最大扩散长程为r，见
图1，其中r＝d/2。
对称三花瓣型催化剂及载体的横断面的外截圆直径D的范围是1～100mm；横断面的内切圆直径d的范围是0.5～50mm。
本实用新型提供的对称三花瓣型催化剂及载体的实施方案简便只要把孔板中的小孔设计成所需的形状(如
图1)，然后将物料调配好，挤压成型，即可获得对称的三花瓣型催化剂及载体。
本实用新型提供的对称三花瓣型载体适合制备固定床反应器中的多相催化剂，特别适合于制备外径小于2mm的催化剂。比如在石油化工领域中，作为重质馏分油、石油蜡、渣油等大分子的加氢催化剂，往往需要催化剂的颗粒直径小于2mm，而且要求催化剂强度好、反应床层有一定的空隙率。针对以上问题，本实用新型通过采用了一种最佳的设计方案，使催化剂或载体的各项指标均达到了最佳，使所制备的催化剂载体适合于作重质馏分油、渣油及大分子催化反应中的催化剂及载体。同时，也适合作为化工及反应器中的填料来应用。
本实用新型提供的对称三花瓣型催化剂及载体具有如下的优点和效果催化剂或催化剂载体高度对称，易实现催化剂的密相装填，催化剂的强度比直径相同的圆柱型催化剂都好，催化剂的外表面积较大，空隙率高。
实施例和比较例设计如图3、图4、图5、图6所示外形特征的催化剂载体，其中图3为按照专利US4394303设计的三叶型催化剂载体(A)的截面图，D＝2.0mm，d＝1.2mm；图4为按照专利US4394303设计的三叶型催化剂载体(B)的截面图，D＝2.0mm，d＝0.9mm；图5为圆柱型催化剂载体(C)的截面图，D＝2.0mm；图6为本实用新型所设计的对称三花瓣型载体(D)的截面图，D＝2.0mm，d＝1.0mm。
称取氢氧化铝干胶粉(拟薄水铝石)依次加入田菁粉、炭黑、硅溶胶、水、胶溶剂和氢氧化铝混合均匀，在挤条机上挤压成型，采取更换挤条孔板的形式，分别得到催化剂载体A、B、C和D，经干燥后，在550℃下焙烧4小时，测定催化剂载体的堆积密度(堆比)，侧压机械强度和空隙率结果列于表1中。
表1催化剂载体的性质堆积密度机械强度空隙率载体g/ml N/mm ％(v/v)比较例1A 0.62 18 35比较例2B 0.59 11 38比较例3C 0.65 15 33实施例D 0.59 23 39从所设计的孔板及实验数据可以看出，本实用新型所设计的对称三花瓣型催化剂载体具有堆积密度小，机械强度高，空隙率大的优点。
外截圆直径为D对称三花瓣的催化剂及载体，从其外侧表面扩散到中心的最大长程为r，其中r＝d/2＝D/4，只有外径为D的圆柱型催化剂从其外侧表面扩散到中心最大长程(D/2)的一半，而且其强度和空隙率较之圆柱型催化剂要好。
按本实用新型所设计出的对称三花瓣型载体D，机械强度和空隙率较按照专利US4394303设计的载体A和B好(见图3和图4)，说明本实用新型所设计的对称三花瓣型催化剂及催化剂的载体是三叶型催化剂及催化剂的载体中的最佳值。
权利要求1.一种横断面为三花瓣型的固体颗粒，其特征在于颗粒横断面为高度对称的三花瓣型；载体横断面的三花瓣呈120度角分布。
2.按照权利要求1所述的固体颗粒，其特征在于颗粒横断面的外接圆直径D等于内切圆直径d的2倍；
3.按照权利要求1所述的固体颗粒，其特征在于颗粒侧面积为D∏L，其中L为三花瓣型催化剂的长度。
4.按照权利要求2所述的固体颗粒，其特征在于所说外接圆直径D的范围是1～100mm；内切圆直径d的范围是0.5～50mm。
5.按照权利要求1所述的固体颗粒，其特征在于该颗粒可用作多相催化剂或载体。
6.按照权利要求1所述的固体颗粒，其特征在于该颗粒适合于作重质馏分油、渣油及大分子催化反应中的催化剂或载体。
专利摘要横断面为对称的三花瓣型催化剂或催化剂载体,其特征为:外圆的直径(D)等于内圆直径(d)的二倍,该催化剂的侧面积(D∏L)与直径为D的圆柱侧面积(D∏L)相同,而从外侧表面到中心的最大扩散长程距离与直径为d的圆柱体的直径相同,均为d/2。该催化剂载体具有外表面积大、扩散长程短、空隙率高、强度好的优点,特别适合于作为重质馏分油、渣油等大分子催化反应的催化剂载体。
文档编号B01J32/00GK2477270SQ0121125
公开日2002年2月20日 申请日期2001年1月5日 优先权日2001年1月5日
发明者向绍基, 李亚昆 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