专利名称：一种异柱形颗粒的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种异柱形颗粒，特別是用于催化剂及其载体或化工填料的异柱形颗粒，具体说是具有特殊横截面形状和外观的异柱形载体及催化剂、化工填料颗粒。
背景技术：
在石油、化工领域经常使用催化剂及填料，在ー些物理或化学反应过程中，有时需要催化剂或填料具有较大的外表面积，或较大的床层空隙率，或同时要求较大外表面积和较大床层空隙率，常用形状的催化剂或填料较难达到上述要求，特別是难以同时达到上述两种要求。现有技术常用三叶草条形、四叶草条形、空心圆柱形、空心棱柱形、波纹边空心圆柱形、沟槽圆柱形等催化剂颗粒形状。与传统圆柱形和球形催化剂相比，其颗粒在不同程度上提高了床层空隙率，但也都存在颗粒之间的闭锁问题，因而对床层空隙率的増加仍不十分有效。CN92204475. 9公开了ー种端面形状为圆弧花瓣形并且与圆弧同心轴向开孔颗粒， 开孔数为ニ个、三个或者五个。这种结构虽然能增加外表面积，但是同时也带来强度差等问题，而且这种开孔两端很容易被堵死，内孔提供的外表面积不能充分利用，降低了颗粒的实际利用效率。CN97116251. 4公开了ー种异形催化剂载体，以圆柱为基础，在其周边沿轴向均勻开出ニ至四个大小相等的沟槽，分別形成ニ至四个对称的凸出体，其中沟槽为拱形。该专利结构能够提高外表面积和空隙率，但同时也存在闭锁问题影响了空隙率。CN03213520. 3公开了ー种异柱形颗粒，在圆柱体周围开2 5个沟槽，形成截面为灵芝状的叶柱。按照其权利要求所述，其沟槽和叶柱为对称图形，沟槽、叶角弧线为圆弧、椭圆弧、抛物线或双曲线形状。该专利颗粒应用弧形沟槽，沟槽开ロ为瓶颈状，増大了颗粒的外表面积，减小了闭锁现象。但该专利仍然存在不能获得较大的空隙率以及闭锁现象的产生问题，同时空隙率増加也带来强度的降低。
实用新型内容针对现有技术不足，本实用新型设计了一种适用于载体及催化剂或填料的异柱形颗粒，能有效减少闭锁现象，在強度基本不变的同吋，大大增加颗粒的外表面积和床层空隙率，减少外表面向内扩散的距离，增加颗粒的利用率。本实用新型的技术方案为ー种异柱形颗粒，以圆柱体为基础，其特征在于，沿轴向在圆柱周围开设若干沟槽，形成叶片截面为枝杈状的2 10个叶柱；在横截面上，叶片间的沟槽由不同离心率的椭圆与外圆相交而成，椭圆的长轴与外圆的圆心在一条直线上，形成具有椭圆形开ロ的沟槽截面；叶柱的弧角与椭圆圆滑相交。根据本实用新型的异柱形颗粒，所述的沟槽包括深槽和浅槽，深槽和浅槽相间排列。在异柱形颗粒的横截面上，深槽离圆心的最小距离为外圆半径的0.广0.5倍，浅槽离圆心的最小距离为外圆半径的0. 2^0. 8倍。所述浅槽离圆心的最小距离大于深槽离圆心的最小距离，前者一般为后者的1.5、倍。沟槽的开ロ宽度(即椭圆与外圆相交形成的弧线长度)小于叶柱的外弧线长度，这样叶柱就不容易进入到沟槽的内部，从而避免了闭锁现象的发生。对于具有四个深槽和四个浅槽的的8叶柱颗粒而言，深槽离圆心的最近距离为外圆半径的0. Γ0. 5倍，浅槽离圆心的最近距离为外圆半径的0. Γ0. 8倍。而对于具有三个深槽和三个浅槽的6叶柱颗粒而言，深槽离圆心的最近距离为外圆半径的0. Γ0. 5倍，浅槽离圆心的最近距离为外圆半径的0. Γ0. 8倍。在叶片横截面上，所述深槽对应的椭圆的短轴与长轴的比例为0. 2^0. 8，浅槽对应的椭圆的短轴与长轴的比例为0. 2^0. 6。与现有技术相比，本实用新型的异形颗粒具有如下优点1、本实用新型载体及催化剂或填料沟槽开ロ，能大大提高颗粒的空隙率。2、在提高颗粒空隙率的同时，细ロ瓶状的开ロ结构能大幅度减少闭锁产生的几率和程度。3、枝杈状的叶柱结构，在増加空隙率的同吋，能保证颗粒的強度。4、与现有条状颗粒相比，本实用新型大大提高了颗粒的外表面积，有利于流体扩散。5、枝杈状结构及高外表面积，使流体在颗粒不同位置外表面向内扩散的距离变的更均勻，颗粒当量直径变小，有效提高颗粒的整体利用率。6、本实用新型颗粒具有较大外表面积和空隙率，流体力学性能良好，颗粒外扩散阻力小，可用于多相催化反应的催化剂及载体，也可用于化工填料。
图1是本实用新型的一种四深槽四浅槽叶柱截面示意图。图中①为外圆直径，②为叶角圆直径，③为深沟槽椭圆短轴，④为深沟槽椭圆长轴，⑤为浅沟槽椭圆短轴，⑥为浅沟槽椭圆长轴，⑦为叶柱最窄宽度。图2是本实用新型的一种三深槽三浅槽叶柱截面示意图。图中①为外圆直径，②为叶角圆直径，③为深沟槽椭圆短轴，④为深沟槽椭圆长轴，⑤为浅沟槽椭圆短轴，⑥为浅沟槽椭圆长轴，⑦为叶柱最窄宽度。图3和图4为CN03213520. 3所示催化剂载体颗粒结构。
具体实施方式
本实用新型结构颗粒，圆柱直径决定本实用新型异柱形颗粒的最大外围直径。根据产品用途不同，取值范围在Imm 200mm之间。用于载体及催化剂，一般取值范围为 Imm IOOmm之间，最好为5mm 50mm之间；用于化工填料，一般取值范围为2mm 300mm 之间，最好为2mm 200mm。颗粒长度可以根据需要，取值范围为Imm 200mm之间，优选 5 50mmo本实用新型可根据成品用途不同而采用不同材料。如作为载体及催化剂，可以使用氧化铝、氧化硅、氧化硅-氧化铝、氧化镁、氧化镁-氧化铝、粘土等耐热材料，载体中还可含有ー种或几种分子筛。如制备催化剂，可根据具体催化剂原料及配方在上述载体材料中添加活性金属组分。本实用新型如用来制备化工填料，可采用各种非金属化工填料的原材料。本实用新型的载体及催化剂或化工填料，其实施方案简便把挤条机孔板的孔眼设计成所需本实用新型形状，然后预制混合好一定材料配方的可塑体，采用该孔板挤出成型，再经过切粒整形、干燥、焙烧等步骤，获得制成品。实施例1 2称取氢氧化铝干胶粉(拟薄水铝石)，依次加入田菁粉、硝酸、浄水。按物料投料比例(重量比)=Al2O3 田菁粉硝酸净水=1 0. 01 0.1 0.01 0.05 1.0，将其混捏成可塑体，使用与本实用新型异形颗粒截面相同的孔板挤条，在挤条机上挤出成形，分別得到不同形状催化剂载体A和B，经干燥后，在850°C下焙烧2小吋。測定催化剂载体的堆积密度、侧压强度和空隙率等结果列于表1和表2。本实用新型四深槽四浅槽叶柱载体A按图1设计，具体尺寸为外圆直径①=5mm， 叶角圆直径②=0. Imm,深沟槽椭圆短轴③=lmm，深沟槽椭圆长轴④=2. 25mm,浅沟槽椭圆短轴⑤=0. 57，浅沟槽椭圆长轴⑥=1. 40mm,叶柱最窄宽度⑦=0. 51mm。本实用新型三深槽三浅槽叶柱载体B按图2设计，具体尺寸为外圆直径①=3mm， 叶角圆直径②=0. 1mm，深沟槽椭圆短轴③=0. 73mm，深沟槽椭圆长轴④=1. 42mm,浅沟槽椭圆短轴⑤=0. 67，浅沟槽椭圆长轴⑥=1. 23mm,叶柱最窄宽度⑦=0. 3mm。比较例1 2称取氢氧化铝干胶粉(拟薄水铝石)，依次加入田菁粉、硝酸、浄水。按物料投料比例(重量比)=Al2O3 田菁粉硝酸净水=1 0. 01 0.1 0.01 0.05 1.0，将其混捏成可塑体，使用与现有技术对应的孔板挤条，在挤条机上挤出成形，分別得到不同形状催化剂载体Al和Bi，经干燥后，在850°C下焙烧2小吋。测定催化剂载体的堆积密度、侧压强度和空隙率等结果列于表1和表2。现有技术相似载体Al 按图3设计(CN03213520. 3结构)，具体尺寸为①=3mm， ②=0. 5mm,③=0. 72mm,④=0. 33mm。现有技术相似载体Bl 按图4设计(CN03213520. 3结构)，具体尺寸为①=3mm， ②=0. 5mm,③=0. 84mm,④=0. 65mm。表1 沟
权利要求1.ー种异柱形颗粒，以圆柱体为基础，其特征在于，沿轴向在圆柱周围开设若干沟槽， 形成叶片截面为枝杈状的2 10个叶柱；在横截面上，叶片间的沟槽由不同离心率的椭圆与外圆相交而成，椭圆的长轴与外圆的圆心在一条直线上，形成具有椭圆形开ロ的沟槽截面； 叶柱的弧角与椭圆圆滑相交。
2.按照权利要求发所述的异柱形颗粒，其特征在干，所述的沟槽包括深槽和浅槽，深槽和浅槽相间排列。
3.按照权利要求1所述的异柱形颗粒，其特征在干，在异柱形颗粒的横截面上，深槽离圆心的最小距离为外圆半径的0. Γ0. 5倍，浅槽离圆心的最小距离为外圆半径的0. 2^0. 8倍。
4.按照权利要求1所述的异柱形颗粒，其特征在干，所述的浅槽离圆心的最小距离为深槽离圆心最小距离的1. 5、倍。
5.按照权利要求1所述的异柱形颗粒，其特征在干，所述沟槽的开ロ宽度小于叶柱的外弧线长度。
6.按照权利要求1所述的异柱形颗粒，其特征在干，所述的异柱形颗粒为具有四个深槽和四个浅槽的8叶柱颗粒，深槽离圆心的最近距离为外圆半径的0. Γ0. 5倍，浅槽离圆心的最近距离为外圆半径的0. Γ0. 8倍。
7.按照权利要求1所述的异柱形颗粒，其特征在干，所述的异柱形颗粒为具有三个深槽和三个浅槽的6叶柱颗粒，深槽离圆心的最近距离为外圆半径的0.广0.5倍，浅槽离圆心的最近距离为外圆半径的0. Γ0. 8倍。
8.按照权利要求1所述的异柱形颗粒，其特征在干，所述深槽对应的椭圆的短轴与长轴的比例为0. 2^0. 8，浅槽对应的椭圆的短轴与长轴的比例为0. 2^0. 6。
9.按照权利要求1所述的异柱形颗粒，其特征在干，所述的异柱形颗粒用于载体及催化剂，其外圆直径为Imm IOOmm;所述异柱形颗粒用于化工填料，其外圆直径为2mm 300mmo
专利摘要本实用新型公开了一种异柱形颗粒。该异柱形颗粒以圆柱体为基础，在其周边沿轴向均匀排布若干开口沟槽，沟槽截面为不同尺寸弧度椭圆与外圆相交的截面部分，不同沟槽的深度相同或不同，形成的实体部分为若干枝杈状态。与现有技术相比，本实用新型的柱形颗粒在维持强度基本不变的前提下，大幅度提高颗粒空隙率和外表面积，减少了产生闭锁的几率和程度，解决了外扩散问题。本实用新型的异形颗粒可以用于多种催化剂、载体或填料。
文档编号B01J19/30GK202290056SQ20112040262
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者王刚, 王志武, 王欣 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