螺旋挤出不对称的多叶片形催化剂载体的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及通过挤出制备催化剂载体的领域。
【背景技术】
[0002] 通过挤出制备的催化剂载体已经是许多出版物的主题。
[0003] 因此已经提交了以保护催化剂载体的形状、通常在其整个长度上轴向挤出的二维 横截面为目的的许多专利。例如，专利CN 1045400C描述了属于被称为"蝶形翼"形状的不 对称四叶片形状。
[0004] 在这些新形状的要求保护的优点之中，可特别提到催化效率增益、催化床中的压 降较小、装载密度较低以及潜在的机械强度改善。
[0005] 所提交的形状通常为二维形状，挤出物具有轴对称性。
[0006] 有时预期到进行该形状的旋转，这有几个潜在的优点：表面-体积比增加使得例 如扩散较佳且催化效率较佳。此外，存在催化床中的装载密度降低以及压降降低。
[0007] 美国专利4673664例如描述了具有三叶片形或四叶片形横截面的螺旋挤出物。在 该文献中对于对称多叶片形状描述的优点主要涉及压降的潜在增益。
[0008] 此外，专利申请W012084788描述了螺旋挤出具有多叶片形横截面形状（三叶片形 或多叶片形）的粒子的方法。
[0009] 然而，美国专利4673664强调了与轴向挤出相比较，与螺旋挤出具有多叶片形横 截面的配混物有关的机械强度、特别是破碎强度方面的问题。
[0010] 本申请人意外地发现，相反地，在受控旋转螺距下螺旋挤出不对称的多叶片形状、 特别是四叶片形状使得解决在现有技术中出现的机械强度的问题成为可能，同时获得显著 的比表面积和改善的催化活性。
[0011] 实际上，与对称形状相比较，不对称形状在机械强度方面具有非常局部化的薄弱 点（图IA和图1B)。破碎强度可特别是通过单个粒子的破碎强度（individual particle crushing strength, IPCS)技术表征。
[0012] 通过螺旋挤出根据高度旋转多叶片形状引起围绕催化剂的载体的薄弱点侧向位 移（图2A和图3A分别与图2B和图3B相比较）。图3B显示螺旋挤出的不对称四叶片形状 的实例。当螺旋状载体颗粒在其一侧上经受重物时，其可以变得保证该重物在整个高度上 不仅触及横截面的薄弱点（因此具有高断裂危险），而且该重物供选地触及挤出物的薄弱 部分和坚固部分（图IB和图3B)。因此获得挤出物的更佳的总体机械强度，这特别使得螺 旋状催化剂的机械强度可能接近直边催化剂的机械强度。
[0013] 以此方式，本申请人发现，除了解决现有技术的机械问题之外，在受控旋转螺距下 螺旋挤出横截面为多叶片形、优选四叶片形且不对称的催化剂载体还产生预料不到的催化 结果。
【发明内容】
[0014] 本发明涉及以具有在10。/mm和180° /mm之间（包括10。/mm和180° /mm) 的旋转螺距的螺旋挤出物的形状的具有不对称多叶片形横截面的催化剂载体。
[0015] 优选所述旋转螺距在20° /mm和135° /mm之间（包括20° /mm和135° /mm)。
[0016] 在一个实施方案中，所述挤出物的长度L与所述挤出物的当量直径D的比率大于 或等于2 (L/D彡2)且所述旋转螺距在20° /mm和90° /mm之间（包括20° /mm和90° / mm) 〇
[0017] 在另一实施方案中，所述挤出物的长度L与所述挤出物的当量直径D的比率小于 或等于2 (L/D < 2)且所述旋转螺距在60° /mm和135° /mm之间（包括60° /mm和 135° /mm)。
[0018] 优选所述横截面为四叶片形。
[0019] 本发明还涉及包含如先前所述的载体的催化剂。
[0020] 所述催化剂可包含渗透到所述载体中的活性相。
[0021] 本发明还涉及所述载体作为回收材料的用途。
[0022] 本发明还涉及所述载体作为吸附剂的用途。
[0023] 本发明最后涉及制备以如上所述的螺旋挤出物形状的催化剂载体的方法，其包 括： a) 制备糊浆以便挤出； b) 将所述糊浆进料到具有用旋转螺距调节使得所获得的旋转螺距为10° / mm-180° /mm的旋转不对称多叶片形模头的挤出机中，或将所述糊浆进料到具有一定旋转 螺距使得所获得的旋转螺距为10° /mm-180° /mm的螺旋状不对称多叶片形模头的挤出机 中； c) 挤出催化剂载体的螺旋挤出物。
【附图说明】
[0024] 出于说明提供图1-8,但不以任何方式限制本发明的范围。
[0025] 图1显示模拟二维形状：常规对称三叶片形状（图3A)和不对称四叶片形状（图 3B)的耐应力分布的两个实例。在该图中由箭头指示的暗红色区域对应于较高应力的区域。
[0026] 图2显示具有对称四叶片形横截面的挤出物：轴向即直边挤出物（图2A)和螺旋 挤出物（图2B)的两个实例。
[0027] 图3显示具有不对称四叶片形横截面的挤出物：轴向即直边挤出物（图3A)和螺 旋挤出物（图3B)的两个实例。
[0028] 图4显示具有被称为蝶形翼的不对称四叶片形状的挤出物横截面的几何形状。Rl 和Sl分别代表两个大叶片的半径和面积。R2和S2分别代表两个小叶片的半径和面积。R3、 R4和R5为在叶片之间的连接弧的曲率半径。LI、L2和L3为挤出物横截面的特征长度。
[0029] 图5显示具有特定的四叶片形状的挤出物横截面的几何形状，其具有两个半径相 同的小叶片、两个半径相同的大叶片，大叶片的中心与连接由小叶片限定的圆形的中心的 线不是等距的，且特征在于： -其特征长度：长度I = 1. 5且宽度L = 1 ; -两个最小叶片的半径（R = 〇. 2); -两个最大叶片的半径（R = 0. 3); -在叶片之间的连接弧的曲率半径（R = 〇. 1)。
[0030] 图6显示如在图5中限定的具有不对称四叶片形横截面的螺旋挤出物的网状图 案，以通过有限元模拟技术确定较高应力的区域。
[0031] 图7显不破碎模拟结果和在挤出物中的应力分布： -对于具有如在图5中限定的横截面的不对称四叶片形二维形状（图7A)，由箭头指 示的暗红色区域对应于较高应力Smax的区域； -对于具有如在图5中限定的横截面的三维螺旋挤出物（图7B)，由箭头指示的暗红 色区域对应于最高应力Smax的区域。
[0032] 图8代表三个类型挤出物的破碎强度结果，即在破碎试验期间通过单个粒子破碎 强度（IPCS)技术在挤出物内达到的最大拉伸应力。该曲线显示对于下述挤出物作为施加 到挤出物上的力（力，N/mm)的函数的最大应力（S Max，MPa): -具有如在图5中限定的横截面的直边挤出物（轴向挤出） -具有如在图5中限定的横截面且具有60° /