专利名称：一种空心开孔瓷球的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种空心开孔瓷球的制备方法。
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步骤1、制备瓷泥；2、以球形可燃物为空心剂，在空心剂表面均勻地外裹一层瓷泥，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，在通入空气下，升温到500°C 800°C焙烧0. 5 5小时，使可燃物转化为二氧化碳，形成空心球；5、再继续升温到1200°C 1600°C，空心球烧结0. 5 5小时，冷却后得到空心开
孔瓷球。本发明空心瓷球制备过程中，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%。本发明空心瓷球制备过程中，空心剂采用的可燃物可以是各种在焙烧状态下能够燃烧分解的可燃物，如炭、纤维和淀粉等一种或混合物，可燃物根据需要制成适宜的球形， 成型方法可以是各种常规方法，如采用适宜的模具压制成球等。本发明空心瓷球制备过程中，空心瓷球的直径、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。在图中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、以适宜直径的球形活性炭为空心剂，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、用适宜的工具在瓷胚上开孔，可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，在通入空气下，逐渐升温到500°C _800°C，使炭转化为二氧化碳，形成空心球。5、再继续升温到1200°C -1600°C，空心球烧结，然后缓慢降温到300°C -500°C，力口速冷却至室温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的球形活性炭为空心剂，夕卜裹3mm厚的瓷泥，在模具中压制成球形，晾干，形成瓷胚。用适宜工具在瓷胚上开圆孔，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，在通入空气下，逐渐升温到750°C，使炭转化为二氧化碳，形成空心球。再继续升温到1400°C，空心球烧结，然后缓慢降温到300°C，加速冷却至室温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的球形活性炭为空心剂，夕卜裹3mm厚的瓷泥，在模具中压制成球形，晾干，形成瓷胚。用专用工具在瓷胚上开方孔，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，在通入空气下，逐渐升温到600°C，使炭转化为二氧化碳，形成空心球。再继续升温到1500°C，空心球烧结，然后缓慢降温到300°C，加速冷却至室温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的球形活性炭为空心剂，夕卜裹Imm厚的瓷泥，在模具中压制成球形，晾干，形成瓷胚。用适宜工具在瓷胚上开三角孔，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，在通入空气下，逐渐升温到700°C，使炭转化为二氧化碳，形成空心球。再继续升温到1600°C，空心球烧结，然后缓慢降温到400°C，加速冷却至室温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步骤(1)制备瓷泥；(2)以球形可燃物为空心剂，在空心剂表面均勻地外裹一层瓷泥，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，在通入空气下，升温到500°C 800°C焙烧0.5 5小时，使可燃物转化为气体，形成空心球；(5)再继续升温烧结得到空心开孔瓷球。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于瓷泥制备过程中，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，其特征在于空心剂采用的可燃物是在焙烧状态下能够燃烧分解的可燃物。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于可燃物为炭、纤维和淀粉的一种或混合物。
6.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。
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厚度为空心开孔瓷球直径的2% 40%。
8.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。
9.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. 30%。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于烧结在1200°C 1600°C下烧结0.5 5 小时。
全文摘要
本发明公开了一种空心开孔瓷球的制备方法。它以瓷土为原料，加入球形活性炭作为空心剂，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，去掉活性炭空心剂，得到空心开孔瓷球。本发明制作简单，通透性能好，空隙率大，瓷球体比重小等优点，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C04B35/622GK102452834SQ20101051368
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月14日 优先权日2010年10月14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