专利名称：一种三花瓣形催化剂颗粒的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种三花瓣形催化剂或载体颗粒，特别适用于石油炼制、化工、环保等领域的催化反应过程。
背景技术：
催化剂的外形是催化剂的重要性能之一，它对催化剂本身的强度、活性起至关重要的作用。同时催化剂的形状对反应过程中的物流分配、传质传热及床层压降等的影响也十分显著。催化剂的颗粒尺寸偏大，虽然可减低催化剂制造费用，但反应物向颗粒内部扩散的阻力使颗粒中心的反应速度降低，乃至不能发挥应有的作用，降低了催化剂的利用率，对产品选择性也不利。但催化剂的粒度太小时，催化剂的强度会降低，减少催化剂使用寿命。另外会增加反应的压力降。而同样直径的催化剂，制备成不用形状可以改变催化剂的外表面的大小与强度以及反应物向颗粒扩散的最大距离。所以选择一种适用于流体力学要求的粒度和形状的催化剂对多相催化反应至关重要。US4394303中公开了一种三叶草形催化剂的设计。该催化剂在一定程度上降低了催化剂直径，使其机械强度得到了增强，空隙率有所增加。但该专利未提到三叶型催化剂对各个形状和尺寸的具体要求。生产催化剂或载体时没有统一标准，难以保证催化剂强度和孔隙率。CN01211252.6中公开了一种对称三花瓣形催化剂。该催化剂的花瓣顶部为圆弧形。该催化剂的堆积密 度较高，孔隙率较小，机械强度较低，仍需进一步改进。
发明内容针对目前现有催化剂设计方案在结构上的不足，本实用新型提供了一种外表面积大、扩散距离短、孔隙率高、强度好的三花瓣形催化剂颗粒。本实用新型提供的三花瓣形催化剂颗粒，催化剂颗粒的横截面为对称的三花瓣形，催化剂横截面特征为:三个大小相同的中圆分别与同一个外圆相内切，三个切点的连线为正三角形，外圆的直径是中圆的直径的1.8^2.3倍，其中每个中圆中，三个内圆相互外切并分别与同一个中圆相内切，三个内圆大小相同，一个内圆的圆心位于中圆圆心与外圆圆心的连线上，将另两个内圆与中圆的切点连线，取其连线的中点，向该两个内圆圆周作两条切线，方向为向相切内圆切点外侧做切线，两条切线与两个内圆部分圆弧构成花瓣的顶部，花瓣的顶部与中圆部分圆弧相连，形成三花瓣形催化剂横截面。本实用新型催化剂颗粒的横截面上，相邻两花瓣间即相邻两中圆间采用“V”字形曲线或外切圆弧相连，最好采用“V”字形曲线相连，“V”字形曲线的角度为9(Γ150°。采用外切圆弧相连时，其中外切圆弧半径是中圆半径的0.1 20.0倍。本实用新型催化剂颗粒的横截面特征中，三个大小相同的中圆相互外切，相邻两中圆间采用“V”字形曲线，最好如下:将相邻中圆与外圆的切点连线，取其连线中点，向相邻中圆的圆周作两条切线，方向为向相切中圆切点外侧做切线，两条切线形成“V”字形曲线。本实用新型催化剂颗粒外圆直径在0.1 10.0mm之间,催化剂颗粒长度是外圆直径的I 100倍。根据本实用新型催化剂横截面，制备同样形状的孔板。在挤条机器上使用这个孔板，并配制适当的物料，可以挤出本实用新型要求的催化剂颗粒。本实用新型的花瓣形催化剂或载体制成特定形状的顶部，减少了反应物分子从催化剂或载体的外表面到中心的最大扩散长程，减小了颗粒的尺寸直径，增大了有效催化表面积，增加了孔隙率，提高传质性能，减小了催化剂床层的压降，并提高催化剂强度。该催化剂颗粒具有外表面积大、扩散长程短、空隙率高、强度好的优点，适合作为浙青、渣油、减压瓦斯油、柴油、煤油、汽油等油品的催化反应催化剂。
图1为本实用新型催化剂颗粒的横截面构形；图2为本实用新型催化剂颗粒的横截面。
具体实施方式
以三花瓣形催化剂颗粒为例对本实用新型作详细说明。本实用新型提供的三花瓣形催化剂颗粒的横截面如图1，横截面特征为:三个大小相同的中圆2相互外切，所有中圆2分别与同一个外圆I相内切，三个切点的连线为正三角形，其中每个中圆2中，三个内圆3相互外切并分别与同一个中圆2相内切，三个内圆3大小相同，一个内圆3的圆心位于中圆2圆心与外圆I圆心的连线上，将另两个内圆3与中圆2的切点连线，取其连线的中点，向该两个内圆3圆周作两条切线，方向为向相切内圆切点外侧做切线，切线与两个内圆3部分圆弧构成花瓣的顶部，花瓣的顶部与中圆2部分圆弧相连，构成三花瓣形催化剂颗粒的横截面。下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。称取一定比例的拟薄水铝石、胶溶剂、助剂和水等混合。然后根据图2制作的孔板，在成型设备上挤条。待载体条完全干燥后，于550°C焙烧4小时。获得成品载体。然后测定催化剂载体的堆积密度，测压强度和孔隙率。测定得到的催化剂载体堆积密度为0.51g/ml，机械强度为30N/mm，孔隙率为42%(v/V)。根据上述方法按照CN01211252.6的形状制备催化剂载体，其堆积密度为0.59g/ml，机械强度为23N/mm，孔隙率为39%(v/v)。因此，本实用新型提出的催化剂形状，具有堆积密度小，机械强度高，孔隙率大的特点。在此载体基础上，可以采用喷浸、浸溃等方法将活性金属负载到载体上，形成成品催化剂。或者也可以直接在原料中称取适量金属，采用混捏挤条的形式形成合适的成品催化剂。
权利要求1.一种三花瓣形催化剂颗粒，催化剂颗粒的横截面为对称的三花瓣形，该横截面特征为:三个大小相同的中圆分别与同一个外圆相内切，三个切点的连线为正三角形，外圆的直径是中圆的直径的1.8 2.3倍，其特征在于每个中圆中，三个内圆相互外切并分别与同一个中圆相内切，三个内圆大小相同，一个内圆的圆心位于中圆圆心与外圆圆心的连线上，将另两个内圆与中圆的切点连线，取其连线的中点，向该两个内圆圆周作两条切线，方向为向相切内圆切点外侧做切线，两条切线与两个内圆部分圆弧构成花瓣的顶部，花瓣的顶部与中圆部分圆弧相连，形成三花瓣形催化剂横截面。
2.按照权利要求1所述的催化剂颗粒，其特征在于:在催化剂颗粒的横截面上，相邻两花瓣间即相邻两中圆间采用“V”字形曲线或外切圆弧相连。
3.按照权利要求2所述的催化剂颗粒，其特征在于:“V”字形曲线的角度为9(Γ150°。
4.按照权利要求2所述的催化剂颗粒，其特征在于:采用外切圆弧相连时，其中外切圆弧半径是中圆半径的0.1 20.0倍。
5.按照权利要求1所述的催化剂颗粒，其特征在于:所述催化剂颗粒的横截面特征中，三个大小相同的中圆相互外切。
6.按照权利要求5所述的催化剂颗粒，其特征在于:所述催化剂颗粒的横截面特征中，相邻两中圆间采用“V”字形曲线，即将相邻中圆与外圆的切点连线，取其连线中点，向相邻中圆的圆周作两条切线，方向为向相切中圆切点外侧做切线，两条切线形成“V”字形曲线。
7.按照权利要求1所述的催化剂颗粒，其特征在于:外圆直径为0.1 10.0mm。
8.按照权利要求 1或7所述的催化剂颗粒，其特征在于:催化剂颗粒长度是外圆直径的I 100倍。
专利摘要本实用新型公开了一种三花瓣形催化剂颗粒。该催化剂颗粒的横截面为对称的三花瓣形，横截面特征三个大小相同的中圆分别与同一个外圆相内切，三个切点的连线为正三角形，外圆直径是中圆直径的1.8~2.3倍，每个中圆中，三个内圆相互外切并分别与同一个中圆相内切，三个内圆大小相同，一个内圆的圆心位于中圆圆心与外圆圆心的连线上，将另两个内圆与中圆的切点连线，取其连线的中点，向该两个内圆圆周作两条切线，方向为向相切内圆切点外侧做切线，两条切线与两个内圆部分圆弧构成花瓣的顶部，花瓣的顶部与中圆部分圆弧相连，形成三花瓣形横截面。该催化剂颗粒具有外表面积大、扩散长程短、空隙率高、强度好的优点，适合作为渣油等油品催化反应的催化剂。
文档编号B01J35/02GK203155233SQ20122054770
公开日2013年8月28日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者张晔, 蒋广安, 李宝忠 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