專利名稱：一種異柱形顆粒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種異柱形顆粒，特別是用于催化劑及其載體或化工填料的異柱形顆粒，具體說是具有特殊橫截面形狀和外觀的異柱形載體及催化劑、化工填料顆粒。
背景技術(shù)：
在石油、化工領(lǐng)域經(jīng)常使用催化劑及填料，在ー些物理或化學(xué)反應(yīng)過程中，有時需要催化劑或填料具有較大的外表面積，或較大的床層空隙率，或同時要求較大外表面積和較大床層空隙率，常用形狀的催化劑或填料較難達(dá)到上述要求，特別是難以同時達(dá)到上述兩種要求?，F(xiàn)有技術(shù)常用三葉草條形、四葉草條形、空心圓柱形、空心棱柱形、波紋邊空心圓柱形、溝槽圓柱形等催化劑顆粒形狀。與傳統(tǒng)圓柱形和球形催化劑相比，其顆粒在不同程度上提高了床層空隙率，但也都存在顆粒之間的閉鎖問題，因而對床層空隙率的増加仍不十分有效。CN92204475. 9公開了ー種端面形狀為圓弧花瓣形并且與圓弧同心軸向開孔顆粒， 開孔數(shù)為ニ個、三個或者五個。這種結(jié)構(gòu)雖然能增加外表面積，但是同時也帶來強(qiáng)度差等問題，而且這種開孔兩端很容易被堵死，內(nèi)孔提供的外表面積不能充分利用，降低了顆粒的實際利用效率。CN97116251. 4公開了ー種異形催化劑載體，以圓柱為基礎(chǔ)，在其周邊沿軸向均勻開出ニ至四個大小相等的溝槽，分別形成ニ至四個對稱的凸出體，其中溝槽為拱形。該專利結(jié)構(gòu)能夠提高外表面積和空隙率，但同時也存在閉鎖問題影響了空隙率。CN03213520. 3公開了ー種異柱形顆粒，在圓柱體周圍開2 5個溝槽，形成截面為靈芝狀的葉柱。按照其權(quán)利要求所述，其溝槽和葉柱為對稱圖形，溝槽、葉角弧線為圓弧、橢圓弧、拋物線或雙曲線形狀。該專利顆粒應(yīng)用弧形溝槽，溝槽開ロ為瓶頸狀，増大了顆粒的外表面積，減小了閉鎖現(xiàn)象。但該專利仍然存在不能獲得較大的空隙率以及閉鎖現(xiàn)象的產(chǎn)生問題，同時空隙率増加也帶來強(qiáng)度的降低。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本實用新型設(shè)計了一種適用于載體及催化劑或填料的異柱形顆粒，能有效減少閉鎖現(xiàn)象，在強(qiáng)度基本不變的同吋，大大增加顆粒的外表面積和床層空隙率，減少外表面向內(nèi)擴(kuò)散的距離，增加顆粒的利用率。本實用新型的技術(shù)方案為ー種異柱形顆粒，以圓柱體為基礎(chǔ)，其特征在于，沿軸向在圓柱周圍開設(shè)若干溝槽，形成葉片截面為枝杈狀的2 10個葉柱；在橫截面上，葉片間的溝槽由不同離心率的橢圓與外圓相交而成，橢圓的長軸與外圓的圓心在一條直線上，形成具有橢圓形開ロ的溝槽截面；葉柱的弧角與橢圓圓滑相交。根據(jù)本實用新型的異柱形顆粒，所述的溝槽包括深槽和淺槽，深槽和淺槽相間排列。在異柱形顆粒的橫截面上，深槽離圓心的最小距離為外圓半徑的0.廣0.5倍，淺槽離圓心的最小距離為外圓半徑的0. 2^0. 8倍。所述淺槽離圓心的最小距離大于深槽離圓心的最小距離，前者一般為后者的1.5、倍。溝槽的開ロ寬度(即橢圓與外圓相交形成的弧線長度)小于葉柱的外弧線長度，這樣葉柱就不容易進(jìn)入到溝槽的內(nèi)部，從而避免了閉鎖現(xiàn)象的發(fā)生。對于具有四個深槽和四個淺槽的的8葉柱顆粒而言，深槽離圓心的最近距離為外圓半徑的0. Γ0. 5倍，淺槽離圓心的最近距離為外圓半徑的0. Γ0. 8倍。而對于具有三個深槽和三個淺槽的6葉柱顆粒而言，深槽離圓心的最近距離為外圓半徑的0. Γ0. 5倍，淺槽離圓心的最近距離為外圓半徑的0. Γ0. 8倍。在葉片橫截面上，所述深槽對應(yīng)的橢圓的短軸與長軸的比例為0. 2^0. 8，淺槽對應(yīng)的橢圓的短軸與長軸的比例為0. 2^0. 6。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的異形顆粒具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本實用新型載體及催化劑或填料溝槽開ロ，能大大提高顆粒的空隙率。2、在提高顆?？障堵实耐瑫r，細(xì)ロ瓶狀的開ロ結(jié)構(gòu)能大幅度減少閉鎖產(chǎn)生的幾率和程度。3、枝杈狀的葉柱結(jié)構(gòu)，在増加空隙率的同吋，能保證顆粒的強(qiáng)度。4、與現(xiàn)有條狀顆粒相比，本實用新型大大提高了顆粒的外表面積，有利于流體擴(kuò)散。5、枝杈狀結(jié)構(gòu)及高外表面積，使流體在顆粒不同位置外表面向內(nèi)擴(kuò)散的距離變的更均勻，顆粒當(dāng)量直徑變小，有效提高顆粒的整體利用率。6、本實用新型顆粒具有較大外表面積和空隙率，流體力學(xué)性能良好，顆粒外擴(kuò)散阻力小，可用于多相催化反應(yīng)的催化劑及載體，也可用于化工填料。

圖1是本實用新型的一種四深槽四淺槽葉柱截面示意圖。圖中①為外圓直徑，②為葉角圓直徑，③為深溝槽橢圓短軸，④為深溝槽橢圓長軸，⑤為淺溝槽橢圓短軸，⑥為淺溝槽橢圓長軸，⑦為葉柱最窄寬度。圖2是本實用新型的一種三深槽三淺槽葉柱截面示意圖。圖中①為外圓直徑，②為葉角圓直徑，③為深溝槽橢圓短軸，④為深溝槽橢圓長軸，⑤為淺溝槽橢圓短軸，⑥為淺溝槽橢圓長軸，⑦為葉柱最窄寬度。圖3和圖4為CN03213520. 3所示催化劑載體顆粒結(jié)構(gòu)。
具體實施方式
本實用新型結(jié)構(gòu)顆粒，圓柱直徑?jīng)Q定本實用新型異柱形顆粒的最大外圍直徑。根據(jù)產(chǎn)品用途不同，取值范圍在Imm 200mm之間。用于載體及催化劑，一般取值范圍為 Imm IOOmm之間，最好為5mm 50mm之間；用于化工填料，一般取值范圍為2mm 300mm 之間，最好為2mm 200mm。顆粒長度可以根據(jù)需要，取值范圍為Imm 200mm之間，優(yōu)選 5 50mmo本實用新型可根據(jù)成品用途不同而采用不同材料。如作為載體及催化劑，可以使用氧化鋁、氧化硅、氧化硅-氧化鋁、氧化鎂、氧化鎂-氧化鋁、粘土等耐熱材料，載體中還可含有ー種或幾種分子篩。如制備催化劑，可根據(jù)具體催化劑原料及配方在上述載體材料中添加活性金屬組分。本實用新型如用來制備化工填料，可采用各種非金屬化工填料的原材料。本實用新型的載體及催化劑或化工填料，其實施方案簡便把擠條機(jī)孔板的孔眼設(shè)計成所需本實用新型形狀，然后預(yù)制混合好一定材料配方的可塑體，采用該孔板擠出成型，再經(jīng)過切粒整形、干燥、焙燒等步驟，獲得制成品。實施例1 2稱取氫氧化鋁干膠粉(擬薄水鋁石)，依次加入田菁粉、硝酸、浄水。按物料投料比例(重量比)=Al2O3 田菁粉硝酸凈水=1 0. 01 0.1 0.01 0.05 1.0，將其混捏成可塑體，使用與本實用新型異形顆粒截面相同的孔板擠條，在擠條機(jī)上擠出成形，分別得到不同形狀催化劑載體A和B，經(jīng)干燥后，在850°C下焙燒2小吋。測定催化劑載體的堆積密度、側(cè)壓強(qiáng)度和空隙率等結(jié)果列于表1和表2。本實用新型四深槽四淺槽葉柱載體A按圖1設(shè)計，具體尺寸為外圓直徑①=5mm， 葉角圓直徑②=0. Imm,深溝槽橢圓短軸③=lmm，深溝槽橢圓長軸④=2. 25mm,淺溝槽橢圓短軸⑤=0. 57，淺溝槽橢圓長軸⑥=1. 40mm,葉柱最窄寬度⑦=0. 51mm。本實用新型三深槽三淺槽葉柱載體B按圖2設(shè)計，具體尺寸為外圓直徑①=3mm， 葉角圓直徑②=0. 1mm，深溝槽橢圓短軸③=0. 73mm，深溝槽橢圓長軸④=1. 42mm,淺溝槽橢圓短軸⑤=0. 67，淺溝槽橢圓長軸⑥=1. 23mm,葉柱最窄寬度⑦=0. 3mm。比較例1 2稱取氫氧化鋁干膠粉(擬薄水鋁石)，依次加入田菁粉、硝酸、浄水。按物料投料比例(重量比)=Al2O3 田菁粉硝酸凈水=1 0. 01 0.1 0.01 0.05 1.0，將其混捏成可塑體，使用與現(xiàn)有技術(shù)對應(yīng)的孔板擠條，在擠條機(jī)上擠出成形，分別得到不同形狀催化劑載體Al和Bi，經(jīng)干燥后，在850°C下焙燒2小吋。測定催化劑載體的堆積密度、側(cè)壓強(qiáng)度和空隙率等結(jié)果列于表1和表2。現(xiàn)有技術(shù)相似載體Al 按圖3設(shè)計(CN03213520. 3結(jié)構(gòu))，具體尺寸為①=3mm， ②=0. 5mm,③=0. 72mm,④=0. 33mm?，F(xiàn)有技術(shù)相似載體Bl 按圖4設(shè)計(CN03213520. 3結(jié)構(gòu))，具體尺寸為①=3mm， ②=0. 5mm,③=0. 84mm,④=0. 65mm。表1 溝
權(quán)利要求1.ー種異柱形顆粒，以圓柱體為基礎(chǔ)，其特征在于，沿軸向在圓柱周圍開設(shè)若干溝槽， 形成葉片截面為枝杈狀的2 10個葉柱；在橫截面上，葉片間的溝槽由不同離心率的橢圓與外圓相交而成，橢圓的長軸與外圓的圓心在一條直線上，形成具有橢圓形開ロ的溝槽截面； 葉柱的弧角與橢圓圓滑相交。
2.按照權(quán)利要求發(fā)所述的異柱形顆粒，其特征在干，所述的溝槽包括深槽和淺槽，深槽和淺槽相間排列。
3.按照權(quán)利要求1所述的異柱形顆粒，其特征在干，在異柱形顆粒的橫截面上，深槽離圓心的最小距離為外圓半徑的0. Γ0. 5倍，淺槽離圓心的最小距離為外圓半徑的0. 2^0. 8倍。
4.按照權(quán)利要求1所述的異柱形顆粒，其特征在干，所述的淺槽離圓心的最小距離為深槽離圓心最小距離的1. 5、倍。
5.按照權(quán)利要求1所述的異柱形顆粒，其特征在干，所述溝槽的開ロ寬度小于葉柱的外弧線長度。
6.按照權(quán)利要求1所述的異柱形顆粒，其特征在干，所述的異柱形顆粒為具有四個深槽和四個淺槽的8葉柱顆粒，深槽離圓心的最近距離為外圓半徑的0. Γ0. 5倍，淺槽離圓心的最近距離為外圓半徑的0. Γ0. 8倍。
7.按照權(quán)利要求1所述的異柱形顆粒，其特征在干，所述的異柱形顆粒為具有三個深槽和三個淺槽的6葉柱顆粒，深槽離圓心的最近距離為外圓半徑的0.廣0.5倍，淺槽離圓心的最近距離為外圓半徑的0. Γ0. 8倍。
8.按照權(quán)利要求1所述的異柱形顆粒，其特征在干，所述深槽對應(yīng)的橢圓的短軸與長軸的比例為0. 2^0. 8，淺槽對應(yīng)的橢圓的短軸與長軸的比例為0. 2^0. 6。
9.按照權(quán)利要求1所述的異柱形顆粒，其特征在干，所述的異柱形顆粒用于載體及催化劑，其外圓直徑為Imm IOOmm;所述異柱形顆粒用于化工填料，其外圓直徑為2mm 300mmo
專利摘要本實用新型公開了一種異柱形顆粒。該異柱形顆粒以圓柱體為基礎(chǔ)，在其周邊沿軸向均勻排布若干開口溝槽，溝槽截面為不同尺寸弧度橢圓與外圓相交的截面部分，不同溝槽的深度相同或不同，形成的實體部分為若干枝杈狀態(tài)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的柱形顆粒在維持強(qiáng)度基本不變的前提下，大幅度提高顆?？障堵屎屯獗砻娣e，減少了產(chǎn)生閉鎖的幾率和程度，解決了外擴(kuò)散問題。本實用新型的異形顆?？梢杂糜诙喾N催化劑、載體或填料。
文檔編號B01J19/30GK202290056SQ20112040262
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者王剛, 王志武, 王欣 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院