螺旋擠出不對(duì)稱的多葉片形催化劑載體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及通過(guò)擠出制備催化劑載體的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 通過(guò)擠出制備的催化劑載體已經(jīng)是許多出版物的主題。
[0003] 因此已經(jīng)提交了以保護(hù)催化劑載體的形狀、通常在其整個(gè)長(zhǎng)度上軸向擠出的二維 橫截面為目的的許多專利。例如，專利CN 1045400C描述了屬于被稱為"蝶形翼"形狀的不 對(duì)稱四葉片形狀。
[0004] 在這些新形狀的要求保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)之中，可特別提到催化效率增益、催化床中的壓 降較小、裝載密度較低以及潛在的機(jī)械強(qiáng)度改善。
[0005] 所提交的形狀通常為二維形狀，擠出物具有軸對(duì)稱性。
[0006] 有時(shí)預(yù)期到進(jìn)行該形狀的旋轉(zhuǎn)，這有幾個(gè)潛在的優(yōu)點(diǎn)：表面-體積比增加使得例 如擴(kuò)散較佳且催化效率較佳。此外，存在催化床中的裝載密度降低以及壓降降低。
[0007] 美國(guó)專利4673664例如描述了具有三葉片形或四葉片形橫截面的螺旋擠出物。在 該文獻(xiàn)中對(duì)于對(duì)稱多葉片形狀描述的優(yōu)點(diǎn)主要涉及壓降的潛在增益。
[0008] 此外，專利申請(qǐng)W012084788描述了螺旋擠出具有多葉片形橫截面形狀（三葉片形 或多葉片形）的粒子的方法。
[0009] 然而，美國(guó)專利4673664強(qiáng)調(diào)了與軸向擠出相比較，與螺旋擠出具有多葉片形橫 截面的配混物有關(guān)的機(jī)械強(qiáng)度、特別是破碎強(qiáng)度方面的問(wèn)題。
[0010] 本申請(qǐng)人意外地發(fā)現(xiàn)，相反地，在受控旋轉(zhuǎn)螺距下螺旋擠出不對(duì)稱的多葉片形狀、 特別是四葉片形狀使得解決在現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的機(jī)械強(qiáng)度的問(wèn)題成為可能，同時(shí)獲得顯著 的比表面積和改善的催化活性。
[0011] 實(shí)際上，與對(duì)稱形狀相比較，不對(duì)稱形狀在機(jī)械強(qiáng)度方面具有非常局部化的薄弱 點(diǎn)（圖IA和圖1B)。破碎強(qiáng)度可特別是通過(guò)單個(gè)粒子的破碎強(qiáng)度（individual particle crushing strength, IPCS)技術(shù)表征。
[0012] 通過(guò)螺旋擠出根據(jù)高度旋轉(zhuǎn)多葉片形狀引起圍繞催化劑的載體的薄弱點(diǎn)側(cè)向位 移（圖2A和圖3A分別與圖2B和圖3B相比較）。圖3B顯示螺旋擠出的不對(duì)稱四葉片形狀 的實(shí)例。當(dāng)螺旋狀載體顆粒在其一側(cè)上經(jīng)受重物時(shí)，其可以變得保證該重物在整個(gè)高度上 不僅觸及橫截面的薄弱點(diǎn)（因此具有高斷裂危險(xiǎn)），而且該重物供選地觸及擠出物的薄弱 部分和堅(jiān)固部分（圖IB和圖3B)。因此獲得擠出物的更佳的總體機(jī)械強(qiáng)度，這特別使得螺 旋狀催化劑的機(jī)械強(qiáng)度可能接近直邊催化劑的機(jī)械強(qiáng)度。
[0013] 以此方式，本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，除了解決現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械問(wèn)題之外，在受控旋轉(zhuǎn)螺距下 螺旋擠出橫截面為多葉片形、優(yōu)選四葉片形且不對(duì)稱的催化劑載體還產(chǎn)生預(yù)料不到的催化 結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明涉及以具有在10。/mm和180° /mm之間（包括10。/mm和180° /mm) 的旋轉(zhuǎn)螺距的螺旋擠出物的形狀的具有不對(duì)稱多葉片形橫截面的催化劑載體。
[0015] 優(yōu)選所述旋轉(zhuǎn)螺距在20° /mm和135° /mm之間（包括20° /mm和135° /mm)。
[0016] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述擠出物的長(zhǎng)度L與所述擠出物的當(dāng)量直徑D的比率大于 或等于2 (L/D彡2)且所述旋轉(zhuǎn)螺距在20° /mm和90° /mm之間（包括20° /mm和90° / mm) 〇
[0017] 在另一實(shí)施方案中，所述擠出物的長(zhǎng)度L與所述擠出物的當(dāng)量直徑D的比率小于 或等于2 (L/D < 2)且所述旋轉(zhuǎn)螺距在60° /mm和135° /mm之間（包括60° /mm和 135° /mm)。
[0018] 優(yōu)選所述橫截面為四葉片形。
[0019] 本發(fā)明還涉及包含如先前所述的載體的催化劑。
[0020] 所述催化劑可包含滲透到所述載體中的活性相。
[0021] 本發(fā)明還涉及所述載體作為回收材料的用途。
[0022] 本發(fā)明還涉及所述載體作為吸附劑的用途。
[0023] 本發(fā)明最后涉及制備以如上所述的螺旋擠出物形狀的催化劑載體的方法，其包 括： a) 制備糊漿以便擠出； b) 將所述糊漿進(jìn)料到具有用旋轉(zhuǎn)螺距調(diào)節(jié)使得所獲得的旋轉(zhuǎn)螺距為10° / mm-180° /mm的旋轉(zhuǎn)不對(duì)稱多葉片形模頭的擠出機(jī)中，或?qū)⑺龊凉{進(jìn)料到具有一定旋轉(zhuǎn) 螺距使得所獲得的旋轉(zhuǎn)螺距為10° /mm-180° /mm的螺旋狀不對(duì)稱多葉片形模頭的擠出機(jī) 中； c) 擠出催化劑載體的螺旋擠出物。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 出于說(shuō)明提供圖1-8,但不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0025] 圖1顯示模擬二維形狀：常規(guī)對(duì)稱三葉片形狀（圖3A)和不對(duì)稱四葉片形狀（圖 3B)的耐應(yīng)力分布的兩個(gè)實(shí)例。在該圖中由箭頭指示的暗紅色區(qū)域?qū)?yīng)于較高應(yīng)力的區(qū)域。
[0026] 圖2顯示具有對(duì)稱四葉片形橫截面的擠出物：軸向即直邊擠出物（圖2A)和螺旋 擠出物（圖2B)的兩個(gè)實(shí)例。
[0027] 圖3顯示具有不對(duì)稱四葉片形橫截面的擠出物：軸向即直邊擠出物（圖3A)和螺 旋擠出物（圖3B)的兩個(gè)實(shí)例。
[0028] 圖4顯示具有被稱為蝶形翼的不對(duì)稱四葉片形狀的擠出物橫截面的幾何形狀。Rl 和Sl分別代表兩個(gè)大葉片的半徑和面積。R2和S2分別代表兩個(gè)小葉片的半徑和面積。R3、 R4和R5為在葉片之間的連接弧的曲率半徑。LI、L2和L3為擠出物橫截面的特征長(zhǎng)度。
[0029] 圖5顯示具有特定的四葉片形狀的擠出物橫截面的幾何形狀，其具有兩個(gè)半徑相 同的小葉片、兩個(gè)半徑相同的大葉片，大葉片的中心與連接由小葉片限定的圓形的中心的 線不是等距的，且特征在于： -其特征長(zhǎng)度：長(zhǎng)度I = 1. 5且寬度L = 1 ; -兩個(gè)最小葉片的半徑（R = 〇. 2); -兩個(gè)最大葉片的半徑（R = 0. 3); -在葉片之間的連接弧的曲率半徑（R = 〇. 1)。
[0030] 圖6顯示如在圖5中限定的具有不對(duì)稱四葉片形橫截面的螺旋擠出物的網(wǎng)狀圖 案，以通過(guò)有限元模擬技術(shù)確定較高應(yīng)力的區(qū)域。
[0031] 圖7顯不破碎模擬結(jié)果和在擠出物中的應(yīng)力分布： -對(duì)于具有如在圖5中限定的橫截面的不對(duì)稱四葉片形二維形狀（圖7A)，由箭頭指 示的暗紅色區(qū)域?qū)?yīng)于較高應(yīng)力Smax的區(qū)域； -對(duì)于具有如在圖5中限定的橫截面的三維螺旋擠出物（圖7B)，由箭頭指示的暗紅 色區(qū)域?qū)?yīng)于最高應(yīng)力Smax的區(qū)域。
[0032] 圖8代表三個(gè)類型擠出物的破碎強(qiáng)度結(jié)果，即在破碎試驗(yàn)期間通過(guò)單個(gè)粒子破碎 強(qiáng)度（IPCS)技術(shù)在擠出物內(nèi)達(dá)到的最大拉伸應(yīng)力。該曲線顯示對(duì)于下述擠出物作為施加 到擠出物上的力（力，N/mm)的函數(shù)的最大應(yīng)力（S Max，MPa): -具有如在圖5中限定的橫截面的直邊擠出物（軸向擠出） -具有如在圖5中限定的橫截面且具有60° /