[实用新型]内芯式三叶草形催化剂载体

说明书

技术领域

本实用新型涉及催化剂载体，具体地指一种内芯式三叶草形催化 剂载体。

背景技术

费托合成反应属于典型的多相催化反应过程，其中，气、液、固 三相之间关系复杂，例如：气相的物质(包括H₂、CO、CO₂和低碳 烃等)，液相物质(高碳烃)及固相物质(催化剂)在合适的反应条 件下，经费托合成反应生成的重质烃(石蜡)以液态形式附着在催化 剂表面，或以气溶胶的形式弥散在反应混合物的气流主体内，再或混 溶于浆态溶剂中。在前述条件下，催化反应是在液膜(蜡膜)覆盖着 的催化剂表面进行，原料H₂和CO需要通过扩散到达活性位处，而 气体和液体产物需要扩散出来，而当催化剂颗粒超过一定尺寸 (0.5mm)时，费托合成各反应组分在催化剂颗粒内的缓慢液相扩散 将严重影响化学反应速率和产物的选择性。因此，费托合成是一个受 扩散控制严重的化学反应过程，特别是CO的扩散限制。对于钴基固 定床费托合成催化剂，从工业化的角度考虑，为使反应器的压降保持 在一个较低的水平，催化剂的颗粒尺寸不能太小，一般应为几个毫米， 采用常用的异形催化剂载体和传统的初湿浸渍法或等体积浸渍法制 备的催化剂存在严重的内扩散限制，导致甲烷的选择性高，重质烃选 择性低。

近年来，蛋壳型催化剂由于活性组分位于催化剂颗粒的近外表 面，可避免内扩散的影响，使费托合成反应速率提高，降低甲烷选择 性，增加C₅₊的选择性等特点，引起了人们的广泛研究。其中，美国 专利US5545674介绍了一种制备蛋壳型催化剂的方法，其将载体在 金属丝网上摊开，将金属丝网在加热炉中加热至140℃以上，然后从 炉中取出；将含负载组分的溶液喷涂于金属丝网上的热载体上，含负 载组分的溶液在热的载体表面被蒸干，如此重复多次，以达到设计的 活性组分负载量。这种方法不仅生产效率低，而且会造成催化剂活性 组分在壳层分布不均匀。另外，美国专利US7087191公开了一种制 备蛋壳型催化剂的方法，其将含活性组分的粉末和含难熔金属氧化物 的粉末用稀释剂做成糊状或泥浆状，然后喷涂于表面经过处理变得粗 糙的惰性固体颗粒上，然后干燥焙烧。这种方法一方面降低了活性组 分的利用效率，另外，在使用过程中，在气流的冲刷下活性组分粉末 容易从惰性固体颗粒表面脱落。可见，现有的蛋壳型费托合成催化剂 的制备方法比较复杂，难以大规模工业化生产，以及容易出现壳层剥 落的问题，还不能充分满足工业级费托合成固定床反应器的需要。

中国专利申请CN101462055A公开了一种薄层中空费托合成催 化剂及其应用，该催化剂载体具有薄层中空结构，外观呈圆柱形、蝶 形、三叶形、四叶形或多齿齿轮型，内孔为圆形、三角形、多边形等， 该催化剂与常规颗粒状催化剂相比具有较大的外表面积和较低的堆 积密度。在固定床反应器上的费托合成反应性能评价结果表明，具有 中空结构的催化剂活性和产物选择性明显优于对比例柱型催化剂，但 这种薄层中空的催化剂抗压碎强度低，容易破碎，使用寿命短，不利 于工业化应用。

实用新型内容

本实用新型的目的就是要提供一种内芯式三叶草形催化剂载体， 该催化剂载体抗压碎强度高，利用该催化剂载体制得的费托合成催化 剂内扩散效应小，甲烷选择性低，重质烃选择性高。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种内芯式三 叶草形催化剂载体，包括催化剂载体棒，所述催化剂载体棒包括外壳 和内芯，所述外壳横截面呈中空的三叶草形，所述内芯填满所述外壳 的中空部分；所述外壳为多孔结构材质，所述内芯为密实结构材质。

进一步地，所述外壳横截面的轮廓圆内切三个半径相同的内圆所 述轮廓圆在各所述内圆上形成内切点；三个所述内圆相互外切，相邻 两个所述内圆之间的外切圆在各自的所述内圆上形成外切点；相邻两 个所述内切点之间连线的中点为过渡点；相邻所述内圆的相邻两个所 述外切点各自与最近的所述过渡点之间的连接直线，及每个所述内圆 上的两个所述外切点之间的优弧一起围成所述外壳的横截面轮廓。

进一步地，所述轮廓圆的直径D为1～3mm，所述外壳的厚度d 为50～300μm。

进一步地，所述催化剂载体棒的长度L为1～10mm。