[发明专利]具有特殊形状的固体催化剂

说明书

本发明属于具有特殊形状的固体催化剂，特别是用于石油馏份油和渣油的加氢处理过程的固体催化剂。

众所周知，石油馏份和渣油的加氢反应，如加氢精制、加氢裂化和加氢脱金属等均属于由扩散控制的反应。随着加氢装置处理量的提高，加氢反应器的设计规模越来越大，有的反应器催化剂的装填量已高达100吨以上。因此对于此类催化剂的催化性能及相应的物理性能，如催化剂的扩散性能、压碎强度和使用过程中的床层压力降等提出了更高的要求。改进催化剂的形状常可以较大幅度地改善催化剂的上述性能。

设计具有特殊形状的催化剂，通常需要同时考虑三方面的因素：一、为了给反应物和产物分子提供较短的扩散路径，以保证催化剂具有较高的催化活性，因而需要所用催化剂有较大外表面积/体积比，或有较小的体积/表面积比(催化剂的体积/表面积比通常称作粒度，下同)；二、为了使催化剂有较高的装填空隙率，以降低物料流通过催化剂床层的压力降，需降低催化剂颗粒截面的对称程度或采用其他方法，以避免在使用中催化剂颗粒之间的槽叶相嵌形成的密堆积；三、为了减少或避免催化剂运输、过筛和装填过程中因破碎造成的损失及在高温高压的操作条件下因破碎出粉而带来的压降增大、反应系统堵塞乃至被迫停工的情况，需要催化剂具有优良的压碎强度。

USP4391740、USP4489173、USP4394303和RD168-002分别公开了一类对称四叶形或具有两个对称轴的非对称多叶形催化剂。由于此类形状的催化剂对称程度较高，因而在催化剂装填中，易形成密堆积排列(见图4)，由此导致催化剂床层压力降过大，给催化反应带来不利影响。

USP4328130公开了一种四叶形催化剂，该催化剂的形状是在圆柱体的外表面上均匀分布地开四个通槽。此种催化剂由于槽口宽度小于叶面宽度，从而避免了颗粒间槽叶相嵌造成的密堆积，但由于此类催化剂颗粒的叶槽间均采用尖锐的边角连接，在使用中易造成因应力过份集中而破裂，或因边角磨损而出粉，因此其压碎强度及磨损强度均较低。EP220933发明了一种采用圆弧连接的四叶形催化剂，由于其叶槽较深使得其压碎强度较差。

USP4673664公开了一种螺旋四叶形催化剂，完全避免了催化剂应用中可产生的密堆积现象，大大地降低了床层压力降，但由于这种扭曲现象，破坏了直叶多叶形催化剂颗粒的肋形结构，使得其压碎强度较低，同时催化剂成型所用孔板的制备方法也较为复杂。

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种具有小粒度、高强度和低对称性的蝶形四叶形催化剂。

本发明的技术特征在于该催化剂颗粒为条状直叶多叶形构造，其截面由四个圆形叶组成，其中四个圆形叶中的两个相邻叶的半径均为R1，另两个相邻的叶的半径均为R2,R1＞R2，四个圆叶之间的连接可采用如下方式：

(1)两个半径为R1的圆叶之间，通过凹形的圆弧连接，弧线与圆叶相切或相交；其他圆叶间均采用直接相交或相切的方式连接(蝶-A形)；

(2)四个圆叶间均通过凹形的园弧连接，弧线与圆叶相切或相交(蝶-B形)。

图1是本发明所述的蝶-A形催化剂的截面示意图。

图2是本发明所述的蝶-B形催化剂的截面示意图。

图3是本发明所述的催化剂密堆积示意图。

图4是RD-168-002所述的具有两个对称轴的非对称四叶形催化剂密堆积示意图。

下面结合附图进一步描述本发明的技术特点。

如图1所示，在本发明所述的蝶-A形催化剂中，用于连接两个半径为R1的圆叶的凹形圆弧的半径为R3，其中，R3＜R2，最好是R3≤0.5R2。由四个圆叶圆心连线形成的“梯形”，其长底边与斜边的夹角α为50～90°，最好为75～85°。催化剂颗粒截面的外接圆的直径为0.5～8.0mm。

如图2所示，本发明所述的蝶-B形催化剂中，用于连接两个半径均为R1、半径均为R2、以及半径分别为R1和R2的两对相邻的圆叶间的凹形圆弧的半径，分别为R3、R4以及R5，其中R3、R4以及R5均为0.1～0.95R2，最好为0.5～0.7R2。由四个圆叶圆心形成的“梯形”，长底边与斜边的夹角为50～90°，最好为75～85°。催化剂颗粒截面的外接园直径通常为0.5～8.0mm。

本发明所述的蝶A和蝶B型催化剂颗粒的大小、颗粒的叶槽尺寸及它们间的比例，可根据实际需要变化。对于由扩散控制的加氢催化反应来讲，为了减少物料的扩散路程，往往需要催化剂具有尽量小的颗粒尺寸。

本发明所述的蝶A和蝶B型催化剂颗粒的较为典型尺寸是：

蝶型A：

R1=0.35mm    X =1.29mm