[发明专利]异形催化剂载体

说明书

本发明涉及异形催化剂载体，特别是关于具有特殊横截面的异形催化剂载体，进一步说是关于含有多个拱形沟槽圆柱形催化剂载体。

先前，已有许多有关挤条催化剂形状的公开报道，如美国专利4394303,3966644,3997426,4342643，它们包括三叶条形、四叶条形、空心圆柱形、空心棱柱形、波纹边空心圆柱形、沟槽圆柱形等。

与传统的圆柱形和球形催化剂相比，上述形状的催化剂颗粒虽然有利于提高床层空隙率。但上述大部分催化剂不同程度地存在颗粒之间的闭锁问题，因而对增加床层空隙率仍不十分有效，所以催化剂使用过程中反应器床层的压力降快速增加问题一直是人们关注的重点。专利4342643虽然对上述问题有所考虑，但仍未深入解决，因为其沟槽两个侧边的延长线经过圆柱体的轴心由此形成开放形的沟槽，从而容易导致某一颗粒的凸出部嵌入到另一颗粒的沟槽中，引起空隙率的下降。另外在凸出部分的两个侧边与槽底的垂直相接处，极易产生断裂和破碎，由此产生的碎片很容易堵塞反应器床层。

本发明的目的之一是提供一种进一步减少闭锁问题的载体，具体地说是一种经过改进的非开放形沟槽的圆柱形载体。本发明的第二个目的是通过载体外形的改进设计，消除沟槽底部的垂直折角，以改善载体的抗压碎强度，减少现有技术中沟槽折角处的断裂倾向。本发明的再一个目的是为重质油加氢处理过程的催化剂提供合适的载体，特别是加氢脱金属，加氢脱硫和加氢脱氮过程。

本发明载体与美国专利4342643的区别在于，在圆柱体外形的基础上，对沟槽和凸出部分进行了改进，进一步减少了闭锁问题，又有效增加了载体的耐压强度。

本发明的特征是，以圆柱体为基础，在其周边沿轴向均匀地开出二至四个大小相等的拱形沟槽，分别形成二至四个对称的凸出体。从横截面看，每个沟槽的下部均为背向圆柱体轴心的圆弧线；与沟槽底部圆弧线相切的两个直边为平行线，或两个直边的延长线在圆柱体轴心一侧的夹角小于25°，宜为小于15°；圆柱体轴心至沟槽最底处的距离是轴半径的0.3～0.8倍，最好为0.4～0.6倍；圆柱体轴心至沟槽最底处的距离与沟槽曲率半径之和小于或等于圆柱体的轴半径；沟槽曲率直径大于或等于圆柱体轴心至沟槽最底处的距离。本发明载体的凸出体部分在尖角处可以存在少许曲率，但其最大曲率半径不应超过沟槽曲率半径的0.4倍，最好为0.2倍以下。

本发明载体的材料可以是氧化铝，氧化硅，氧化硅一氧化铝，氧化镁，氧化镁-氧化铝，粘土，铝酸钙等耐热材料；在这些载体中还可含有一种或多种分子筛，如X、Y、β、ZSM等分子筛。

本发明载体采用挤条成型方法，即通过物料胶溶、混捏、挤条、干燥、焙烧等步骤获得载体，适合制备轴半径为0.5-5.0mm，长度为2-10mm的含拱形沟槽的圆柱载体。

与现有技术相比，在空隙率相同或相近的情况下本发明的异形催化剂载体的沟槽开口夹角小，大大减小了产生闭锁的机率和程度。本发明的异形催化剂载体的沟槽底部为圆弧形，克服了折线形沟槽造成的强度下降问题。

图1为本发明中双沟槽、双凸出体载体的横截面图，沟槽边ab直线与cd直线平行或它们的延长线成小于25°的夹角，圆柱体轴心至沟槽最底处距离r₂是轴半径r₁的0.3-0.8倍，园柱体轴心至沟槽最底处的距离r₂与沟槽曲率半径r₃之和小于或等于圆柱体的轴半径r₁，沟槽曲率直径2r₃大于或等于圆柱体轴心至沟槽最底处的距离r₂，本发明载体具有两个通过圆柱体轴心的对称面。

图2为本发明中三沟槽、三凸出体载体的横截面图，沟槽边ef直线与gh直线平行或它们的延长线成小于25°的夹角，园柱体轴心至沟槽最底处的距离r₅是轴半径r₄的0.3-0.8倍，且r₅与沟槽曲率半径r₆之和小于或等于r₄，沟槽曲率直径2r₆大于或等于圆柱体轴心至沟槽最底处的距离r₅。本发明载体具有三个通过圆柱体轴心的对称面。