螺旋擠出不對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)明涉及通過擠出制備催化劑載體的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 通過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)提交了以保護催化劑載體的形狀、通常在其整個長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 對稱四葉片形狀。
[0004] 在這些新形狀的要求保護的優(yōu)點之中，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械強度改善。
[0005] 所提交的形狀通常為二維形狀，擠出物具有軸對稱性。
[0006] 有時預(yù)期到進行該形狀的旋轉(zhuǎn)，這有幾個潛在的優(yōu)點：表面-體積比增加使得例 如擴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 該文獻中對于對稱多葉片形狀描述的優(yōu)點主要涉及壓降的潛在增益。
[0008] 此外，專利申請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，美國專利4673664強調(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)的機械強度、特別是破碎強度方面的問題。
[0010] 本申請人意外地發(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)的機械強度的問題成為可能，同時獲得顯著 的比表面積和改善的催化活性。
[0011] 實際上，與對稱形狀相比較，不對稱形狀在機械強度方面具有非常局部化的薄弱 點（圖IA和圖1B)。破碎強度可特別是通過單個粒子的破碎強度（individual particle crushing strength, IPCS)技術(shù)表征。
[0012] 通過螺旋擠出根據(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稱四葉片形狀 的實例。當螺旋狀載體顆粒在其一側(cè)上經(jīng)受重物時，其可以變得保證該重物在整個高度上 不僅觸及橫截面的薄弱點（因此具有高斷裂危險），而且該重物供選地觸及擠出物的薄弱 部分和堅固部分（圖IB和圖3B)。因此獲得擠出物的更佳的總體機械強度，這特別使得螺 旋狀催化劑的機械強度可能接近直邊催化劑的機械強度。
[0013] 以此方式，本申請人發(fā)現(xiàn)，除了解決現(xiàn)有技術(shù)的機械問題之外，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] 在一個實施方案中，所述擠出物的長度L與所述擠出物的當量直徑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] 在另一實施方案中，所述擠出物的長度L與所述擠出物的當量直徑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)不對稱多葉片形模頭的擠出機中，或?qū)⑺龊凉{進料到具有一定旋轉(zhuǎn) 螺距使得所獲得的旋轉(zhuǎn)螺距為10° /mm-180° /mm的螺旋狀不對稱多葉片形模頭的擠出機 中； c) 擠出催化劑載體的螺旋擠出物。
【附圖說明】
[0024] 出于說明提供圖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)對稱三葉片形狀（圖3A)和不對稱四葉片形狀（圖 3B)的耐應(yīng)力分布的兩個實例。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)的兩個實例。
[0027] 圖3顯示具有不對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)的兩個實例。
[0028] 圖4顯示具有被稱為蝶形翼的不對稱四葉片形狀的擠出物橫截面的幾何形狀。Rl 和Sl分別代表兩個大葉片的半徑和面積。R2和S2分別代表兩個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，其具有兩個半徑相 同的小葉片、兩個半徑相同的大葉片，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： -其特征長度：長度I = 1. 5且寬度L = 1 ; -兩個最小葉片的半徑（R = 〇. 2); -兩個最大葉片的半徑（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中限定的具有不對稱四葉片形橫截面的螺旋擠出物的網(wǎng)狀圖 案，以通過有限元模擬技術(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： -對于具有如在圖5中限定的橫截面的不對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代表三個類型擠出物的破碎強度結(jié)果，即在破碎試驗期間通過單個粒子破碎 強度（IPCS)技術(shù)在擠出物內(nèi)達到的最大拉伸應(yīng)力。該曲線顯示對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° /