异形催化剂载体 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。
本发明的目地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。
图3为本发明中四沟槽、四凸出体载体的横截面图，沟槽边ij直线与kl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r8是轴半径r7的0.3-0.8倍，且r8与沟槽曲率半径r9之和小于或等于r7，沟槽曲率直径2r9大于或等于圆柱体轴心至沟槽最底处的距离r8。本发明载体具有四个通过圆柱体轴心的对称面。
图4为本发明中四沟槽、四凸出体载体的立体图，从其横截面上看，除了在凸出体部分的尖角处存在r11=(0～0.4)r10的曲率外，其它与图3相同。
本发明异形载体的外形及尺寸由挤条机的模板决定。以下用实施例进一步说明本发明异形载体的物理性质。
实施例1
称取齐鲁石化公司用碳化法生产的拟薄水铝石干胶1000克，放入混捏机中，加入880毫升浓度为2w％的稀硝酸溶液，连续混捏35分钟，使物料呈可塑体，然后在挤条机上，用孔直径为Φ7.50mm的孔板挤成双拱形沟槽园柱形挤出物。切成小条，然后放入120℃的干燥箱中恒温5小时；再放入焙烧炉中，以200℃/小时的升温速度至900℃，恒温3小时，自然冷却后得本发明双拱形沟槽氧化铝载体A。其外形尺寸及物理性质列于下表(参见本发明图1)。
颗粒外形 双拱形沟槽圆柱体
r1,mm 3.00
r2,mm 1.40
r3,mm 1.00
ab与cd两延长线成10°夹角
长度，mm 6.00
压碎强度，N/mm 18.3
骨架密度，g/ml 3.50
堆积密度，g/ml 0.467
总孔容，ml/g 0.758
空隙率，％ 51.3
实施例2
将孔板换成开口直径为Φ5.25mm的四沟槽模具，其它按实施例1过程进行，得本发明四拱形沟槽氧化铝载体B。其外形尺寸及物理性质列于下表(参见本发明图3)
颗粒外形 四拱形沟槽圆柱体
r7,mm 2.00
r8,mm 0.90
r9,mm 0.54
ij∥kl
长度，mm 6.00
压碎强度，N/mm 10.8
骨架密度，g/ml 3.50
堆积密度，g/ml 0.387
总孔容，ml/g 0.758
空隙率，％ 59.3实施例3
将孔板换成开口直径为Φ2.50mm的三沟槽模具，其它按实施例1过程进行，得本发明三拱形沟槽氧化铝载体C。其外形尺寸及物理性质列于下表(参见本发明图2)
颗粒外形 三拱形沟槽圆柱体
r4,mm 1.00
r5,mm 0.50
r6,mm 0.30
ef∥gh
长度，mm 4.00
压碎强度，N/mm 13.8
骨架密度，g/ml 3.50
堆积密度，g/ml 0.441
总孔容，ml/g 0.758
空隙率，％ 54.0
实施例4
将孔板换成与实施例3开口尺寸略有不同的另一个三沟槽模具，其它按实施例1过程进行，得本发明三拱形沟槽氧化铝载体D。其外形尺寸及物理性质列于下表(参见本发明图2)
颗粒外形 三拱形沟槽圆柱体
r4,mm 1.00
r5,mm 0.40
r6,mm 0.30
ef∥gh
长度，mm 4.00
压碎强度，N/mm 10.2
骨架密度，g/ml 3.50
堆积密度，g/ml 0.403
总孔容，ml/g 0.758
空隙率，％ 57.9
比较例1
按照美国专利4342634提供的三沟槽载体参数变换孔板，其它按实施例1过程进行，得比较例带折角的三沟槽氧化铝载体E。其外形尺寸及物理性质列于下表(参见US4342643图2)颗粒外形 三沟槽圆柱体(沟槽带折角)柱体半径，mm 1.00沟槽深度，mm 0.50
L14/L13 2
长度，mm 4.00压碎强度，N/mm 9.8骨架密度，g/ml 3.50堆积密度，g/ml 0.443 总孔容，ml/g 0.758 空隙率，％ 53.8
比较例2
对比实施例3、4和比较例1结果可以看出，在本发明异形载体空隙率与US4342643载体相当的情况下，载体的抗压碎强度提高40.8％；在抗压碎强度相当的情况下，床层空隙率提高7.6％。这表明，采用本发明的拱形沟槽设计有利于提高载体的机械强度；同时采用本发明的开口方式更有利于防止载体颗粒间的闭锁问题，从而更有效地提高了床层空隙率。 项目/载体 C D E 压碎强度，N/mm 空隙率，％ 13.8 10.2 9.8 54.0 57.9 53.8