[实用新型]内芯式圆柱状催化剂载体

说明书

技术领域

本实用新型属于催化剂载体技术领域，具体涉及一种内芯式圆柱状催化剂载体，适用于制备高活性的加氢催化剂。

背景技术

目前，工业上使用的催化剂大致分为负载型和非负载型两大类。对于负载型催化剂所用的载体通常是以单一物质制备的球状或圆柱状载体，有时为了延缓固定床反应器压降升高，催化剂载体也会设计成各种形状和大小，如圆柱形、三叶形、四叶形、三角形、椭圆柱形或其他异形体等。除此之外，在现有形状的载体中，还有不规则颗粒的活性炭载体，来源和使用都比较方便，但活性炭作为天然的碳载体，受地域和气候的影响较大，确定活性碳的规格困难，每批活性炭的性能重复性难保证，催化剂的堆密度小，在苛刻条件下的催化性能不太稳定，不同厂家生产的活性炭的比表面积、中孔孔容以及孔结构有较大差异。制备的催化剂表面较粗糙，在装置运行中易造成催化剂碎裂积炭，降低催化剂活性。

国内外专利对各种形状和大小的催化剂载体进行了报道。例如，中国专利CN201140071 (用于对苯二甲酸加氢精制的圆柱形催化剂) 将颗粒活性炭磨成细粉，添加黏结剂，再经过挤压或打片成形，制成圆柱形活性炭。这种圆柱形载体具有强度大、不易破碎，活性组分不易流失，表面光滑，阻力较小，传质传热性能和催化活性好等优点，但这种载体成型较为困难，相比天然的活性炭载体更易碎裂积炭。美国专利US4394303 (large pore shaped hydroprocessing catalysts) 提及一种三叶型催化剂载体的设计，同圆柱型催化剂载体相比，在一定程度上降低了催化剂的直径，使其抗压强度得到增强，空隙率有所增加，但未对三叶型催化剂载体的各个叶片形状及尺寸做具体要求，并不是最佳的三叶型载体的设计方案，有待改进提高。中国专利CN2917777 (圆柱形催化剂载体) 公开了一种轴心处设有轴向圆形通孔，圆柱表面上设有多条轴向大半圆形开口槽，圆柱体两端为凸圆弧形的圆柱形催化剂载体。该形状的催化剂载体具有良好的易滚动性，与反应物混合装填均匀，又具有较大的表面积和空隙率，相互之间不产生咬齿现象，使反应物在催化剂床层中的流动阻力减小，降低结焦的可能性，提高了催化剂的反应效率和利用率。中国专利CN2298061 (新型多通道多孔性蜂窝催化剂载体及催化剂) 提及一种新型多通道多孔性蜂窝催化剂载体，外形可为圆柱体、多棱体、椭圆形柱体、不规则形柱体，并在其柱体内设有相互平行的反应通道，另在其上设有蜂窝状微孔。这种多孔性蜂窝催化剂载体具有更大的几何外表面积、最大限度降低内扩散效应、反应效率高，可降低催化剂填装量，降低生产成本。但这类载体催化剂的强度不高，相比实心的催化剂载体更容易破碎。

TiO₂材料是近年来备受关注的一种新型材料，由于其具有诸多优异的性能，可作为许多反应的催化剂或载体，如何制备、应用和开发TiO₂材料已成为国内外科技界研究的热点之一。

美国专利US5387726 (Selective catalytic hydrogenation of aromatic aldehydes) 以TiO₂作为载体制备了对羧基苯甲醛选择性加氢的Pd/TiO₂催化剂，在反应温度150 ℃、H₂分压1 MPa、对羧基苯甲醛的初始浓度1.0%的条件下，反应1 h后对羧基苯甲醛的转化率最高可达99.8%，但该催化剂上对羟甲基苯甲酸的选择性欠佳。美国专利US5616792 (Catalytic pufification of dicarboxylic aromatic acid) 将TiO₂载体经900～1200 ℃焙烧，用于制备催化提纯和回收二羧基芳香族酸的Pd/TiO₂催化剂，降低了粗对苯二甲酸溶液中对羧基苯甲醛的含量，但未提到产物的选择性情况。中国专利CN1640541 (一种炔烃选择加氢用以二氧化钛为载体的担载钯催化剂) 公开了一种以TiO₂为载体的载钯催化剂，主活性组分Pd的负载量为0.01～5%，在提高乙炔的低温反应效果的同时提高了目标产物乙烯的收率，达到95%以上。Xu J等 (Catalysis Letters, 2006, 107 (1-2): 5–11) 制备了一种顺酐选择性加氢1%Pd/TiO₂催化剂，在反应温度为200 ℃、反应压力为3 MPa的条件下，顺酐的转化率为100%，丁酸的选择性达到了62.9%。