床支承介体

摘要

一种用于处理一种或多种流动材料的系统，该系统包括包含许多支承元件(34)的支承床(32)。支承床的空隙率至少为45％。活性床(36)如催化剂元件床，可由支承床承载。支承床的空隙率大于常规球形元件的等价床的空隙率，因而明显提高了反应物通过床的流速和/或降低了支承床上的压降。

权利要求

1.一种用于处理一种或多种流动材料的系统，该系统包括：壳体；

位于该壳体内的支承床，支承床包含许多支承元件，各支承元件包含至少一个内部横构件和多个直通通道，支承床的空隙率至少为50％，该支承床包括：支承元件的第一层；

由第一层支承的支承元件的第二层，在第二层中的支承元件的尺寸小于第一层中的支承元件；

位于该壳体内由该支承床支承的活性床；

其中，支承床对一种或多种流动材料具有活性，以重量为基准，小于活性床的活性的

20％。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述活性包括催化活性，一种或多种流动材料包括一种或多种反应物材料。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述支承元件的表观孔隙率小于3％。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述支承元件的表观孔隙率小于0.7％。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述支承元件各自包括大致为圆柱形的结构。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，至少一个直通通道的平均宽度至少为1mm。

7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，至少一个直通通道的平均宽度是支承元件的最大宽度的至少10％。

8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述支承元件包含多个内部横构件，这些横构件限定出在它们之间的直通通道。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，第一内部横构件与第二内部横构件交叉。

10.如权利要求5所述的系统，其特征在于，有至少四个直通通道。

11.如权利要求5所述的系统，其特征在于，与直通通道内切的最大圆形体的直径小于活性床中多个活性元件的直径。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述最大圆形体的直径小于3mm。

13.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述支承元件各自的截面沿其长度方向基本上不变。

14.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述支承元件在支承床中随意取向。

15.如权利要求1所述的系统，其特征在于，空隙率至少为55％。

16.如权利要求1所述的系统，其特征在于，空隙率小于80％。

17.如权利要求1所述的系统，其特征在于，空隙率小于75％。

18.如权利要求1所述的系统，其特征在于，活性床包括多个活性元件，支承元件至少构成壳体内的最下层。

说明书

床支承介体

发明领域

[0001] 本发明的示例实施方式涉及床支承介体(support media)。其具体用于催化剂床的支承介体，并具体参照对其进行了描述。然而，应理解，本发明的示例实施方式还可以修改应用于其它类似的应用。

背景技术

[0002] 一些催化反应器中，催化剂床由载体材料形成，载体材料通常包括颗粒要素，这些颗粒负载了催化材料，如金属或金属氧化物。如通常所知，载体或催化剂载体是普通的无机材料，如耐火的无机材料，例如氧化铝-、氧化硅-或氧化钛-基的化合物，或者它们的组合，如氧化铝-氧化硅载体。载体还可以由碳基材料如木炭、活性炭或富勒烯(fullerene)形成。载体可以是多孔或开放结构，如环、蜂窝或车轮结构，提供大的几何表面积负载催化剂。

[0003] 在催化剂床相对较浅的情况中，该床可以负载在小孔板、交叉杆或者类似结构上。对较深的床，因床较重，催化剂床负载在塔中，在第二床，或支承床上，它们通常是由独立的陶瓷球体形成。使用的球体是为了具有足够的强度来支承催化剂床的重量，而在最下层球体的情况中，球体支承了支承床的总重量。这些球体的直径一般大于它们支承的催化剂床的元件的直径。支承床中球形元件因为元件之间的空间存在的空隙率按照百分数测定最大约为36％。这些空间或空隙会使反应物材料在与上面的催化剂床接触之前或者之后从支承床通过，取决于流动方向。也可以使用球状颗粒作为支承元件，这些球状颗粒因其形状，其空隙率可能略高于球体。

[0004] 发明概述

[0005] 根据本发明示例实施方式的一个方面，提供用于处理一种或多种流动材料的系统。该系统包括壳体和位于该壳体内的支承床，支承床包含许多的支承元件。支承床的空隙率至少为50％。壳体内的活性床由该支承床支承。支承床对一种或多种流动材料具有活性，以重量为基准，小于活性床的20％。

[0006] 根据本发明示例实施方式的另一个方面，提供用于处理一种或多种流动材料的系统。该系统包括包含许多非球形支承元件的支承床。所述支承元件各自限定至少一个直通通道。包含多个活性元件的床由该支承床支承。支承元件对流动材料的单位重量活性不大于活性元件床中大多数活性元件的单位重量活性的20％。

[0007] 根据本发明示例实施方式的另一个方面，提供用于处理一种流动材料的系统。该系统包括一个壳体，该壳体在其下端具有底部，并具有供流动材料使用的进口和出口。有一个元件柱在该壳体内供流动材料从中通过。该柱包括元件的支承床。支承床包括紧靠底部的柱的元件。支承床的空隙率至少为50％。元件的活性床由支承床支承，用于处理流动材料。

[0008] 根据本发明示例实施方式的另一个方面，提供用于处理一种流动材料的系统。该系统包括一个壳体，该壳体在其下端具有底部，并具有进口和出口。进口和出口中的一个比其余的进口和出口更靠近底部。有一个元件柱在该壳体内供流动材料在进口和出口之间通过。该柱包括用于处理流动材料的活性元件的活性床和将活性床支承在其上的支承床。支承床包括多个各自具有至少一个直通通道的元件。支承床包括柱元件中与进口和出口中更靠近底部的那一个最靠近的那些元件。支承床的空隙率至少为45％。

[0009] 根据本发明示例实施方式的另一个方面，提供形成用于处理一种流动材料的系统的方法。该方法包括在一个柱内放置多个支承元件形成支承床。支承床的空隙率至少为50％。形成一层支承床，该床层定义柱内的最下层元件。活性元件的层负载在支承床上。

[0010] 附图简述

[0011] 图1是本发明的处理系统的侧视截面图；

[0012] 图2是本发明的第一实施方式的支承元件的顶视图；

[0013] 图3是图2的支承元件的仰视图；

[0014] 图4是随意堆积的支承元件的透视图；

[0015] 图5是本发明第二实施方式的支承元件的顶视图；

[0016] 图6是本发明第三实施方式的支承元件的顶视图；

[0017] 图7是本发明第四实施方式的支承元件的顶视图；

[0018] 图8是本发明第五实施方式的支承元件的顶视图；

[0019] 图9是本发明第六实施方式的支承元件的顶视图；

[0020] 图10是对图2的支承元件床和等效直径的球形支承元件的床，压降(厘米水/米2
床)与气体质量流速(kg/hr.m)的理论曲线；

[0021] 图11是对图2的支承元件床和等效直径的球形支承元件的床，压降(厘米水/米2
床)与气体流速(kg/hr.m)的实际曲线。

[0022] 发明详述

[0023] 使催化剂床达到最大效率的一个重要因素是维持反应物材料以足够的流速通过该床。虽然浅的催化剂床可以在可接受的床层压降下达到高流速，但要在催化剂床和支承床的深度增加的情况保持这一流速将导致该床层上的压降提高。要求在床的顶部和底部之间达到尽可能小的压差。过去，通过设计催化剂床中的支承元件，使它们对流动的阻力降低，来达到尽可能小的压差。然而，对以这种方式达到的压降减小同时保持所需的催化活性还存在限制。

[0024] 参见图1，示出对一种或多种流动材料进行处理的系统。该系统可以是任何类型的处理系统，如螯合系统或催化处理系统。该系统在此以催化处理系统为例进行一般性说明。在催化处理系统中，流动材料可以包括反应物材料。

[0025] 该系统包括壳体或塔10，限定出内室12以及进口14和出口16，通过进口和出口，一种或多种流体反应物材料如气体和/或液体进入该室和离开该室。出口16可形成在靠近塔底部20的侧壁18中，或形成在底部本身内，进口形成在该塔的上侧壁22中或靠近该上侧壁处。在所述的实施方式中，反应物材料向下流动通过该塔。然而，应理解进口14和出口16的位置可以颠倒，反应物可以向上流动通过该塔。

[0026] 位于该室内的独立元件30的柱包括支承床32，设置为靠近室12的底部20。支承床包括许多位于壳体内的独立的支承元件34。支承床为活性床36，如催化剂床或螯合床提供支承，活性床的重量承载于支承床上。支承元件可以通过将它们倾倒在壳体中放置，提供基本上是无规排列的表面。催化剂床36负载在支承床32上，并包含位于壳体内的许多独立的催化剂元件38。催化剂元件也可以通过倾倒放置，提供基本上是无规排列的表面，这种表面提供反应物材料流动的曲折路径，或者催化剂元件以更有序的方式排列。催化剂元件38可以包括承载催化材料，如金属或金属氧化物的载体，所述催化材料能催化反应物材料的一种或多种组分反应，或者形成具有催化活性的催化剂元件。

[0027] 在一个实施方式中，支承元件34以多个层40、42排列。支承床通常包括柱30的最下层元件。在所示的实施方式中，该层是层42，只由该反应器的重力底部20支承，而不是由任何其它的独立元件支承。作为例子，两个层40和42示于图1，不过也可以使用更少或更多的层，例如，一层、三层或四层。在一个实施方式中，只使用两层40、42。一个层中元件的平均尺寸(例如，以平均直径表示，测定一个元件的直径，例如作为该元件的平均宽度或者最大宽度)不同于邻近层的元件。在一个实施方式中，在最靠近催化剂层36的最上层40中的支承元件34的平均直径小于下一层42中的元件的平均直径，而层42中元件的平均直径又小于随后的任一层中元件的平均直径，直到最下层(在所示的实施方式中是层42)。尺寸可以选择，以保持催化剂保持在适当位置，没有发生催化剂元件明显渗滤通过该支承床。例如，最下层42可以包含平均尺寸约10mm的元件，层40包含平均尺寸约6mm的元件。应理解，实际的尺寸在一定程度上取决于催化剂元件的尺寸。通常，最上层的支承元件的平均直径比相邻催化剂元件的平均直径大至少约1-2mm。例如，催化剂元件可以是直径约3mm的球状颗粒，其直径与长度的比值约为1∶2至1∶3，在第一层40中的支承元件的直径约为
6mm。在所示的两个层下面还可以添加两个或更多个其它的元件层，例如，平均尺寸分别约为24-50mm和19mm的层。

[0028] 支承元件34可以不是球形的。在一些实施方式中，形成的支承元件有允许反应物通过该元件的通道，而不是简单绕过该元件，如在常规的球状颗粒或球体的支承床中。虽然常规的支承床通常具有四层或更多个层，元件尺寸向着反应器的底部递增，但是已经发现，对在此揭示的非球形的支承元件34，所需的层数小于球形元件或球状的元件。结果，床的深度可以小于常规床的深度。例如，包含两层或者甚至一层的支承床可以替代常规的球形元件或球状的元件的四层床。

[0029] 位于最靠近催化剂床处的支承元件34具有最小尺寸，支承元件34之间的空隙空间48对催化剂元件38而言一般太窄，而不能以任何明显的程度从中通过。一般而言，这意味着最上层40包含的支承元件34的平均尺寸大于相邻催化剂床24的催化剂元件38的平均尺寸。向着支承床32的下端具有逐渐增大的支承元件34，增大的支承元件34可以提高空隙率和产生通过床层的大通道，这样可以降低给定流速下通过床层的压降，同时保持承载整个催化剂床和支承床负荷所需的强度。大的支承元件支承较小的支承元件。较大的支承元件应足够大，使它们不会从反应器底部的进口或出口通过，但也应足够小，以防止紧靠在它们上面的支承元件层从中渗漏。较大的支承介体还可以提供给定流速下较小的压降。在示出的实施方式中，下层42与反应物的底部20接触。

[0030] 如图1所示，柱的各层通常是直接放置在下层上，在层之间没有任何间隔物等。但是，还可以期望在层之间和/或柱的顶部和底部之间插入了间隔物。

[0031] 任选地，床限制物(bed limiter)50位于催化剂床的顶部。该床限制物有助于降低在上流式反应器中催化剂元件在向上的反应物流动中的损失并减小在下流式反应器中催化剂的运动。在柱30高度上的压降包括来自支承床32、催化剂床36、存在时的床限制物50，和其它可能使用的层的压降。一般而言，催化剂床占压降的最大部分。在一个实施方式中，在常规操作流速下，催化剂床的压降至少是支承床压降的四倍。通过将球形元件改变为非球形元件34，在一个实施方式中，对特定流速下穿过支承床的压降减小了约10％或更大，在另一个实施方式中减小了20％或更大，在又一个实施方式中减小了50％或更多。例如，在特定流速下，球形元件被高空隙率的非球形元件替代时，支承床的压降可以从约20cm水/m床减小到约4cm水/m或更小。这种差异可用来提高反应物的流速和/或催化剂床的深度，同时保持一致的压降。

[0032] 在典型的下流式反应器的催化过程中，一种或多种反应物材料(如液体、气体或蒸气)进入该室的进口，并向下通过存在时的床的分界(delimiter)，然后是催化剂床和支承床。在液体反应物材料的情况，反应物的流动是独立的。在某些情况，可能存在对流的液体/气体流动，尽管一般是较低程度。可任选使用与进口或出口流体连通的泵52，用于气态或蒸气相反应物，或用来提高液体材料的流速。当反应物进入催化剂床时，与催化元件相关的催化剂对反应物材料中的一种组分或多种组分的一个或多个反应进行催化，反应产物、任何残余反应物材料从催化剂床排出，从支承床通过，然后通过出口从反应器排出。应理解，在上流式反应器中，流动方向相反，即，反应物材料首先从支承床流过，然后流过催化剂床，最后通过任何床分界。

[0033] 在一些处理系统中，如螯合系统，活性元件38能够传递在流动材料和活性床36的元件之间的质量流。应理解，在此所用的术语“活性元件”指积极参与处理系统，如通过催化反应、反应、或吸收、吸附或脱附一种或多种物种的元件。催化工艺的例子包括加氢处理、加氢裂解、重整、异构化和氧化。螯合过程的工艺的例子包括使用活性元件作为作为吸收剂或分子筛用于干燥、分离和提取。虽然活性元件还可以用来分配流动和/或提高气/液相互作用的界面面积，但是此术语的活性元件不包括其唯一目的是分配流动和/或提高气/液相互作用的界面面积的传统的质量传递的元件。

[0034] 支承元件34是非球形的。这样可以使支承床的空隙率大于由球形支承元件达到的空隙率，并能降低给定流速下通过支承床的压降。本文中所用空隙率是支承床中没有被支承元件占据的总体积的百分数，不包括任何闭孔和反应物材料在任何合理速率下不能从中通过的小孔(即孔径小于约0.3mm的孔)。例如，基本无孔的球形元件的床的空隙率不大于约36％。应理解，如果将支承元件仔细排列，更高或更低的空隙率在理论都是可能的，但是在此所指出的值代表在实际床中被接受的经验数据和条件，而不是理论值。提高空隙率/增大压降下降的另一种方式是提供有一个或多个直通通道的支承元件34。用作支承元件的传统球状元件缺少直通通道，其空隙率不大于47％。在一个实施方式中，整个支承床32的空隙率至少为45％，在另一个实施方式中，至少为50％，在一个特定的实施方式中，约为56％。床的空隙率最大约为80％，取决于其上承载的床的重量。在一个实施方式中，空隙率最大约为75％，在另一个实施方式中小于约65％。

[0035] 应理解，支承床的各层40、42的空隙率可以不同于整个床层32的空隙率，在构成该层的支承元件的平均尺寸增大时空隙率一般较大。整个床层32的空隙率是考虑了各层的空隙率的总空隙率。

[0036] 空隙率的增加即使很小，也对床32和整个柱30的效率产生显著的影响。例如，在2
球形支承元件形成的支承床上的压降在给定流速下可约为140g/cm。非球形元件的床32
2
在该流速下的压降比同样平均元件尺寸(在示出的实施方式中为112g/cm)基本上无孔的球形元件构成的相同高度的床的压降的约80％更低。在一个实施方式中，床32的压降比等价的球形元件床的压降的60％更低，在另一个实施方式中，压降小于或等于等价床压降的约50％。在一个特定实施方式中，压降约为等价床的20％。球形等效直径通过计算等同体积的球体的半径来确定。该确定过程中，测定非球形支承元件的外尺寸来确定体积。因此，测定的体积包括由元件内的直通通道形成的空隙空间。

[0037] 本文所用术语“非球形”和类似术语指最小尺寸与最大尺寸的平均比值小于或等于约0.70，在一个实施方式中小于或等于约0.6，在另一个实施方式中小于或等于约0.5，或者平均球形度值小于约0.70，或0.6，或0.5，这些值都是与Krumbein和Sloss图表相比的值。用于支承元件的常规球体，即使不是精确的球形，其平均球形度值也接近1.0。

[0038] 图2和图3示出支承元件34的示例实施方式。图4显示随意堆积的元件34之间的元件内的空隙空间48。支承元件34包括内含结构体56，该结构体形状基本为圆柱形，应理解，包括标准的圆柱体和圆柱体形状被一定程度拉平形成椭圆形截面以及规则和不规则的至少四个(如五个或更多个)边的多边形。在内含结构体内的空间可以有多个横构件58，用作将该圆柱体的内含结构体的一个内部部件与另一个相连的结构件。在示出的实施方式中，两个交叉的横构件58形成一个十字，提供对元件的刚性支承。

[0039] 支承元件34各自可以包括至少一个直通通道60。在示出的实施方式中，多个直通通道60和/或周边凹进62沿元件的长度延伸，作为空隙率的一部分。在该示出的实施方式中，四个扇形直通通道60形成在交叉的横构件58和内含结构体56之间。八个半圆形凹进62围绕内含结构体的周边成拱形间隔并沿元件的长度延伸。任选地，凸起64从内含结构体56向内延伸。凸起64的作用是限制催化剂负载元件38或较小的支承元件的最大直径，使它们能够从通道60通过，同时保持供反应物通过的敞开结构。这样，可以减少催化剂元件向下渗漏通过床32。

[0040] 直通通道的平均截面宽度d为支承元件的最大截面宽度D的至少5％(在示出的实施方式中，D是其最大直径)，在一个实施方式中，至少为10％。对较小的元件(即，直径D小于1cm的那些元件)，要求其宽度d大于支承元件的最大截面宽度D的10％，否则通道太小不能提供所需的流动。例如，对直径6mm的元件，要求通道的平均截面宽度至少为1mm。通道的最大尺寸一定程度上取决于上面层中颗粒的尺寸。例如，通道的形状优选为使相邻上层中的颗粒过大而不容易适合从通道60通过，如其周边由虚线示出的颗粒38所示。例如，与通道内切(inscribed)的最大圆形物66的直径可以小于在相邻上层中的元件的最大直径。此外，元件的周边形状使得相邻上层的颗粒不能容易地从颗粒内空隙48通过。

[0041] 示例的支承元件34具有顶面和底面70、72，限定了最大直径D的截面。该元件的长度L垂直于顶面和底面。顶面和底面可以是平面，如所示的，或者是凸起、凹进或不规则形状。在元件是通过挤出工艺形成的情况，其截面沿长度L一般是均匀的。在一个实施方式中，D∶L的比值约为5∶1至1∶4，如约为3∶1。

[0042] 应理解，可以提供其它的内部几何形状的支承元件，例如通过形成有较多或较少横构件和/或通道的元件。此外，一个层的床支承元件的结构可以不同于另一个层的元件。例如，床中较大元件可以具有相对较宽的横构件或者较多的横构件，通过这些元件较大的抗碎强度，以承载该床的重量。还期望形成没有横构件的元件，例如，简单的环形结构。在又一个实施方式中，一个以上的形状和/或尺寸的多个元件混合在支承床的一个层中。

[0043] 在一个实施方式中，支承床32的空隙率的至少80％，在一个实施方式中至少为90％，源自元件内的空隙空间48和平均宽度至少为0.5mm的直通通道60。在这种实施方式中，元件34大部分由非多孔材料形成，使得元件内的大部分空隙(如，至少90％，在一个实施方式中，至少98％)由直通通道60构成。例如，元件34的表观孔隙率按照ASTM C-373测定小于14％。在一个实施方式中，表观孔隙率小于7％，在另一个实施方式中，小于3％，在另一个实施方式中小于1.5％。元件的表观孔隙率可以小于0.7％。低孔隙率能提供元件强度。在测定表观孔隙率时，不考虑直通通道60。一般而言，元件34的所有孔隙是由细孔提供，例如，元件中至少90％的孔的直径小于约50μm。

[0044] 支承元件具有足够的抗碎强度，以承载用于其上的柱的重量。在一个实施方式中，2 2
构成最下层46的元件的抗碎强度至少为200lb/in(14Kg/cm)，在一个实施方式中，至少为
2 2 2 2
300lb/in(21Kg/cm)。抗碎强度最高可达约400lb/in(28Kg/cm)，或者更高。在特定的实
2 2
施方式中，抗碎强度约为360lb/in(255Kg/cm)。在一个实施方式中，支承元件的抗碎强度大于催化剂元件。

[0045] 参见图5至图10，示出支承元件的其它实施方式。这些元件的尺寸类似，并可以如支承元件34类似地形成，除非另外指出。所有情况下，D∶L的比值约为5∶1至1∶4，如约3∶1。

[0046] 图5所示的支承元件134包括内含结构体156，该结构体的形状基本是圆柱形，并有凹进162。横构件158用作将圆柱形内含结构体的一个内部部分与另一个部分相连的结构件。支承元件134包括四个直通通道160。该元件是X轴和Y轴对称的。

[0047] 图6所示的支承元件234包括内含结构体256，该结构体的形状为圆柱形，没有凹进。单一的横构件258将圆柱形内含结构体的一个内部部分与另一个部分相连。支承元件234包括两个直通通道260，这两个通道都为拱形。该元件是X轴和Y轴对称的。

[0048] 图7所示的支承元件334包括内含结构体356，该结构体的形状基本是圆柱形，并有横构件358，横构件358用作将圆柱形内含结构体的一个内部部分与另一个部分相连的结构件。支承元件334包括六个直通通道360，即一个圆形中心通道360A和五个拱形间隔的圆形通道360B。拱形间隔的凹面的周边凹进362沿元件长度延伸，并通过邻近周边直通通道360B的凸出部分368相连。该元件是以等于360/5(5是周边通道360B的数目)的θ角径向对称的。

[0049] 图8所示的支承元件434包括内含结构体456，该结构体的形状为圆柱形，没有凹进。横构件458用作将圆柱形内含结构体的一个内部部分与另一个部分相连的结构件。支承元件434包括十二个直通通道460，即六个拱形间隔的内部菱形通道460A和六个拱形间隔的基本成三角形的通道460B。该元件是X轴和Y轴对称的。

[0050] 图9所示的支承元件534为“8”字(dog bone)形，沿X轴有最大宽度D，在垂直于X轴方向有最大高度H。D∶H的比值约为1∶1至2∶1，如约1.2∶1至1.8∶1。该元件中间隔有多个(在所示实施方式中有十一个)圆形直通通道560。成对的相对凹面的周边凹进562A和562B沿元件的长度延伸，成为空隙率的一部分，它们相互隔开或通过周边的凸出部分568相连，限定出该元件的四个角。在高度尺寸H的端部的凹面凹进562A定义出直径大于D的虚圆的弧。在宽度尺寸D的端部的凹面凹进562B定义出虚圆的弧，约为最大宽度D的40-150％。该元件是X轴和Y轴对称的。

[0051] 本发明的支承元件可以由能提供支承元件足够的强度并能与使用的流动材料相容的任何材料形成。可以使用金属、塑料、或陶瓷材料，如天然粘土或合成粘土、长石、沸石、堇青石、氧化铝、氧化锆、氧化硅或者它们的混合物。粘土通常是氧化铝和氧化硅的混合氧化物，包括如高岭土、球粘土、耐火泥、陶土等的材料。粘土的例子有高塑性粘土，如球粘土和耐火泥。粘土的亚甲基蓝指数(“MBI”)约为11-13meq/100gm。在此所用术语“长石”描述氧化铝与苏打、苛性钾和石灰的硅酸盐。其它组分如石英、锆砂、长石粘土、蒙脱石、霞石正长岩等也能以形成陶瓷的其它组分的极少量存在。

[0052] 以细粉末形式提供焙烧在一起后形成陶瓷床支承元件的组分，添加水和/或加工助剂制成可成形的混合物，所述加工助剂例如是粘合剂、挤出助剂、润滑剂和有助于挤出工艺的助剂等。混合物可以采用几种不同的方法进行处理，如挤出或采用干式压制技术进行压制，获得所需的形状。例如，进行最初的挤出工艺后，在垂直于挤出方向进行切割形成要求的长度。采用初步干燥来除去水。这样可以避免破坏强度相对较低的坯件结构，可以在低于约120℃下进行干燥，在一个实施方式中，是在低于约70℃，持续约5小时。然后，在高温进行处理，例如，最高温度为1100-1400℃，在一个实施方式中，至少为1200℃，在另一个实施方式中，约为1250℃，形成致密体，其表观孔隙率通常小于1.5％，在一个实施方式中小于0.7％。但是，对某些应用，该孔隙率可最大为约15％。焙烧温度在一定程度上取决于元件的组成，一般而言，应足以使材料整体达到低孔隙率。这与网状陶瓷体相反，网状陶瓷体的表观孔隙率或材料内空隙可高达30-80％，因此不适合用来支承某些活性床的重量。

[0053] 例如，陶瓷元件可以由粘土和长石以及少量其它组分的混合物制造，形成主要包含硅氧化物和铝氧化物(铝硅酸盐)的物体。例如，用来形成元件的混合物可以包含至少约90％的形成陶瓷的组分以及余量(通常最多约10％)的加工助剂。所述形成陶瓷的组分可以包含20-99％铝氧化物和0-80％的硅氧化物。所述加工助剂在焙烧时大部分挥发。但是，应理解，支承元件可以由对处理环境中的组分物流成惰性的，或者在某些实施方式中为有益活性的任何材料构成，并且支承元件能提供足以支承所需柱的抗碎强度。这些组分可以充分混合，然后加入水，加入的水量能足以将混合物成形为要求的形状并能在焙烧时保持其形状。一般而言，加入的水量为每100gm组分的干混合物中加入12-30ml的水。然后，将该可成形的混合物模塑，或挤出，形成要求的形状，然后在窑炉中焙烧至1100-1400℃的最高温度。窑炉中的温度以50-90℃/hr速率升高，并在烧结温度停留1-4小时，然后，使窑炉冷却至环境温度。

[0054] 在采用挤出或干式压制法制备陶瓷支承元件时，元件沿其对称轴方向具有基本上均匀的截面。

[0055] 催化剂的载体是普通的无机材料，如耐火无机材料，例如氧化铝-、氧化硅-或氧化钛-基的化合物，或者它们的组合，如氧化铝-氧化硅载体。载体还可以由碳基材料如木炭、活性炭或富勒烯(fullerene)形成。

[0056] 催化元件可以通过以下方式制备，即，将催化有效量的一种或多种催化活性金属沉积在载体上制成催化剂前体。通常，载体用金属或化合物、络合物和/或盐浸渍，以催化有效量的催化活性材料充分涂覆或浸渍载体。本文中，“催化有效量”指能提供可测定的催化效果的催化剂量。浸渍的载体或催化剂前体可以在还能将催化材料还原为对应的金属的气氛下进行干燥。

[0057] 催化元件的例子例如在美国专利6,656,874；6,649,662；5,952,529；5,914,432；5,733,842；5,512,530以及公开的申请2004/0170556中描述，这些文献的内容全文参考结合于本文。

[0058] 支承元件并不需要具有任何催化活性，因为支承元件的作用是支承催化剂床(和存在的任何床限制物)的总体重量。在一个实施方式中，支承元件不含或者基本上不含催化材料。在一个实施方式中，支承床的催化活性按照催化的反应速率测定，小于单位重量催化剂床的活性的20％，在另一个实施方式中，小于单位重量催化剂床的活性的10％，一般约小于或等于1％。当催化剂床包括不同活性的层时，可以认为催化剂床的活性是主要层(按照催化元件的重量)的活性或是大多数元件的活性。例如，如果催化剂床以10mol/min/kg催化剂床的速率引起烯烃环氧化，则支承床以不大于1mol/min/kg支承床的速率，通常小于0.1mole/min的速率催化该环氧化反应。对其它活性床，支承床的活性类似地按照活性床的相应活性定义，如小于单位重量活性床活性的20％的活性。例如，如果提供活性床用来进行螯合，支承床的螯合活性小于单位重量活性床活性的20％。

[0059] 在一个实施方式中，支承床32因为没有沉积在其上或加入其中的催化材料，例如在美国 专利6,656,874；6,649,662；5,952,529；5,914,432；5,733,842；5,733,840；5,512,530以及2004/0170556所述的那些材料，因此不用作对反应物反应的催化剂。但是，应理解，用来形成支承元件的材料中天然生成的杂质，或者材料本身可能具有一定的，虽然是有限的催化活性。此外，随着时间的过去，少量的催化材料渗漏通过该支承床，也会使支承床有一定的催化活性。

[0060] 在另一个实施方式中，支承床32用来支承包含无催化活性或者很低催化活性的元件，如螯合介体的活性床36。活性床元件可以由沸石、硅胶、活性炭、它们的组合等形成。

[0061] 并未意图限制本发明的范围，下面的实施例证实了床的支承介体的一个实施方式在降低压降和支承催化剂床方面的效果。

[0062] 实施例

[0063] 实施例1

[0064] 对由按照图2构造的无孔非球形元件随意堆积的高0.56m的床层的压降进行理论计算，该元件的直径D为19mm，长度L为10mm，理论空隙率为60％。对由无孔球形元件随意堆积的对比床进行计算，该元件的直径为19mm，标称空隙率(nominal void fraction)为40％，而其它与非球形元件的床相同。图10示出是图2的支承元件床的压降(cm水/m2
床)对气体质量流速(kg/hr.m)。应理解，球形元件的床层的压降高于本发明的非球形元件的床层的压降。在所有情况下，球体的压降比非球形元件的压降大2倍。例如，在27.9m/min气体速率下，球体的压降约为22.5cm H2O/m，至少是有等效直径的非球形元件压降(约
4.1cm H2O/m)的约五倍。

[0065] 实施例2

[0066] 将粘土、长石和包含约25％氧化铝和68％氧化硅的有机挤出助剂的混合物与水进行混合。将该混合物的一部分通过模具挤出，切出不同长度，并在约1200℃温度下焙烧，按照图2设计，形成两种尺寸的床支承元件。该元件的表观孔隙率小于0.7％。第一组焙烧元件的直径D约为19mm，长度L约为25mm。第二组焙烧元件的直径约为11mm，长度L约为7mm。该混合物的一部分用来形成两种尺寸的球体，并在约1200℃进行焙烧。焙烧后的球体的直径分别为19mm和6mm。分别由上述球体和非球形元件形成高约70cm的床，在每种情况下，较小元件置于顶部，并占床层高度的约23％。非球形元件床的空隙率为60％。球2
形元件的空隙率为40％。实际压降测定值(cm水/m床)对气体质量速率(kg/hr.m)示于图11。很明显，球形元件的床层压降大于本发明的非球形元件的等价床的压降。在所有情况下，球体的压降约为非球形元件的2倍。

[0067] 实施例3

[0068] 在如实施例2所述的非球形支承元件的床层上进行催化剂渗漏试验。将催化剂球状元件的柱组装在支承元件床上。该支承介体包括一层厚约7.6cm的按图2设计的小尺寸支承介体，其直径D＝11mm，长度L＝7mm，该层位于厚约20cm的按图2设计的大尺寸支承介体层的顶部，该支承介体直径D＝25mm，长度L＝11mm。一层厚约21cm的3mm催化剂球状元件承载在该床的顶部。此试验包括以3.5KHz剧烈振动该柱达10分钟。结果显示没有发生催化剂渗漏通过该支承床。

[0069] 参考优选的实施方式描述了示例的实施方式。很明显，在阅读并理解了前面的详细描述后，可以进行修改和变更。意图使示例的实施方式包括所有在权利要求书或其等价物的范围之内的所有修改和变更。