[发明专利]丝光沸石/金属或陶瓷催化复合材料及其制备无效

专利信息
申请号: 96106352.1 申请日: 1996-06-05
公开(公告)号: CN1069848C 公开(公告)日: 2001-08-22
发明(设计)人: 单志平;闵恩泽;杨华琮 申请(专利权)人: 中国石油化工总公司;中国石油化工总公司石油化工科学研究院
主分类号: B01J29/18 分类号: B01J29/18
代理公司: 石油化工科学研究院专利事务所 代理人: 邓颐
地址: 100029 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 丝光 金属 陶瓷 催化 复合材料 及其 制备
【说明书】:

发明是关于含有沸石分子筛的催化复合材料及其制备,具体地说是关于丝光沸石分子筛直接复合于金属或陶瓷基材表面的催化复合材料及其制备

催化蒸馏新技术的开发和应用是一种新趋势,它将固体催化剂以适当的方式装填于蒸馏塔内,使催化反应和产物分离两个传统的工艺过程在同一个塔内同时并连续地进行。这种适当的催化剂装填方式,有具体的结构形式,该结构形式称为催化蒸馏元件,它既要保证催化反应高效率地进行,又要保证蒸馏分离过程的顺利进行,即它应具有催化剂和填料两种功能。如果将传统的细小催化剂颗粒象固定床一样装填于塔内,则造成压降很大,不能使蒸馏过程顺利地进行。为此应制备一种新的催化复合材料,使其不仅具有较高的催化活性,而且在装填于塔内后能提供足够的气液通道和足够的气液接触面积,以保证压降低、传质效率高。由此可见,如果这种新催化材料具有与填料一样或者类似的形状和大小,就有可能作为催化蒸馏元件而得到应用。

催化蒸馏与传统的化工工艺相比,具有许多独特的优点,其中之一就是通过催化反应和产物分离的有机结合,使反应物和产物及时快速地分离,并将产物移出反应区,从而使可逆反应和复杂反应(并、串联反应)的转化率和选择性得到提高。如果象固定床一样,产物不能及时移出反应区,则不能充分地发挥催化蒸馏的优越性。因此催化蒸馏元件的设计应尽可能地避免类似于小固定床的反应区域存在,使催化剂活性组分均匀地分布于具有较高分离能力的催化蒸馏元件上。

目前的催化蒸馏元件存在三个共同的问题(USP 4232177,4443559,4215011,5057468,4847430,4624748,EP 428265A1):Ⅰ)其形状和大小与填料相差较大,对蒸馏过程的设计和操作带来不方便;Ⅱ)在塔内存在象固定床一样的反应区,使产物不能有效地分离;Ⅲ)制作和装卸困难。因此,催化蒸馏需要一种新的催化复合材料,既有填料的分离能力,又有较好的催化性能,并要求活性组分均匀地分布于复合材料上。

从异形催化剂的发展情况来看。现采用最多的是颗粒状催化剂,如圆柱形、三叶形等,按固定床方式装填。为了提高催化剂的利用率,可以减小催化剂的粒度,但这样会使压降增大。于是发展了整体式催化剂,如蜂窝状催化剂,给物料流提供了平行的通道,使压降降低,几何表面积增加(成都科技大学学报2,29~34(1985))。但平行通道之间缺少了物料的传递,同时通道内层流区的存在,使物料浓度分布不均匀和传质效率低。如果能减少层流区域,加强径向扩散,使催化剂表面生成的产物快速地进入主体相,而反应物快速移到催化剂表面,则将会提高催化反应效率。因此有必要通过改变催化剂的几何形状来改变物料的流动状态,强化传质和传热。

同时有些内扩散严重的工艺过程,如烃类蒸汽转化,不能充分利用催化剂的活性组分,这时过程的强化取决于催化剂颗粒的几何表面积。如果采用减小催化剂颗粒的方法,则造成压降增大,因此应该在保证催化剂机械强度的条件下,改变催化剂的几何形状。目前已有车轮状、内外齿轮状、薄壁多筛板舵轮等,但其壁厚仍与有效反应层厚度相差较大(化肥与催化3,1~8页,1988)。

丝光沸石分子筛自19年由Mobil Oil公司开发成功(GB1,572,135)并经过后来的不断改进,已经在许多化学过程中得到了应用。如果将丝光沸石分子筛制备成一种符合上述要求的催化复合材料,例如制备成一种具有填料的形状和大小的催化蒸馏元件,则可以使丝光沸石的应用得到更充分的发挥,有可能使某些传统的化工过程带来革命性的突破和有益效果。

CA1235684描述了一种在多孔玻璃上直接形成一层沸石膜的过滤器,沸石膜的厚度为1~500μm。JP-A-63291809中描述了一种由多孔氧化铝载体上的沸石膜所组成的膜材料。EP180200描述了一种在多孔基材上沉积有细颗粒沸石的膜材料,是将超滤膜或多孔玻璃浸渍上超细沸石颗粒的碱溶液而制备的。

EP0511739A1中描述了一种带有沸石晶体的合成膜,其制备步骤包括:(1)制备孔径大约为0.1~3μm的多孔基材,其中的Al2O3含量至少为90%;(2)将该其材的至少一个表面浸入到由沸石晶体和其前身物(由硅源如硅酸钠或水玻璃制成)所组成的浆液中;(3)将基材与该浆液水热晶化至少一次。在该膜材料中沸石晶体在基材的孔道内和表面上形成高密度层,从而可用于分离和精制混合物中的有用组份。

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