[发明专利]用于催化重整的膜过滤元件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于催化重整的膜过滤元件及其制备方法。

背景技术

本申请所说的“催化重整”是指利用催化剂（下称重整催化剂）对烃类分子结构进行重新排列的过程。催化重整本身是石油炼制过程中的一个重要环节，其主要目的是提高油品的辛烷值。工业上使用的重整催化剂一般可分为两大类，一类是非贵金属催化剂，其主要活性组分多属元素周期表中第Ⅵ族金属元素的氧化物，如Cr₂O₃、MoO₃等，这类催化剂的性能较低，目前基本上已被淘汰；另一类是贵金属催化剂，其活性组分主要是元素周期表中第Ⅷ族的金属元素，如铂、钯、铱、铑等。现有的催化重整工艺是将油气通入流化床催化反应器中与重整催化剂进行反应，该工艺不仅存在重整催化剂的流失较大的问题，同时还会因为油气中的灰尘与重整催化剂接触导致重整催化剂结焦，从而影响重整催化剂的使用寿命。

发明内容

本申请旨在提供一种是重整催化剂流失量小的催化重整工艺及专用催化重整反应器。

为此，本申请的催化重整工艺是将油气通入一膜过滤装置中，当所述油气经过该膜过滤装置中的膜过滤元件时，通过该膜过滤元件的截留和催化作用同时实现油气的过滤和催化重整，催化重整后的油气从该膜过滤装置的排气口输出，被截留的油渣从该膜过滤装置的排渣口输出；其中，所述膜过滤元件包括由多孔材料骨架和附着于该多孔材料骨架中的重整催化剂构成的基体，该基体的平均孔径为1μm－100μm。需指出，本申请中平均孔径的测定采用烧结多孔材料制造领域中常用的汽泡测定法。另需指出的是，根据测算，当基体的平均孔径小于1μm时，容易导致基体堵塞；当基体的平均孔径大于100μm，会比较明显降低油气的过滤精度，故将基体的平均孔径设定为1μm－100μm。显然，本申请中的“膜过滤元件”既能够将油气中的至少一部分灰尘截留在膜过滤元件的表面，同时又能够对油气中烃类分子进行催化重整，且重整催化剂在膜过滤装置中不流动，因此，该催化重整工艺能够在一定程度上防止重整催化剂结焦，并减少重整催化剂的流失量，此外还能够较好地控制重整反应的产物。

其中，所述的多孔材料骨架可以采用钛铝金属间化合物多孔材料、铁铝金属间化合物多孔材料、不锈钢多孔材料、陶瓷多孔材料等多种材料中的任意一种材料构成。上述这几种多孔材料骨架仅仅对重整催化剂起支撑作用，而并不参与催化重整反应。本申请优选采用镍铝金属间化合物多孔材料来构成多孔材料骨架，这主要是因为“镍”属元素周期表中第Ⅷ族的金属元素，其本身就对烃类分子起一定的催化重整作用，故采用镍铝金属间化合物多孔材料构成的多孔材料骨架显然能够辅助反应，提高催化效率。镍铝金属间化合物多孔材料是一种已知材料，其制备方法可参考CN101358304B的记载。为了更进一步的提高催化效率，还可在现有镍铝金属间化合物多孔材料的基础上将材料中镍与铝的重量比提高至10:1至12:1之间。

理论上讲，所有在现有催化重整工艺中使用过的重整催化剂中的活性组分均可作为本申请中用于附着在多孔材料骨架中的重整催化剂。作为优选，本申请的重整催化剂至少由铂、铑、铱、钯中的一种或几种金属构成。其中，最好采用仅由铂构成的单金属重整催化剂，或者由“铂－铼”或“铂－锡”构成的双金属重整催化剂，又或者由“铂－铼－钛”构成的多金属重整催化剂。在本领域中，采用至少由铂、铑、铱、钯中的一种或几种金属构成的重整催化剂的优点是已知的，故本文不再对此进行赘述。

作为对上述技术方案的改进，所述膜过滤元件还包括位于所述基体迎风面上的膜层，该膜层的平均孔径为1μm－20μm。根据已陈述的理由，所述膜层最好由镍铝金属间化合物多孔材料构成。其中，术语“迎风面”是指基体上先与待过滤的油气接触的一侧表面。当在基体迎风面上设置膜层后，该膜过滤元件实际上构成一个由基体和膜层组成的复合材料。由于膜层的存在，待催化重整的油气必先与膜层接触，从而通过膜层对油气中的至少一部分灰尘进行拦截，减少甚至消除灰尘与基体的接触机会，从而进一步的防止重整催化剂结焦。在设置有膜层的情况下，该膜层的平均孔径最好以尽可能将油气中的灰尘清除干净为目的来设定（本申请因此将膜层的平均孔径设定为较小的1μm－20μm范围内），而基体的平均孔径最好以使催化重整反应更充分为目的来设定。综合考虑膜过滤通量等因素，可将基体的平均孔径设定为大于膜层的平均孔径（基体的平均孔径在20μm－50μm为宜，膜层的平均孔径在3μm－15μm为宜），这样膜过滤元件将形成非对称结构，从而在过滤通量、过滤精度、催化重整效果三个方面取得一定的均衡效果。