[發(fā)明專利]一種疏水硅膠及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610047277.5
• 申請日: 2006-07-21
• 公開（公告）號: CN101108731A
• 公開（公告）日: 2008-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭兵兵;孫永琳;候?qū)W杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: C01B33/157
• 分類號: C01B33/157;C01B33/159;C01B33/158
• 代理公司: 撫順宏達專利代理有限責任公司
• 代理人: 李微

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種油氣回收用的改性硅膠吸附劑及其制備方法，特別是用于吸附烴類的疏水硅膠及制備方法。可用于油氣回收也可用于溶劑回收、及催化劑載體等領(lǐng)域。特別是PSA法油氣回收所用吸附劑的制備方法。

背景技術(shù)

在原油、汽油、一些化工溶劑如苯、甲苯、二甲苯生產(chǎn)車間、涂料等有機化合物中，含有或具有揮發(fā)性很大的輕烴類組分，原油在開采、運輸、儲存、中轉(zhuǎn)、加工以及加工產(chǎn)品(汽油、柴油等)的運輸、中轉(zhuǎn)、銷售等過程中，都有大量的油蒸汽(油氣)逸散到大氣中，這里提到的油蒸汽通常稱為VOCs，也稱為非甲烷烴。鐵路油罐車、汽車油罐車、油船等多數(shù)是敞口式上部裝油，特別是在汽油裝卸過程中，油罐與卡車接口并不嚴格密封，也無收集系統(tǒng)，油氣損耗甚大。

這些逸散到空氣中的油氣使大量的能源浪費，造成巨大的經(jīng)濟損失，同時也降低了油品的質(zhì)量。由于油氣的爆炸極限為1％～6％，逸散油氣設(shè)施周圍的油氣濃度很容易達到爆炸極限，聚集在地面附件的高濃度油氣給企業(yè)和消費者帶來了極大的危險隱患，在油品罐區(qū)、發(fā)油區(qū)最容易發(fā)生爆炸事故。另外，地面附近的油氣造成了環(huán)境污染，對周圍的人體健康造成了危害。空氣中的油氣在較低濃度時，經(jīng)過紫外線照射就可以和氧發(fā)生反應(yīng)生成氧化物，引起光化學煙霧。

油氣回收的技術(shù)中，變壓吸附(PSA)或變溫變壓吸附(PTSA)是一種較為普遍的技術(shù)，由于其具有操作維護方便，凈化效率高，得到了廣泛的普及，這使得優(yōu)良的油氣回收吸附劑研究成為重點。要使得吸附劑適合變壓吸附技術(shù)必須使得吸附劑同時具有優(yōu)良的吸附和解吸的性能，另外吸附劑必須廉價，這樣才能得到廣泛應(yīng)用。

可用于油氣吸附的吸附劑主要有活性炭、活性炭纖維、硅膠、沸石等。專利CN?2597058中提到的吸附劑采用活性炭或活性炭纖維，活性炭或活性炭纖維吸附量大，可使排氣的濃度達到任何較為苛刻的要求。專利WO?96/04978變壓吸附裝置中的吸附劑采用多孔的活性炭；而日本專利特開平9-141039則選用特種硅膠作為吸附劑。

專利CN?2597058中采用的活性炭或活性炭纖維雖然吸附量大，但其缺點是顯而易見的，正如專利CN?1334313中所提到的，活性炭吸附油氣要放出大量的吸附熱，從而使炭發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象，特別是當油氣濃度較高時，活性炭的床層極易產(chǎn)生局部過熱的現(xiàn)象，在有氧存在的情況下，吸附劑有發(fā)生自燃的危險，從而使裝置或吸附劑的質(zhì)量要求過高，費用增加?；钚蕴坷w維的吸附量最大，但價格昂貴，而且只有在高溫下解吸才徹底，這兩種因素限制了其在油氣回收領(lǐng)域的應(yīng)用。

日本專利特開平9-141039選用硅膠作為吸附劑，消除了發(fā)生自燃的危險性。但普通硅膠有其局限性，硅膠是由硅氧化合物組成的多聚體，其表面含有約5％的羥基，極易與水分子結(jié)合，通常作為干燥劑使用。作為吸附劑是就存在水分子與被吸附污染物的競爭吸附問題，而且硅膠在吸附過量的水分子后，由于膨脹力使得硅膠的剛性結(jié)構(gòu)遭到破壞，產(chǎn)生破碎，給PSA吸附工藝造成影響，同時也使得硅膠作為載體的應(yīng)用遭到受限。

對硅膠進行疏水化改性已經(jīng)有多種方法，專利CN?1031822A采用硅膠粉和硅溶膠混和老化后制得一種耐水硅膠，但這種方法制備得硅膠其比表面積僅為50～250m²/g，其作為吸附劑來講，比表面積較低，并不適合作為油氣回收吸附劑。專利CN?1248226A也提出了一種疏水硅膠的制備方法，其方法是在酸性條件下(pH＜1)，用有機硅化合物處理硅水凝膠，形成100～450m²/g的疏水硅膠，此種方法制備得硅膠同樣比表面積較低而且制備復雜。專利CN?1265050A是將硅膠進行熱改性，或添加第二組分后進行熱改性得到一種疏水硅膠。此方法處理過程較多，費用較高，對硅膠的比表面積影響較大。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述硅膠存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種高比表面積、遇水不破裂、吸附解吸量較大吸附劑，費用低廉的疏水硅膠及其制備方法。

本發(fā)明疏水硅膠為表面改性疏水硅膠，其中表面改性助劑占疏水硅膠干重的0.05wt％～10wt％，優(yōu)選0.1wt％～3wt％。表面改性助劑為含烷基、飽和或不飽和羧酸基、不飽和烴基、胺基、磺酸基(或磺酸根)、醛基、氯基、芳烴基、酰胺基、酯類基團等化合物中的一種或幾種。本發(fā)明疏水硅膠比表面積為300～900m²/g，優(yōu)選為400～800m²/g。