[發明專利]一種滲透汽化汽油脫硫用互穿網絡膜的制備方法

在審

• 申請號: 201010282031.2
• 申請日: 2010-09-14
• 公開（公告）號: CN101992031A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 李繼定;陳劍;唐飛;楊正金
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01D71/34
• 分類號: B01D71/34;B01D67/00;C10G31/11
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 童曉琳

技術領域

本發明屬于滲透汽化膜分離技術領域，特別涉及一種滲透汽化汽油脫硫用互穿網絡膜的制備方法。

背景技術

可持續發展是二十一世紀人類社會經濟發展的主題，其主要特征是保護環境、保護資源、人口增長與經濟增長相互協調。環境污染是威脅人類生存與發展的全球性問題，保護環境已經成為世界各國的共識。汽車尾氣排放是造成大氣污染的主要原因之一。硫是汽油中的一種有害物質，它的存在會產生SOx污染，同時由于使汽車尾氣轉化催化劑中毒，導致汽車尾氣中有害物質的排量增加。

為了控制汽油中的硫含量水平，減少汽車尾氣中有害物質的排量，世界各國相繼制定了越來越嚴格的規定，燃料汽油的低硫化甚至無硫化已成為必然的趨勢，汽油深度脫硫技術已引起了人們濃厚的興趣。按照脫硫過程的工藝特點，汽油脫硫技術可分為加氫脫硫(HDS)和非加氫脫硫(non-HDS)兩大類，這些技術為煉油廠生產低硫汽油提供了不同的技術方案。加氫脫硫是目前應用廣泛的清潔汽油生產工藝，但該過程的投資和操作費用非常昂貴，在脫硫的同時會導致汽油中的烯烴加氫飽和，在消耗大量氫源的同時，汽油的辛烷值下降。為此，人們根據汽油中含硫化合物的特點，開發了吸附脫硫、萃取脫硫、生物脫硫等各種非加氫脫硫工藝，為低硫清潔汽油的生產提供了多種工藝路線。

膜分離技術作為一種新型、高效的流體分離單元操作技術，是多學科交叉的產物，也是化學工程學科發展的新增長點。由于該技術是解決當代人類面臨的能源、資源、環境等重大問題的重要新技術，所以近年來獲得極為迅速的發展。滲透汽化膜分離技術是利用液體混合物中組分在致密膜中溶解擴散性能不同來實現液體混合物分離的一種膜技術。其突出優點是能夠以低的能耗實現蒸餾、萃取、吸附等傳統方法難以完成的分離任務，尤其在催化裂化(FCC)汽油深度脫硫方面，能夠在不影響辛烷值的情況下高效深度脫硫，由此具有明顯的經濟效益和廣泛的社會效益。滲透汽化的核心是膜材料的選擇，汽油主要成分是C4～C12烴類，為混合烴類物品之一，是一種無色或淡黃色、易揮發和易燃液體，具有特殊臭味，其特殊的臭味是由于汽油中含有極其微量的含硫有機物，主要是硫醇、硫醚。汽油中主要組分的性質如表1：

表1??汽油中主要組分的物性參數

目前文獻報道的高性能分離膜，雖然效果好，但效率較低，即滲透通量較低，意味著要通過增大膜面積的方法來提高處理量，同樣會導致成本的增加。如何突破膜的滲透通量和分離系數兩者的制約關系是實現工業化的瓶頸之一。有文獻報道采用填充或雜化無機材料的手段，借助“促進傳遞”來打破滲透通量和分離系數兩者的矛盾關系，但膜的均一性、穩定性，尤其工業放大還存在一些問題，制約了膜的應用，因此開發穩定高效的脫硫膜材料具有重要的工業化價值。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種滲透汽化汽油脫硫用互穿網絡膜的制備方法。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種滲透汽化汽油脫硫用互穿網絡膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)將聚偏氟乙烯溶解于N，N-二甲基乙酰胺中，其中，聚偏氟乙烯的質量百分比為10～20％，N，N-二甲基乙酰胺的質量百分比為80～90％，然后經60～80目的篩子過濾、抽真空脫泡后，流涎在聚酯無紡布上，流涎厚度為100～150μm、優選120～140μm，在15～30℃的水中凝膠后制成聚偏氟乙烯多孔底膜；

(2)將分子量為200～2000的聚乙二醇、甲苯二異氰酸脂、丙烯酸羥丙脂和作為催化劑的二月桂酸二丁基錫混合，其中，分子量為200～2000的聚乙二醇的質量百分比為40～60％、優選45～60％，甲苯二異氰酸脂的質量百分比為2～10％、優選2～8％，丙烯酸羥丙脂的質量百分比為20～40％、優選30～40％，二月桂酸二丁基錫的質量百分比為1～10％、優選3～10％，攪拌，維持溫度在20～60℃，反應10～40min，得到溶解均勻的溶液；

(3)將二乙烯基苯、苯乙烯和偶氮二異丁氰混合，其中，二乙烯基苯的質量百分比為50～80％、優選55～75％，苯乙烯的質量百分比為19～40％、優選20～40％，偶氮二異丁氰的質量百分比為1～10％、優選5～10％，攪拌，維持溫度在30～70℃，反應0.5～1.5h，得到溶解均勻的溶液；

(4)將步驟(2)的溶液和步驟(3)的溶液按質量比(1∶8)～(5∶1)混合，本步驟中，上述兩種溶液混合比例優選(1∶5)～(5∶1)，超聲震蕩脫氣，攪拌3～8小時，得到互穿網絡結構聚合物溶液；