[發(fā)明專利]一種快速制備支撐型沸石內(nèi)膜的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310392487.8
• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN103446896A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳贊;于海斌;胡毅;臧毅華;鄭秋紅;馬元威;劉宗園
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋石油總公司;中海油天津化工研究設(shè)計院;中海油能源發(fā)展股份有限公司
• 主分類號: B01D71/02
• 分類號: B01D71/02;B01D69/10;B01D67/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無機膜分離材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及支撐型沸石內(nèi)膜的制備方法，特別涉及到在微波輻射加熱條件下快速批量制備沸石內(nèi)膜的方法。

背景技術(shù)

隨著無機膜技術(shù)的發(fā)展，沸石膜的用途非常廣泛，如應(yīng)用于有機溶劑脫水、水中提取有機物、有機物混合體系分離、催化-膜分離耦合以及氣體混合體系分離等領(lǐng)域，沸石膜制備技術(shù)已成為工業(yè)領(lǐng)域和學(xué)術(shù)領(lǐng)域的研究熱點。沸石膜一般分為填充型沸石膜、非擔載型沸石膜和支撐型沸石膜。但填充型沸石膜機械強度太低，而非擔載型沸石膜是大的分子篩單晶滲透膜，兩者僅限于研究，基本無實際應(yīng)用價值。支撐型沸石膜是一種聚多晶沸石膜，是目前研究最廣泛的沸石膜，Suzuki等于1987年首次以專利形式（Composite?Membrane?Having?a?Surface?Layer?of?an?Ultrathin?Film?of?Cage-shaped?Zeolite?and?Processes?for?Production:US,4699892[P].1987）報道了在多孔載體上制備的沸石膜，使沸石分子篩在具有一定強度的多孔載體（如多孔陶瓷、多孔金屬和多孔玻璃等）表面上生長，形成一層致密、連續(xù)的沸石分子篩膜層，利用這一膜層進行物質(zhì)的分離。目前制備和研究的支撐型沸石膜主要有LTA型（NaA）、FAU型（NaY,NaX）、T型、MFI型、MOR型、DDR型等。

按載體的形狀，支撐型沸石膜又包括管狀支撐型沸石膜和平板支撐型沸石膜。工業(yè)上普遍應(yīng)用的一般為管狀沸石膜。而管狀沸石膜也存在兩種形式，包括支撐型沸石外膜和支撐型沸石內(nèi)膜。外膜相對于內(nèi)膜在制備工藝技術(shù)上相對簡單，外膜在支撐載體預(yù)處理、預(yù)置晶種等制備步驟上相比內(nèi)膜容易，而且在常規(guī)水熱晶化制備沸石內(nèi)膜的過程中，由于熱量需要通過多孔支撐載體表面?zhèn)鬟f到其內(nèi)壁，往往存在嚴重的傳熱不均勻的問題，而外膜制備所存在的熱傳遞問題相對容易解決，不存在過多孔支撐載體傳熱。因此，目前工業(yè)應(yīng)用和實驗研究的沸石膜多為外膜。但外膜相比內(nèi)膜也存在其致命的缺點，由于外膜膜層在載體的外表面，在制備和裝卸過程容易造成刮損。而在分離過程中，外膜的物料從外往里擴散，其效率低于內(nèi)膜從里往外擴散的效率。外膜的載體一般為單通道，往往為了增加沸石膜的滲透通量而減少其壁厚，但將損失其機械強度；而內(nèi)膜的載體則可以做成多通道，大大增強載體管的機械強度。同體積的膜組件，外膜一般靠減小膜管的直徑，甚至制備成中空纖維，來增加其有效膜面積，但也是損失其機械強度為前提。對于內(nèi)膜來說，可以通過多通道膜組件容易實現(xiàn)增加其有效膜面積的目的，而不以損失其機械強度為代價。因此，除了現(xiàn)有制備技術(shù)外的限制外，內(nèi)膜相比外膜具備明顯的優(yōu)勢。如果能在制備技術(shù)克服上述缺點，必將推動沸石膜技術(shù)的進步。目前制備沸石內(nèi)膜采用連續(xù)流動制備方法，這種方法要求嚴格控制晶化反應(yīng)液的流速和均勻性，操作過程相對復(fù)雜，而且在反應(yīng)液較濃的情況下容易造成膜管通道的阻塞，進而導(dǎo)致膜層的不均勻，制膜成品率較低，難以滿足工業(yè)化的要求。除此之外，沸石膜的制備還面臨沸石晶體進入載體孔內(nèi)生長導(dǎo)致膜層增厚、存在晶間缺陷等沸石膜制備的共性問題，嚴重阻礙了內(nèi)膜工業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題是為解決沸石內(nèi)膜批量生產(chǎn)和工業(yè)化應(yīng)用的問題，提供一種采用快速批量的單通道或多通道沸石內(nèi)膜的方法，特別是制備長度為250～1500mm的沸石內(nèi)膜。

本發(fā)明的發(fā)明人認為常規(guī)采用連續(xù)流動制備沸石內(nèi)膜需要嚴格控制晶化反應(yīng)液流速，制備過程和操作非常復(fù)雜，而且膜管通道和流體對膜表面的不均勻、快速沖刷均不利于形成致密而均質(zhì)的沸石內(nèi)膜。為了保證晶化反應(yīng)液動態(tài)混合均勻、消除膜通道阻塞、裝卸方便、操作簡單、減少沸石晶粒在載體孔內(nèi)生長、控制膜層的致密性和均質(zhì)性的目的，為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種快速制備支撐型沸石內(nèi)膜的方法，其特征在于，

1）所述的方法在晶化釜中進行，其中所述晶化釜的釜腔中裝有沸石內(nèi)膜固定組件，用于密封保護載體管的外表面；