[發(fā)明專利]中空纖維碳分子篩膜及其制備和用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380021898.4
• 申請(qǐng)日: 2013-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN104254384B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: W·J·克洛斯;L·許;M·K·布雷登;M·V·馬丁內(nèi)斯;B·A·斯蒂爾斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司;佐治亞科技研究公司
• 主分類號(hào): B01D53/22
• 分類號(hào): B01D53/22;B01D67/00;B01D69/08;B01D71/02;B01D71/42
• 代理公司: 北京市嘉元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11484
• 代理人: 劉彬

1.制備中空纖維碳分子篩膜的方法，所述方法包括如下的一系列順序步驟：

a.使用紡絲條件的組合，將紡絲原液轉(zhuǎn)化為中空纖維膜，所述紡絲原液包含15重量％至35重量％的聚酰亞胺、20重量％至85重量％的低揮發(fā)性水溶性溶劑、0重量％至10重量％的非揮發(fā)性非溶劑、0重量％至40重量％的揮發(fā)性水溶性非溶劑、和0重量％至85重量％的揮發(fā)性水溶性有機(jī)溶劑，各以重量計(jì)的重量百分比均基于所述紡絲原液的總重量，并且當(dāng)作為紡絲原液一起添加時(shí)等于100重量％；

b.使用包含惰性氣體和氧氣的吹洗氣體使所述中空纖維膜在450攝氏度至900攝氏度的溫度熱解，所述氧氣的存在量為大于0摩爾每一百萬(wàn)摩爾吹洗氣體至小于或等于50摩爾每一百萬(wàn)摩爾吹洗氣體，所述吹洗氣體以2厘米/分鐘至100厘米/分鐘的速率流動(dòng)；

c.使所述熱解的中空纖維膜經(jīng)歷熱解后處理，所述熱解后處理包括在從最終熱解溫度冷卻至室溫之后且在暴露于進(jìn)料氣體之前，使所述熱解的中空纖維膜在基本上不含水、水蒸氣、氣態(tài)有機(jī)化合物和有機(jī)液體的氣氛中調(diào)理至少72小時(shí)的時(shí)間段，

所述順序步驟的組合得到鏈烯-鏈烷中空纖維碳分子篩膜，其乙烯滲透率為至少0.1個(gè)氣體滲透單位，丙烯滲透率為至少0.1個(gè)氣體滲透單位，條件是乙烯滲透率為乙烷滲透率的至少2倍且丙烯滲透率為丙烷滲透率的至少4倍，且進(jìn)一步的條件是丙烯滲透率為乙烷滲透率的至少1.5倍。

2.權(quán)利要求1的方法，其中所述紡絲條件的組合包括紡絲原液流動(dòng)速率/絲條為50至500毫升每小時(shí)，芯液流動(dòng)速率為50至500毫升每小時(shí)，噴絲頭溫度為20攝氏度至90攝氏度，水淬溫度為0攝氏度至65攝氏度，空氣隙為0.1至50厘米，以及纖維收卷速率為1至100米每分鐘。

3.權(quán)利要求1或權(quán)利要求3的方法，其中步驟c在0.1帕至2000帕的低于大氣壓的壓力進(jìn)行至少12小時(shí)的時(shí)間段。

4.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的方法，其中熱解步驟b包括以下子步驟：

1).將所述中空纖維膜加熱至所述溫度；和

2).使所述加熱的中空纖維膜在所述溫度保持1分鐘至500分鐘的時(shí)間段。

5.權(quán)利要求4的方法，其中所述溫度為500℃至560℃。

6.通過權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)的方法制備的中空纖維碳分子篩膜。

7.使鏈烯從包含該鏈烯與其相應(yīng)鏈烷和任選的一種或多種氣態(tài)組分的混合物中分離的方法，所述一種或多種氣態(tài)組分選自氫氣、不同于所述鏈烯的鏈烯、和不同于所述相應(yīng)鏈烷的鏈烷，所述方法包括在以下條件下將權(quán)利要求6的中空纖維碳分子篩放入所述氣態(tài)混合物的流中，所述條件足以使至少一部分所述鏈烯穿過所述篩同時(shí)阻擋至少一部分其相應(yīng)鏈烷穿過所述篩。

8.權(quán)利要求7的方法，其中所述氣態(tài)混合物包含至少兩種鏈烯以及它們的相應(yīng)鏈烷，所述條件足以使所述兩種鏈烯中每一種的至少一部分穿過所述篩同時(shí)阻擋所述相應(yīng)鏈烷之一的至少一部分穿過所述篩。

9.權(quán)利要求8的方法，其中所述兩種鏈烯是乙烯和丙烯，所述相應(yīng)鏈烷是乙烷和丙烷。

10.權(quán)利要求7或權(quán)利要求8的方法，其中所述氣態(tài)混合物還包含至少一種另外的氣態(tài)組分，其選自乙炔、氫氣、丙二烯和甲基乙炔，且所述條件足以使至少一部分所述另外的氣態(tài)組分和至少一部分所述鏈烯穿過所述篩，同時(shí)阻擋至少一部分所述相應(yīng)鏈烷穿過所述篩。

11.權(quán)利要求10的方法，還包括另外的步驟，其中使用同一個(gè)權(quán)利要求6中空纖維碳分子篩或第二個(gè)權(quán)利要求6中空纖維碳分子篩使穿過所述篩的氣體經(jīng)歷第二次分離，所述第二次分離在以下條件下進(jìn)行，所述條件足以使至少一部分所述另外的氣態(tài)組分穿過所述中空纖維碳分子篩同時(shí)阻擋至少一部分所述鏈烯穿過所述中空纖維碳分子篩。