[發明專利]一種提高吸附材料存儲天然氣性能的活化方法

有效

• 申請號: 201410530129.3
• 申請日: 2014-10-10
• 公開（公告）號: CN104437443A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 楊惠琳;馬利海;陳磊;李國明;張立忠
• 申請（專利權）人: 寧夏寶塔石化科技實業發展有限公司
• 主分類號: B01J20/30
• 分類號: B01J20/30;B01J20/18;B01J20/20;B01J20/26;B01J20/08
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技術領域

本發明涉及吸附材料的活化處理方法，具體涉及為提高天然氣吸附材料的活化方法，屬于吸附材料技術領域。

背景技術

在吸附式存儲天然氣的研究中,?最主要的核心工作是高性能吸附劑的開發和其制備工藝的優化、調控，尤其對吸附材料的活化處理方法最為關鍵。

存儲天然氣的吸附材料被廣泛開發和利用，如天然沸石、分子篩、活性氧化鋁、硅膠、炭黑、活性炭、活性炭纖維、金屬有機框架化合物等。但是目前被報道的吸附劑，其吸附性能還不是很理想。在吸附材料的活化處理中，活化方法主要為物理法(?水蒸氣活化法、二氧化碳活化法和空氣活化法等)?和化學法(?磷酸法、氯化鋅法、氫氧化鉀和碳酸鉀等)。在不作任何處理時，吸附材料的孔、通道中往往被鈣、鎂等陽離子、水和有機物分子以及無機雜質所占據，孔通道被堵塞，活性位減少。因此，尋找合適的活化方法對吸附材料進行處理，以提高吸附材料的吸附性能成為必要。

發明內容

本發明公開一種天然氣吸附材料的活化處理方法，其特征在于活化經焙燒、酸處理、堿處理、鹽處理四道工序。每個工序為獨立實施，并且為后序操作提供基礎。在實際生產工藝中，可連續生產亦可間歇生產。

本發明的吸附材料不局限于炭基吸附材料，適應于天然沸石、分子篩、活性氧化鋁、活性炭、活性炭纖維、石墨烯、離子交換樹脂等吸附材料，尤其對沸石、活性炭吸附材料效果更佳。

本發明方法快速、簡便，工藝流程短，同時經過本發明活化處理后的吸附材料，具有如下特點：

(1)具有高的比表面積和發達的微孔結構；

(2)吸附容量大，在3.5MPa下，吸附材料具有100?(體積比)以上的天然氣有效存儲能力；

(3)吸附和脫附的速率快，當壓力下降到常壓時，吸附劑內殘留的“余氣”少；

(4)導熱性良好，使用壽命長，且能再生使用；

本發明通過以下方法實現：

首先，對經過預先制備的天然氣吸附材料進行高溫焙燒，焙燒的目的是清除材料孔穴和孔道的有機物等，焙燒溫度為300～890℃，時間為2-8小時；

其次，對焙燒后的天然氣吸附材料進行酸處理。酸處理工序所用酸為鹽酸、硝酸和氫氟酸的水溶液，所配得到酸溶液濃度為0.5～2.0?mol/L，酸處理時間為2.5-16小時。

經過酸處理以達到如下目的：

(1)?清除天然氣吸附材料孔穴和孔道的無機和有機雜質,?從而使孔穴和孔道得到疏通；

(2)?使半徑小的H⁺?置換半徑大的陽離子,?使孔道的有效空間拓寬；

(3)?增加吸附活性中心。

然后，對吸附材料進行堿處理。調配氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨的水溶液，配制的堿溶液濃度為0.5～2.5?mol/L，堿處理時間為3.5-16小時。此條件下，調整了吸附材料的微孔孔徑和孔道結構，改善了吸附材料的吸附性能。

最后，對吸附材料進行鹽處理。采用一定濃度的無機鹽，選用氯化鈉、氯化鉀、氯化銨、硫酸鈉、硫酸銨、硝酸鈉、硝酸銨配制鹽溶液，配得離子濃度分別為：Na⁺濃度為0.5～3.0?mol/L，K⁺濃度為1.0～4.0?mol/L，NH₄⁺濃度為0.2~2.5?mol/L，鹽處理時間為3.5-12小時。

具體實施方式

第一，選取20-100目的天然沸石進行焙燒，焙燒溫度為790℃，時間為8小時。

第二，對焙燒后的天然氣吸附材料進行酸處理。選用鹽酸、硝酸和氫氟酸的水溶液，所配得到酸溶液濃度為1.0?mol/L，酸處理時間為5小時。

第三，調配氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨的水溶液，配制的堿溶液濃度為2.5?mol/L，堿處理時間為5小時。

第四，選用氯化鈉、氯化鉀、氯化銨、硫酸鈉、硫酸銨、硝酸鈉、硝酸銨配制鹽溶液，配得離子濃度分別為：Na⁺濃度為3.0?mol/L，K⁺濃度為2.0?mol/L，NH₄⁺濃度為1.5?mol/L，鹽處理時間為10小時。