[發明專利]一種HEU型分子篩的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201611188173.6
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN106622117B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 余成磊;魏渝偉;王勇兵
• 申請（專利權）人: 洛陽建龍微納新材料股份有限公司
• 主分類號: B01J20/18
• 分類號: B01J20/18;C10L3/10;B01D53/02;B01J20/30
• 代理公司: 河南廣文律師事務所 41124
• 代理人: 王自剛

本發明介紹了一種HEU型分子篩的制備方法及其應用，第一步采用K離子進行完全交換；然后進行Na交換，Ca與Mg放在最后進行交換；控制交換條件使得以氧化物折算的各離子的摩爾比例為K₂O：15?35%，Na₂O：20?45%，MgO：15?45%；CaO：15?35%；最后得到K/Na/Mg/Ca?HEU原粉。本發明制備的HEU分子篩吸附劑，因為其精準的孔道控制和對O₂較強的離子作用力，在低壓（≦0.1MPa）下便具有優異的O₂/CH₄分離能力，使動力學分離O₂/CH₄成為可能；利用K，Na，Mg，Ca對O₂的作用力區別，調整吸附劑對O₂的作用力，使其動態吸附容量達到最大。

技術領域

本發明涉及一種分子篩材料制備領域技術，特別是一種HEU型分子篩的制備方法及其應用。

背景技術

我國是煤層氣產量大國，但因為甲烷含量低，含氧量高等原因，大量煤層氣做為廢氣直接排空。這不僅造成資源浪費，還造成嚴重的環保問題。煤層氣中的氧氣脫除問題一直是煤層氣安全利用的關鍵問題。現有煤層氣中氧氣脫除主要集中于催化法與深冷法，這兩種方法工藝較成熟，但面臨著催化劑成本高，能耗高，工藝復雜等問題，適用范圍有限。對于眾多的氣量較小、連續性較差的煤礦，需要尋找一種更經濟的解決方案。

PSA/VPSA的快速發展提供了一種新的可能，但做為核心的O₂/CH₄分離吸附劑至今未見報導，特別是低壓分離O₂/CH₄的吸附劑。

國內的一些機構做了一些研究：

一、天津大學研究使用碳分子篩（CMS）來分離O₂/CH₄：利用O₂/CH₄的動力學直徑的差異（O₂為0.346nm，CH₄為0.382nm）和碳分子篩孔徑可調的原理，采用微孔發達的碳分子篩對O₂/CH₄進行動力學分離_。研究發現：碳分子篩在低壓（0.1MPa）時O₂/CH₄分離效果不理想，高壓時有所改善。

二、四川達科特公司的專利“103861422A”，采用三段串聯法的濃縮煤層氣。其中脫氧工段采用PSA工藝，必須將原料氣進行加壓至≦3.0MPa，說明其脫氧吸附劑可能與碳分子篩一樣，只有在高壓下才有很好的O₂/CH₄分離效果。

CH₄在常壓下的爆炸極限為5%-15%，壓力增加時，爆炸上限會大幅上升：壓力為0.5MPa時爆炸上限約為30%；壓力上升的同時，溫度也會升高，則爆炸上下限會同時線性放寬。因此對于煤層氣來說，增加壓力會使安全系數降低，特別是低濃度煤層氣，安全系數可能無法滿足生產輸送的要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種HEU型分子篩的制備方法及其應用，利用HEU分子篩通過水熱法進行多離子混合交換，調節其孔徑大小及離子作用力，使其在低壓（≦0.1MPa）下便具有優異的O₂/CH₄分離能力。HEU型分子篩，即片沸石和斜發沸石分子篩。

為了實現解決上述技術問題的目的，本發明采用了如下技術方案：

一種HEU型分子篩的制備方法，其中HEU原粉為人工合成HEU型分子篩，分子量按照800計算；包括如下過程：