[發明專利]一種變壓吸附分離甲烷氮氣用的復合吸附劑的制備方法

在審

• 申請號: 201711053911.0
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN107754759A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 王絢
• 申請（專利權）人: 煙臺智本知識產權運營管理有限公司
• 主分類號: B01J20/18
• 分類號: B01J20/18;B01J20/30;B01D53/047;C10L3/10
• 代理公司: 煙臺上禾知識產權代理事務所(普通合伙)37234
• 代理人: 齊素立

技術領域

本申請是針對申請號為201610195148.4，申請日為2016年3月31日，名稱為“一種變壓吸附分離甲烷氮氣用的X型分子篩/LDHs復合吸附劑的制備方法”的發明專利申請的分案申請。

本發明涉及一種吸附劑的制備方法，尤其涉及一種吸附分離甲烷氮氣用的復合吸附劑的制備方法，屬于吸附劑制備技術領域。

背景技術

甲烷是高效潔凈的能源和重要的化工原料，從煤層氣、天然氣、油田氣等中分離提純甲烷，對于保護生態環境和緩解能源危機都具有積極意義。煤層氣、天然氣油田氣等的主要組成是CO₂、CH₄和N₂等，CO₂與CH₄分子的物理性質差別大，易于分離，但N₂與CH₄的臨界溫度都很低，二者物理性質相近，動力學直徑相近，不易分離，所以分離甲烷的關鍵是CH₄與氮氣的有效分離。

近年來，變壓吸附(pressure swing absorption,PSA)工藝以操作靈活方便、投資少、性能好的優勢，成為了濃縮甲烷/氮氣的最受關注的技術。影響PSA分離甲烷/氮氣非常關鍵的因素是吸附劑，對其吸附劑的開發一直受到全世界的關注，目前所采用的吸附劑一般較難滿足甲烷/氮氣的吸附選擇性分離要求。活性炭是最為重要應用廣泛的吸附劑，但是針對甲烷/氮氣分離的活性炭吸附劑研發還很少，目前還沒有專門針對該體系的活性炭吸附劑產品。

發明內容

本發明針對甲烷氮氣PSA分離中吸附劑存在的不足，提供一種變壓吸附分離甲烷氮氣用的X型分子篩/LDHs復合吸附劑的制備方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種變壓吸附分離甲烷氮氣用的X型分子篩/LDHs復合吸附劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)LDHs的制備：將可溶性的鎂鹽和鋁鹽置于去離子水中溶解配制成總濃度為0.5mol/L的溶液A，在不斷攪拌條件下將堿溶液B逐滴加入溶液A中，在此過程中保持溶液pH值9～10，堿溶液B滴加完畢后繼續攪拌陳化3～5小時，過濾，反復洗滌至中性，將所得產品置于80～100℃的烘箱中6～10小時制成溶膠；

2)X型分子篩的修飾：將粒徑在0.1～1μm的NaX型分子篩加入到陰離子聚電解質或陰離子表面活性劑的水溶液中，超聲波處理1～3小時，之后于50～70℃水浴中攪拌條件下反應4～10小時，所述陰離子聚電解質或陰離子表面活性劑的水溶液濃度為1～10g/L，所述NaX型分子篩與陰離子聚電解質或陰離子表面活性劑的重量比為1：(0.01～0.1)，反應完后離心分離去除未反應的陰離子聚電解質或陰離子表面活性劑，得到表面帶有負電荷的X型分子篩；

3)X型分子篩/LDHs復合吸附劑的制備：將步驟2)中所得的X型分子篩加入步驟1)所得的溶膠中，NaX型分子篩與溶膠的重量比為1：(20～30)，后將二者的混合物置于50～70℃水浴中攪拌條件下進行離子交換反應，反應時間6～8小時，反應完畢后抽濾洗滌，干燥，得X型分子篩/LDHs復合吸附劑。

進一步，步驟1)中所述鋁鹽和鎂鹽為硝酸鋁和硝酸鎂，所述堿溶液為氫氧化鈉溶液。

進一步，步驟2)中所述的陰離子聚電解質為聚苯乙烯磺酸鈉、木質素磺酸鈉中的一種或多種，所述的陰離子表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉。

本發明的有益效果是：

1)將經陰離子修飾后帶負電荷的X型分子篩插層進LDHs層間，既利用了X型分子篩的吸附作用，同時由于X型分子篩與LDHs層板間的靜電作用，改變了X型分子篩本身的電荷分布，因而大大增強了X型分子篩在PSA工藝中對N₂的吸附效果；

2)整個制備過程反應條件溫和，操作簡單，易于實現。

本發明還要求保護上述制備方法所得的用于變壓吸附分離甲烷/氮氣用的X型分子篩/LDHs復合吸附劑及其在變壓吸附分離甲烷/氮氣中的應用。

具體實施方式

以下結合實例對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。

實施例1：

一種變壓吸附分離甲烷氮氣用的X型分子篩/LDHs復合吸附劑的制備方法，包括如下步驟：