[發明專利]基于鈦硅分子篩的吸附劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010760349.0
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111871366B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 沈俊;趙燕
• 申請（專利權）人: 寧夏博實科技有限公司
• 主分類號: B01J20/18
• 分類號: B01J20/18;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司 51226
• 代理人: 張徭堯;武森濤

本發明涉及基于鈦硅分子篩的吸附劑及其制備方法和應用，屬于吸附劑技術領域。本發明解決的技術問題是提供一種基于鈦硅分子篩的吸附劑的制備方法。該方法包括如下步驟：采用有機溶液對鈦硅分子篩進行浸漬后，固液分離，固體干燥，即得；其中，所述有機溶液中含有對甲苯磺酸和聚乙二醇，且對甲苯磺酸和聚乙二醇的重量比為1:2～18。本發明采用對甲苯磺酸和聚乙二醇對鈦硅分子篩進行浸漬改性，成功制備得到基于鈦硅分子篩的吸附劑，其制備方法簡單可控，能耗低，成本低，且得到的改性分子篩，可作為N₂/CH₄、O₂/CH₄或N₂/O₂的選擇性吸附劑，尤其是在分離N₂/CH₄時，CH₄的吸附量極低，氮氣甲烷的分離比大，也可應用在煤層氣、油田氣或填埋氣中提純甲烷。

技術領域

本發明涉及基于鈦硅分子篩的吸附劑及其制備方法和應用，屬于吸附劑技術領域。

背景技術

甲烷(CH₄)，可作為燃料，如天然氣和煤氣，廣泛應用于民用和工業中；也可作為化工原料，可以用來生產乙炔、氫氣、合成氨、碳黑、硝氯基甲烷、二硫化碳、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氫氰酸等；此外，甲烷是一種溫室效應顯著的溫室氣體，CH₄為CO₂分子溫室效應的21倍，對臭氧層破壞能力是二氧化碳的7倍，將CH₄排放到大氣中，一方面造成了資源的嚴重浪費，另一方面導致溫室效應。因此，對油田氣(oil field gas)、煤層氣(Coalbed methane，CBM)和填埋氣體(landfill gas,LFG)等資源中CH₄的利用，具有節能和環保的雙重意義。

為了濃縮利用低CH₄濃度的資源，目前開發和研究的技術主要有膜分離技術、低溫深冷分離技術和變壓吸附分離技術等。其中，變壓吸附技術(PSA)是一種新型氣體吸附分離技術，具有設備簡單、操作靈活、維護簡便、運行能耗低、投資少性能好等優勢，被認為是最可能實現充分利用CH₄資源的氣體分離技術。

PSA的核心在于其中的吸附劑，吸附劑的性能決定了其能否實現混合氣體的分離以及分離的效果。理論上，煤層氣、天然氣油田氣等的主要組成是CO₂、CH₄和N₂等，CO₂和CH₄分子的物理性質差別大，易于分離，但N₂和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，因此，CH₄氣體分離的核心技術是在于CH₄與N₂的有效分離。

自1983年Taramasso報道了TS-1分子篩的合成工作以來，鈦硅分子篩已經得到了廣泛地研究，各種鈦硅分子篩的報道接踵而至，其中，微孔結構的鈦硅分子篩也由最初的TS-1發展到TS-2、Ti-β、Ti-MOR、Ti-MWW、Ti-ZSM-11等多種類型。鈦硅分子篩因其表面酸性和分子大小的孔道尺寸，在吸附劑領域有廣泛地應用。但是，在CH₄與N₂的分離中，鈦硅分子篩的分離效率不高，需要對其進行改進。

發明內容

本發明的目的是通過對鈦硅分子篩進行改性，得到一種基于鈦硅分子篩的吸附劑，從而降低其對甲烷的吸附量，有效地分離氮氣與甲烷。

本發明解決的第一個技術問題是提供一種基于鈦硅分子篩的吸附劑的制備方法。

本發明基于鈦硅分子篩的吸附劑的制備方法，包括如下步驟：采用有機溶液對鈦硅分子篩進行浸漬后，固液分離，固體干燥，得到基于鈦硅分子篩的吸附劑；其中，所述有機溶液中含有對甲苯磺酸和聚乙二醇，且對甲苯磺酸和聚乙二醇的重量比為1:2～18。