一种改性13X分子筛及其制备方法和应用与流程

本发明涉及分子筛，具体涉及一种改性13x分子筛及其制备方法和应用。

背景技术：

1、甲烷(ch4)，可作为燃料，如天然气和煤气，广泛应用于民用和工业中；也可作为化工原料，可以用来生产乙炔、氢气、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、四氯化碳和氢氰酸等；此外，甲烷是一种温室效应显著的温室气体，ch4为co2分子温室效应的21倍，对臭氧层破坏能力是二氧化碳的7倍，将ch4排放到大气中，一方面造成了资源的严重浪费，另一方面导致温室效应。因此，对油田气(oil field gas)、煤层气(coalbed methane， cbm)和填埋气体(landfill gas,lfg)等资源中ch4的利用，具有节能和环保的双重意义。

2、为了浓缩利用低ch4浓度的资源，目前开发和研究的技术主要有膜分离技术、低温深冷分离技术和变压吸附分离技术等。其中，变压吸附技术(psa)是一种新型气体吸附分离技术，具有设备简单、操作灵活、维护简便、运行能耗低、投资少性能好等优势，被认为是最可能实现充分利用ch4资源的气体分离技术。

3、psa的核心在于其中的吸附剂，吸附剂的性能决定了其能否实现混合气体的分离以及分离的效果。理论上，煤层气、天然气油田气等的主要组成是co2、ch4和n2等，co2和ch4分子的物理性质差别大，易于分离，但n2和ch4的临界温度都很低，二者物理性质相近，动力学直径相近，不易分离，因此，ch4气体分离的核心技术是在于ch4与n2的有效分离。

4、x型分子筛是指具有x型晶体结构的分子筛，其中，13x分子筛的孔径为可以吸附小于的任何分子，可用于催化剂载体、水和二氧化碳共吸附、水和硫化氢气体共吸附，主要用于应用于医药和空气压缩系统的干燥。将13x分子筛用于psa时，其吸附效果不佳， ch4与n2的分离比也不高.

5、因此，如何提供一种能够解决上述弊端的分子筛便成为了本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题在于提供一种改性13x分子筛的制备方法，包括如下步骤：采用聚乙烯醇溶液对13x分子筛进行浸渍，之后进行固液分离，对分离后的固体进行干燥，得到所述改性13x分子筛。

2、作为优选，所述聚乙烯醇的平均分子量为25000～120000。

3、作为优选，所述聚乙烯醇的平均分子量为50000～100000。

4、作为优选，所述聚乙烯醇的平均分子量为75000。

5、作为优选，所述聚乙烯醇溶液的浓度为0.005～20wt％。

6、作为优选，所述聚乙烯醇溶液的浓度为0.05～15wt％。

7、作为优选，所述聚乙烯醇溶液的浓度为0.5～10wt％。

8、作为优选，所述聚乙烯醇溶液的浓度为0.5wt％或者1wt％或者5wt％或者9wt％。

9、作为优选，所述聚乙烯醇溶液的溶剂为水或者有机溶剂，为所述有机溶剂时，所述有机溶剂为乙醇、丙酮、苯、甲苯、氯苯、环己烷、乙酸乙酯、丙三醇、环氧丙烷、二甲基亚砜中的任一种或着不少于任意二种的混合形成。

10、作为优选，所述浸渍为等体积浸渍或过量浸渍。

11、作为优选，分离后的所述固体于60～200℃进行干燥。

12、作为优选，分离后的所述固体于80℃进行干燥。

13、本发明提供的改性13x分子筛的制备方法，用聚乙烯醇可对13x 分子筛的孔径进行调整，达到调节孔径的作用，使其在分离气体时，产生形选的作用，特别是在分离(n2+o2)/ch4时，ch4的分子动力学直径为0.38nm，n2的分子动力学直径为0.364nm，氧气的动力学直径为0.346nm，分子筛可选择性吸附n2和o2，而对ch4的吸附量低，达到分离混合气体的目的。该改性分子筛在分离n2/ch4时，与未改性相比，甲烷吸附量急剧降低，从而可有效地分离提纯甲烷，分离比高，甲烷的收率高。

14、作为优选，为了产生较佳的调孔作用，改变不同气体组分在吸附剂孔内扩散系数和传质速率，聚乙烯醇的平均分子量为25000～ 120000，较为优选的，聚乙烯醇的平均分子量为50000～100000，更优选的，聚乙烯醇的平均分子量为75000。

15、作为优选，限定了聚乙烯醇溶液的浓度，对于改性效果较好。

16、作为优选，为了充分浸渍，浸渍为等体积浸渍或过量浸渍。

17、本发明采用特定的高分子对13x分子筛进行浸渍改性，成功制备得到聚乙烯醇改性x型分子筛，其制备方法简单可控，能耗低，成本低，且得到的改性分子筛，可作为n2/ch4、o2/ch4或n2/o2的选择性吸附剂，尤其是在分离n2/ch4时，ch4的吸附量极低，氮气甲烷的分离比大，也可应用在煤层气、油田气或填埋气中提纯甲烷。

技术特征：

1.一种改性13x分子筛的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：采用聚乙烯醇溶液对13x分子筛进行浸渍，之后进行固液分离，对分离后的固体进行干燥，得到所述改性13x分子筛。

2.根据权利要求1所述的改性13x分子筛的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的平均分子量为25000～120000。

3.根据权利要求2所述的改性13x分子筛的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的平均分子量为50000～100000。

4.根据权利要求3所述的改性13x分子筛的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的平均分子量为75000。

5.根据权利要求1所述的改性13x分子筛的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液的浓度为0.005～20wt％。

6.根据权利要求5所述的改性13x分子筛的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液的浓度为0.05～15wt％。

7.根据权利要求6所述的改性13x分子筛的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液的浓度为0.5～10wt％。

8.根据权利要求7所述的改性13x分子筛的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液的浓度为0.5wt％或者1wt％或者5wt％或者9wt％。

9.根据权利要求1所述的改性13x分子筛的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液的溶剂为水或者有机溶剂，为所述有机溶剂时，所述有机溶剂为乙醇、丙酮、苯、甲苯、氯苯、环己烷、乙酸乙酯、丙三醇、环氧丙烷、二甲基亚砜中的任一种或着不少于任意二种的混合形成。

10.根据权利要求1所述的改性13x分子筛的制备方法，其特征在于，所述浸渍为等体积浸渍或过量浸渍。

11.根据权利要求1所述的改性13x分子筛的制备方法，其特征在于，分离后的所述固体于60～200℃进行干燥。

12.根据权利要求11所述的改性13x分子筛的制备方法，其特征在于，分离后的所述固体于80℃进行干燥。

13.一种改性13x分子筛，其特征在于，采用权利要求1-12任一所述制备方法制备形成。

14.权利要求13所述的改性13x分子筛作为n2和ch4中选择性吸附n2的用途或者o2和ch4中选择性吸附o2的用途或者n2和o2中选择性吸附o2的应用。

技术总结
本发明公开了一种改性13X分子筛的制备方法，包括如下步骤：采用聚乙烯醇溶液对13X分子筛进行浸渍，之后进行固液分离，对分离后的固体进行干燥，得到所述改性13X分子筛。

技术研发人员：赵毅,常小虎,战征,叶帆,赵德银,周勇,钟荣强,汤晟,黎志敏,王海峰,张菁,孙彪,刘冀宁
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16