用于气体分离的吸附剂的选择性活化制造技术

提供了用于改善使用吸附剂如8元环沸石吸附剂或DDR型沸石吸附剂分离气相料流的系统和方法。合适的气相料流可包含至少一种烃如甲烷或含至少一个饱和碳-碳键的烃，和至少一种额外组分如CO2或N2。通过用一种或多种阻隔化合物选择性活化所述吸附剂而改善所述吸附剂的选择性。据信所述阻隔化合物的存在改变了潜在吸附物进入和/或在所述吸附剂的孔中运动的相对能力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
描述了用于使用吸附剂材料实施气体分离的体系和方法。专利技术背景从气相料流中除去污染物或杂质是石油和天然气加工中通常遇到的过程。例如，除所需的CH4之外，许多天然气料流包含至少一些CO2。此外，许多炼油工艺产生包含各种在标准温度和压力为气体的物质，例如CH4和CO2的气相出料。对包含CH4的气相料流实施分离可允许在受控条件下除去杂质和/或稀释剂如CO2或N2。然后，可将该类杂质或稀释剂导至其他工艺，例如导至降低温室气体耗散至环境中的其他应用中。美国公开专利申请2008/0282885描述了使用变动吸附(swing adsorption)方法除去CO2、N2或H2S的体系和方法。一种可用于该变动吸附方法中的吸附剂为8元环沸石，如DDR型沸石。美国专利7,255,725描述了一种包含碳的多孔无机膜以及一种使用该膜的方法。在适于通过化学反应在无机膜上沉积碳的温度和时间条件下，用烃类进料处理无碳多孔无机膜(例如沸石)。然后，在实施膜分离之前，将所述含碳膜在高于沉积温度的温度下保持一段时间。描述了所述膜可用于从烃进料中分离不可冷凝的气体，例如CO2、CH4或H2。国际公开专利WO2006/017557描述了用于高选择性分离的膜。在煅烧后，用改性剂如氨处理分子筛膜如SAPO-34。描述了该经处理的膜适于改善CO2与CH4的膜分离，其中降低了通过该膜的渗透物中的CH4量。作为其他改性剂描述了与沸石的酸位点反应的硅烷和/或胺，以及极性化合物如乙醇。专利技术简述在一个方面中，提供了一种实施气体分离的方法。所述方法包括使含8元环沸石或其他8元环微孔材料的吸附剂或膜与阻隔化合物在有效选择性活化(selectivate)所述吸附剂或膜的条件下接触，其中所述阻隔化合物具有至少约的最小尺寸和约或更小的最大尺寸；使经选择性活化的吸附剂或膜与包含第一组分和第二组分的输入气体料流接触，从而形成相对于所述输入气体料流富含第一组分的第一气体料流；并收集相对于所述输入气体料流富含第二组分的第二气体料流。在另一方面中，提供了一种在变动吸附器单元中实施气体分离的方法。所述方法包括使包含8元环沸石或其他8元环微孔材料的吸附剂在变动吸附器单元中在有效选择性活化所述吸附剂的条件下与阻隔化合物接触，其中所述8元环沸石为DDR型沸石、ZSM-58、Sigma-1或其组合；使经选择性活化的吸附剂与包含第一组份和第二组分的输入气体料流接触，从而形成相对于所述输入气体料流富含第一组分的输出气体料流，其中所述经选择性活化的吸附剂在接触期间吸附至少一部分第二组分；使至少一部分吸附的第二组分解吸，从而形成经解吸的第二组分部分；和收集包含至少一部分经解吸的第二组分部分的气体料流，其中所述气体料流相对于所述输入气体料流富含第二组分。在又一方面中，提供了一种在变动吸附器单元中实施气体分离的方法。所述方法包括使包含微孔材料的吸附剂在变动吸附器单元中在有效选择性活化所述吸附剂的条件下与阻隔化合物接触，其中所述微孔材料具有特征在于可沿所述孔中任意方向扩散的最大硬质球的第一尺寸的孔，且所述阻隔化合物具有代表该化合物的最小尺寸的第二尺寸，其中第二尺寸比第一尺寸大10-60％；使经选择性活化的吸附剂与包含第一组分和第二组分的输入气体料流接触，从而形成相对于所述输入气体料流富含第一组分的输出气体料流，其中所述经选择性活化的吸附剂在接触期间吸附至少一部分第二组分；使至少一部分吸附的第二组分解吸，从而形成经解吸的第二组分部分；和收集包含至少一部分经解吸的第二组分部分的气体料流，其中所述气体料流相对于所述输入气体料流富含第二组分。附图简介图1和2显示了在各种条件下气体扩散的零柱长色谱法结果。图3显示了各种条件下的CO2吸附等温线。图4和5显示了在各种条件下气体扩散的零柱长色谱法结果。图6显示了各种条件下的CO2吸附等温线。图7显示了相对于非钝化吸附剂的平衡吸附，经选择性钝化的吸附剂随时间变化的工作容量。图8显示了各种烷烃在30℃下的扩散系数。实施方案的详细描述综述在各个方面中，提供了用于使用吸附剂如动力学选择性吸附剂改善气相料流的分离的体系和方法。在本文的讨论中，动力学选择性吸附剂是指就至少第一化合物相对于至少第二化合物的传输速率而言具有不同扩散系数的吸附剂。合适吸附剂的实例为8元环沸石吸附剂，例如DDR型沸石。合适的气相料流可包含至少一种烃如甲烷，或含至少一个饱和碳-碳键的(气态)烃，和至少一种额外组分如CO2或N2。不希望被任何具体理论所束缚，据信吸附剂的选择性可通过插入(或至少堵塞)吸附剂材料的孔结构的阻隔化合物改善。通过进入(堵塞)孔结构，所述阻隔化合物可影响可用于使潜在吸附物进入吸附剂材料的有效孔口面积和/或孔体积。因此，尽管两种潜在吸附物可能具有适于吸附至吸附剂孔网络中的尺寸，然而阻隔化合物的存在可改变不同潜在吸附物进入和/或在吸附剂孔内运动的相对能力。任选地，所述阻隔化合物也可有助于在吸附剂表面上形成层。该任选的阻隔化合物层也可改变潜在吸附物进入(堵塞)吸附剂材料的孔的能力。进一步指出的是，尽管上述说明涉及改变化合物进入吸附物的动力学，然而类似的方法可用于改变化合物进入膜，例如基于8元环沸石结构的膜中的动力学。更一般地，适于分离气相料流的吸附剂可包括微孔材料(包括沸石)如SAPO材料，或者在沸石型骨架结构中包含除Si和Al之外的骨架原子的其他类型的结构。此外，包含具有其他环尺寸的骨架的微孔材料(包括沸石)可形成合适的吸附剂，例如具有10元环结构、12元环结构或具有其他数量原子的环的结构的沸石或其他微孔材料。优选地，所述阻隔化合物可改变分子物质进入吸附剂(或膜)的孔的动力学，同时对其他目标分子物质的吸附(和/或膜传输)具有降低或最小的影响。这可允许保持所需吸附物化合物的吸附速率，同时改善对不同化合物的吸附而言的吸附选择性。在其他实施方案中，可通过阻隔化合物改变所需吸附物和其他化合物的进入动力学，其中所需吸附物的动力学变化小于其他化合物的动力学变化，从而可有利地改善对优先吸附所需吸附物化合物的选择性。例如，CH4和C2H6为吸附动力学可由于特定阻隔化合物的存在而受到影响的化合物的实例。N2和CO2为由于特定阻隔化合物的存在而经历降低和/或最小的吸附动力学影响的化合物的实例。因此，N2和CO2代表潜在的所需吸附物化合物。在变动吸附和膜分离方法中，使用阻隔化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实施气体分离的方法，包括：使包含8元环沸石或8元环微孔材料的吸附剂或膜与阻隔化合物在有效选择性活化所述吸附剂或膜的条件下接触，其中所述阻隔化合物具有对8元环沸石或者8元环微孔材料而言为约4.05‑约的最小尺寸和约或更小的最大尺寸；使经选择性活化的吸附剂或膜与包含第一组分和第二组分的输入气体料流反应，从而形成相对于输入气体料流富含第一组分的第一气体料流；和收集相对于输入气体料流富含第二组分的第二气体料流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.06 US 61/734,007;2012.12.06 US 61/734,010;1.一种实施气体分离的方法，包括：
使包含8元环沸石或8元环微孔材料的吸附剂或膜与阻隔化合物在有效
选择性活化所述吸附剂或膜的条件下接触，其中所述阻隔化合物具有对8
元环沸石或者8元环微孔材料而言为约4.05-约的最小尺寸和约或
更小的最大尺寸；
使经选择性活化的吸附剂或膜与包含第一组分和第二组分的输入气体
料流反应，从而形成相对于输入气体料流富含第一组分的第一气体料流；
和
收集相对于输入气体料流富含第二组分的第二气体料流。
2.根据权利要求1的方法，其中所述8元环沸石为DDR型沸石、
Sigma-1、ZSM-58或其组合。
3.根据上述权利要求中任一项的方法，其中所述阻隔化合物为二醇、
胺、醇、烷烃、含硫化合物或其组合，其中所述阻隔化合物具有至少50g/mol
的分子量。
4.根据上述权利要求中任一项的方法，其中所述阻隔化合物为乙二
醇、三甘醇、甲基二乙基胺、二甲基乙基胺、二甲基二硅烷、正己烷、2-
辛醇或其组合。
5.根据权利要求1的方法，其中第一组分包含或者为CH4。
6.根据上述权利要求中任一项的方法，其中所述第二组分包含或者为
CO2、N2或其组合。
7.根据权利要求1的方法，其中所述吸附剂或膜与阻隔化合物接触的
有效条件包括约50-约350℃的温度和约100psig(约690kPag)至约
2000psig(约13.8MPag)的总压，其中堵塞化合物以液体或者具有至少约
10％饱和蒸气压的堵塞化合物分压的气体形式存在。
8.根据权利要求7的方法，其中所述吸附剂或膜与阻隔化合物接触的
有效条件包括至少约150℃，例如至少约250℃的温度。
9.根据上述权利要求中任一项的方法，其中经选择性活化的吸附剂与

\t输入气体料流的接触...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·W·戴克曼，P·I·拉维科维奇，P·卡马克迪，C·允，
申请(专利权)人：埃克森美孚研究工程公司，
类型：发明
国别省市：美国;US