一种吸附材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种吸附材料及其制备方法和应用。所述吸附材料的制备方法，包括如下内容：（1）采用糖溶液对5A分子筛进行浸渍处理，浸渍处理后进行干燥、惰性气氛下焙烧；（2）步骤（1）所得物料进行含氮化合物溶液浸渍处理；步骤（2）浸渍处理后的物料经过干燥、焙烧后制得改性5A分子筛。所述方法制备的吸附剂具有吸附容量高、吸附速率快等诸多优点。

An adsorption material and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种吸附材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种吸附材料及其制备方法和应用，具体地说涉及一种高吸附容量的改性5A分子筛吸附材料及其制备方法和应用。
技术介绍
5A分子筛的主孔道是一个内部孔体积为0.776nm3的立方钠晶格，孔径大小约为0.5nm，可以允许分子直径小于0.5nm的分子通过。由于其择形吸附作用，5A分子筛被广泛用于各种石油原料中正构烷烃和非正构烃类的分离过程中，形成了气固吸附的固定床工艺和液固吸附的模拟移动床工艺。5A分子筛是选择性分离石脑油馏分中正构烷烃的高效吸附材料。石脑油由正构烷烃，异构烷烃、环烷烃及芳烃等多种烃类的混合物组成。对于蒸汽裂解乙烯而言，不同种类的烃对乙烯生成的贡献大小不同。正构烷烃的乙烯收率最高，其次是环烷烃、异构烷烃，而芳烃对乙烯生成无贡献。另一方面，作为催化重整原料，正构烷烃环化脱氢成芳烃的反应速度很慢，转化率低。因此采用5A分子筛吸附剂将石脑油中正构烷烃分析是充分利用石脑油的有效方法。国外UOP公司、Exxonmobil公司以5A分子筛为吸附剂开展了分离石脑油中的正构烷烃与非正构烃的研究工作，并取得了卓有成效的研究成果。华东理工大学基于分子管理的理念，开发了5A分子筛固定床吸附分离工艺，分别作为蒸汽裂解制乙烯和催化重整的原料，提高了石脑油的综合利用价值。CN103170304A公开一种涉及采用凹凸棒土制备直链烷烃吸附用5A分子筛的方法。将凹凸棒土在高温下煅烧，并用盐酸溶液浸泡处理后，与氢氧化钠水溶液充分溶解，将氢氧化钠和偏铝酸钠于水中充分溶解，将两种液体迅速混合，剧烈搅拌得到乳白色胶体，胶体在80-95℃下晶化4-6h后，冷却、过滤、洗涤至pH＜9，烘干，即得到4A分子筛原粉；最后将其与氯化钙溶液进行离子交换，得到5A分子筛。该5A分子筛对正癸烷的静态饱和吸附量可达0.0716g/g，对正十五烷的静态饱和吸附量可达0.123g/g。采用廉价易得的凹凸棒土资源制备5A分子筛，替代传统化学原料法，且该分子筛对直链烷烃具有良好的饱和吸附量。CN104045095A公开了一种5A分子筛的制备方法。将正硅酸乙酯加入氢氧化钠水溶液中，搅拌一段时间，将偏铝酸钠加入水中充分溶解，将两种液体迅速混合，剧烈搅拌得到乳白色胶体，胶体在80-95℃下晶化4-6h后，冷却、过滤、洗涤至pH＜9，烘干，即得到4A分子筛原粉；最后将其与氯化钙溶液进行离子交换，得到5A分子筛。该5A分子筛对正癸烷的静态饱和吸附量可达0.538g/g，对正十五烷的静态饱和吸附量可达0.647g/g。采用有机硅源正硅酸乙酯为硅源制备5A分子筛，替代无机硅源硅酸钠，使得5A分子筛的孔道具备多样性，该分子筛对直链烷烃具有良好的饱和吸附量。CN1530167A公开一种高性能变压吸附5A分子筛的制备方法，其包括如下工艺步骤：（1）80-90重量份的4A分子筛原粉与5-20重量份的高岭土类粘土混合，加入1-50重量份的添加剂植物纤维，在高速制粒机中造粒。（2）将造粒后的颗粒状中间产物根据产品细度要求进行筛分，烘干后经200℃-1000℃高温焙烧。（3）焙烧后的中间产物浸入4-25％（重量）的氢氧化钠溶液中进碱处理，洗涤后用2-20％（重量）的CaCl2溶液进行Ca2+交换，洗涤、烘干后将颗粒状产物在100℃-800℃进行二次焙烧，得高性能变压吸附5A分子筛产品。该方法制备的5A分子筛具有较大的吸附容量和较快的扩散速率，并具有较高的机械强度，用于变压吸附制氧，制氢及石油脱蜡等方面。CN106861614A公开了含有正构烷烃馏分油吸附分离的5A分子筛吸附剂及其制备方法，制备方法以聚季铵盐作为晶化合成软模板剂加入到硅源和铝源混合的溶胶体系中，水热合成具有微孔-介孔结构的多级孔4A分子筛；将上述4A分子筛脱除软模板剂后与粘结剂滚球成型为0.2～0.8mm粒径的小球，通过干燥、焙烧后进行钙离子交换、活化得到微孔-介孔结构的5A分子筛吸附剂；在上述吸附剂中5A分子筛的比例是90～97wt％，粘结剂的比例是3～10％。该方法合成的多级孔道5A分子筛在保持对正构烷烃具有较高平衡吸附量的同时，显著提高正构烷烃在分子筛内的扩散系数，从而提高吸附分离的速率。CN200510012550.6一种高吸附量沸石分子筛吸附剂的制备方法，属于沸石分子筛的制备及改性的
其特征在于是一种一氧化碳吸附量高的沸石分子筛吸附剂的制备方法，该方法是：将无粘结剂型体4A分子筛与氯化钙溶液进行离子交换达平衡后，经水洗、烘干，制得5A分子筛，然后用氢氧化钠或水玻璃的稀溶液浸渍，烘干活化后，获得一氧化碳吸附量高的改性5A分子筛吸附剂。本专利技术通过用碱性溶液浸渍的方法对5A分子筛进行改性可显著提高其对一氧化碳的吸附性能，经改性的吸附剂的吸附容量较改性前提高1％-15％。方法简单易行，耗费低廉，应用前景极其广泛。CN201510365330.5公开一种用于脱除异己烷中少量正己烷的改性5A分子筛，是指将待改性的5A分子筛利用草酸的乙醇溶液进行浸泡脱铝处理而得到改性5A分子筛。同时，本专利技术公开了改性5A分子筛在吸附正己烷后的再生方法。所述方法有益效果在于：1）改性5A分子筛具有更大的孔隙率，对正己烷的吸附量更大，因而能处理更多异己烷（含少量正己烷）；2）再生过程中水蒸汽置换法避免了直接高温减压脱附正己烷出现的局部温度过高而导致的积炭现象。综上所述，现有技术制备的5A分子筛吸附剂吸附容量、吸附速率及稳定性需要进一步提高，用碱性溶液或者草酸的乙醇溶液浸渍5A分子筛吸附剂进行改性处理，会对5A分子筛吸附剂的孔口有一定影响进而影响选择性吸附性能。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种吸附材料及其制备方法和应用。所述方法制备的吸附材料具有吸附容量高、吸附速率快等诸多优点。一种吸附材料的制备方法，包括如下内容：（1）采用糖溶液对5A分子筛进行浸渍处理，浸渍处理后进行干燥、惰性气氛下焙烧；（2）采用含氮化合物溶液浸渍处理步骤（1）所得物料；（3）步骤（2）浸渍处理后的物料经过干燥、焙烧后制得改性5A分子筛。上述方法中，所述5A分子筛可以为现有的商用产品，也可以按本领域技术人员熟知方法制备，如可以采用钙离子溶液同4A分子筛进行离子交换制得5A分子筛。5A分子筛可以根据使用的需要制成或选取适宜的颗粒形态，如制成条形、片形、柱形、球形等，优选为球形。成形可以按本领域一般知识进行。上述方法中，所述糖溶液为糖的水溶液，糖溶液中糖的质量浓度为5%～35%，优选10%～25%，所述糖为果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖中的一种或几种。上述方法中，所述浸渍可以采用过体积浸渍或等体积浸渍，一次浸渍或多次浸渍均可。浸渍后干燥温度为90～150℃，干燥时间为0.5～6h，优选在110～140℃下干燥1～4h。焙烧在氮气保护下280～500℃下焙烧2～15小时，优选在300～450℃下焙烧4～10小时。上述方法中，所述含氮化合物溶液浸渍处理条件为在80～250℃条件下，优选120～180℃条件下，用质量含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吸附材料的制备方法，其特征在于：包括如下内容：/n（1）采用糖溶液对5A分子筛进行浸渍处理，浸渍处理后进行干燥、惰性气氛下焙烧；/n（2）采用含氮化合物溶液浸渍处理步骤（1）所得物料；/n步骤（2）浸渍处理后的物料经过干燥、焙烧后制得改性5A分子筛。/n

【技术特征摘要】
1.一种吸附材料的制备方法，其特征在于：包括如下内容：
（1）采用糖溶液对5A分子筛进行浸渍处理，浸渍处理后进行干燥、惰性气氛下焙烧；
（2）采用含氮化合物溶液浸渍处理步骤（1）所得物料；
步骤（2）浸渍处理后的物料经过干燥、焙烧后制得改性5A分子筛。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述5A分子筛为现有的商用产品或者按本领域技术人员熟知方法制备。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：5A分子筛为条形、片形、柱形或球形中的一种。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述糖溶液为糖的水溶液，糖溶液中糖的质量浓度为5%～35%。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：糖溶液中糖的质量浓度为10%～25%。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述糖为果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖中的一种或几种。


7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）浸渍后干燥温度为90～150℃，干燥时间为0.5～6h；焙烧在氮气保护下280～500℃下焙烧2～15小时。


8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤（1）浸渍后干燥为110～140℃下干燥1～4h，焙烧在氮气保护下300～450℃下焙烧4～10小时。


9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中的浸渍采用过体浸渍或等体积浸渍。


10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述含氮化合物溶液浸渍处理条件为在80～250℃条件下，用质量含量为1～50%含氮化合物溶液浸渍处理0.5～20h，含氮化合物溶液与5A分子筛的质量比为50:1～2:1。


11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述含氮化合物溶液浸渍处理条件为在120～180℃条件下，用质量含量为5～30%含氮化合物溶液浸渍处理1～10...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海洋，李杰，张信伟，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11