一种微孔分子筛在正丁烷异丁烷吸附分离中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种微孔分子筛在正丁烷异丁烷吸附分离中的应用。其中，所述微孔分子筛为具有CHA型拓扑结构的SSZ‑13分子筛，所述SSZ‑13分子筛的结构由AlO

【技术实现步骤摘要】
一种微孔分子筛在正丁烷异丁烷吸附分离中的应用
本专利技术属于石油化工领域，涉及一种微孔分子筛在正丁烷异丁烷吸附分离中的应用，具体涉及一种用于正丁烷异丁烷的分离材料及吸附分离方法。
技术介绍
石油炼制过程中产生大量的C4烃类(正丁烷和异丁烷)，如何充分合理利用这些副产物资源，引起了人们的强烈关注，并且轻质烃类的分离是在石油、天然气和燃料工业能量密集和要求最高的工艺过程之一。主要是从支链和环状链烷烃中分离正链烷烃(正丁烷、正戊烷)可以在炼油厂生产出高效的原料，即获得高辛烷值的汽油或高十六烷值的柴油。实际情况中，汽油型燃料的辛烷值与发动机的性能是直接相关的，通常将具有较高辛烷值的支化异构体添加到汽油中，而不太有价值的线型异构体被除去。相反，在柴油燃料情况下，直链烷烃却是柴油的必要成分，因此，支链烷烃与直链烷烃的选择性分离是很重要的。同时，将C4烃类加工成烷基化油和车用的液化汽油等各种各样的液体燃料或添加剂其实具有很高的应用价值。目前主要采用传统精馏法方法分离，然而由于正丁烷(沸点，-0.5℃和异丁烷(沸点，-11.73℃)的沸点接近(只相差约10℃)，导致采用精馏的方法分离正丁烷和异丁烷的过程非常耗能。因此，需要研究环保型的新技术分离正丁烷和异丁烷。
技术实现思路
针对上述技术现状，本专利技术的主要目的在于提供一种微孔分子筛在正丁烷异丁烷吸附分离中的应用，从而克服了现有技术中的不足。本专利技术的另一目的在于提供一种正丁烷/异丁烷吸附分离材料及吸附分离方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种微孔分子筛在正丁烷异丁烷吸附分离中的应用，所述微孔分子筛为具有CHA型拓扑结构的SSZ-13分子筛，所述SSZ-13分子筛的结构由AlO4和SiO4四面体通过氧原子首尾相接，有序地排列成具有八元环结构的椭球形笼和三维交叉孔道结构。进一步地，所述SSZ-13分子筛具有正丁烷、异丁烷分离性能，所述正丁烷/异丁烷吸附分离材料至少能够选择性吸附正丁烷，而不吸附异丁烷。进一步地，所述SSZ-13分子筛的骨架中含有Al原子，从而具有负电荷，所述SSZ-13分子筛的骨架负电荷的平衡离子包括但不限于Na+、NH4+、H+、Fe3+或Cu2+等。本专利技术实施例还提供了一种正丁烷/异丁烷吸附分离材料，所述正丁烷/异丁烷吸附分离材料为具有CHA型拓扑结构的SSZ-13分子筛，所述SSZ-13分子筛的结构由AlO4和SiO4四面体通过氧原子首尾相接，有序地排列成具有八元环结构的椭球形笼和三维交叉孔道结构；所述正丁烷/异丁烷吸附分离材料具有正丁烷、异丁烷分离性能，所述正丁烷/异丁烷吸附分离材料至少能够选择性吸附正丁烷，而不吸附异丁烷。本专利技术实施例还提供了一种正丁烷/异丁烷吸附分离装置，所述装置内填充有包含所述正丁烷/异丁烷吸附分离材料的填充物。本专利技术实施例还提供了一种吸附分离正丁烷与异丁烷的方法，其包括：将包含正丁烷和异丁烷的混合气体通入所述正丁烷/异丁烷吸附分离装置中，使混合气体中的正丁烷被所述正丁烷/异丁烷吸附分离装置中的SSZ-13分子筛完全吸附，从而实现正丁烷和异丁烷的高效分离。与现有技术相比，本专利技术采用SSZ-13分子筛作为吸附材料分离正丁烷/异丁烷混合物，至少具有如下预料不到的有益效果：1)本专利技术提供的SSZ-13分子筛能够选择性大量吸附正丁烷，而基本不吸附异丁烷，从而可以通过将SSZ-13分子筛填充于固定床吸附分离装置中，实现正丁烷和异丁烷的高效分离，针对正丁烷异丁烷的分离，相比于精馏分离的方法，固定床吸附分离不需要额外的制冷，在常温常压下既可以进行，从而更加的节能环保；2)本专利技术中SSZ-13分子筛具有优异的正丁烷、异丁烷分离性能，其中异丁烷的纯度可达99％以上，正丁烷的纯度达95％以上；3)本专利技术中SSZ-13分子筛具有高正丁烷吸附量，大于50cm3g-1；4)本专利技术中SSZ-13分子筛的再生利用简便，稳定性好。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一典型实施方案中一种吸附分离正丁烷/异丁烷混合物装置的结构示意图；图2是本专利技术一典型实施方案中一种正丁烷/异丁烷吸附分离材料SSZ-13分子筛的晶体结构示意图；图3是本专利技术一典型实施方案中一种正丁烷/异丁烷吸附分离材料SSZ-13分子筛的标准XRD衍射峰示意图；图4是本专利技术实施例1中制备的Na-SSZ-13的正丁烷和异丁烷的吸附曲线图；图5是本专利技术实施例2中制备的NH4-SSZ-13的正丁烷和异丁烷的吸附曲线图；图6是本专利技术实施例3中制备的H-SSZ-13的正丁烷和异丁烷的吸附曲线图；图7是本专利技术实施例4中制备的Cu-SSZ-13的正丁烷和异丁烷的吸附曲线图；图8是本专利技术实施例5中制备的Fe-SSZ-13的正丁烷和异丁烷的吸附曲线图；图9是本专利技术实施例6中Na-SSZ-13分子筛的正丁烷/异丁烷混合气的穿透曲线图。具体实施方式针对上述技术现状，鉴于现有技术的缺陷，本案专利技术人经长期大量实验探索研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，其主要是提供一种可应用于正丁烷异丁烷吸附分离的SSZ-13微孔分子筛，该具有CHA拓扑结构的SSZ-13分子筛可以选择性大量吸附正丁烷，而基本不吸附异丁烷。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。作为本专利技术技术方案的一个方面，其所涉及的系一种微孔分子筛在正丁烷异丁烷吸附分离中的应用，所述微孔分子筛为具有CHA型拓扑结构的SSZ-13分子筛，所述SSZ-13分子筛的结构由AlO4和SiO4四面体通过氧原子首尾相接，有序地排列成具有八元环结构的椭球形笼和三维交叉孔道结构，孔道尺寸为3～5nm，其具体的晶体结构如图2所示，标准的XRD衍射峰如图3所示。进一步地，所述SSZ-13分子筛具有正丁烷、异丁烷分离性能，所述正丁烷/异丁烷吸附分离材料至少能够选择性吸附正丁烷，而不吸附异丁烷。在本专利技术的一些实施方案中，所述SSZ-13分子筛由于骨架中含有Al原子，从而带负电荷，所述SSZ-13分子筛的骨架负电荷的平衡离子可以包括但不局限于Na+、NH4+、H+、Fe3+或Cu2+等。相应地，所述SSZ-13分子筛表示为Na-SSZ-13、H-SSZ-13、NH4-SSZ-13、Fe-SSZ-13、Cu-SSZ-13等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。更进一步地，所述SSZ-13分子筛优选为Na-SSZ-13。其中，Na-SSZ-13分子筛的制备方法可以参考专利CN109110777A，NH4-SSZ-13的制备可以参考文献JournalofCa本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微孔分子筛在正丁烷异丁烷吸附分离中的应用，所述微孔分子筛为具有CHA型拓扑结构的SSZ-13分子筛，所述SSZ-13分子筛的结构由AlO

【技术特征摘要】
1.一种微孔分子筛在正丁烷异丁烷吸附分离中的应用，所述微孔分子筛为具有CHA型拓扑结构的SSZ-13分子筛，所述SSZ-13分子筛的结构由AlO4和SiO4四面体通过氧原子首尾相接，有序地排列成具有八元环结构的椭球形笼和三维交叉孔道结构。


2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述SSZ-13分子筛具有正丁烷、异丁烷分离性能，所述正丁烷/异丁烷吸附分离材料至少能够选择性吸附正丁烷，而不吸附异丁烷。


3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述三维交叉孔道结构所含孔道的尺寸为3～5nm。


4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述SSZ-13分子筛的骨架中含有Al原子，从而具有负电荷，所述SSZ-13分子筛的骨架负电荷的平衡离子包括Na+、NH4+、H+、Fe3+或Cu2+，优选的，所述SSZ-13分子筛包括Na-SSZ-13、H-SSZ-13、NH4-SSZ-13、Fe-SSZ-13、Cu-SSZ-13中的任意一种或两种以上的组合，尤其优选为Na-SSZ-13。


5.一种正丁烷/异丁烷吸附分离材料，其特征在于，所述正丁烷/异丁烷吸附分离材料为具有CHA型拓扑结构的SSZ-13分子筛，所述SSZ-13分子筛的结构由AlO4和SiO4四面体通过氧原子首尾相接，有序地排列成具有八元环结构的椭球形笼和三维交叉孔道结构；所述正丁烷/异丁烷吸附分离材料具有正丁烷、异丁烷分离性能，所述正丁烷/异丁烷吸附分离材料至少能够选择性吸附正丁烷，而不吸附异丁烷。


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【专利技术属性】
技术研发人员：林贻超，陈亮，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33