本发明专利技术公开了微孔UZM-5沸石膜，其制备方法，和使用它分离气体、蒸气和液体的方法。小孔微孔UZM-5沸石膜通过两种不同的方法制备，包括在多孔膜载体上原位结晶一层或多层UZM-5沸石晶体，和通过在负载于多孔膜载体上的UZM-5沸石晶体晶种层上原位结晶连续第二层UZM-5沸石晶体的接种方法。圆盘、管或中空纤维形式的膜具有优秀的热和化学稳定性、良好耐腐蚀性、高CO2塑化抗性和与聚合物膜相比关于气体、蒸气和液体分离的改进选择性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术公开了微孔UZM-5沸石膜，其制备方法，和使用它分离气体、蒸气和液体的方法。小孔微孔UZM-5沸石膜通过两种不同的方法制备，包括在多孔膜载体上原位结晶一层或多层UZM-5沸石晶体，和通过在负载于多孔膜载体上的UZM-5沸石晶体晶种层上原位结晶连续第二层UZM-5沸石晶体的接种方法。圆盘、管或中空纤维形式的膜具有优秀的热和化学稳定性、良好耐腐蚀性、高CO2塑化抗性和与聚合物膜相比关于气体、蒸气和液体分离的改进选择性。【专利说明】用于气体、蒸气和液体分离的微孔UZM-5无机沸石膜在先国家申请的优先权要求本申请要求2011年3月21日提交的美国申请N0.13/052，720的优先权。专利技术背景本专利技术涉及高选择性微孔UZM-5沸石膜。另外，本专利技术涉及制备和使用这些微孔UZM-5沸石膜的方法。自二十年前介绍了第一膜基工业氢气分离方法起，用膜的气体分离方法经历了大的发展。新材料和更有效方法的设计继续推进膜气体分离方法。许多玻璃状和橡胶状聚合物的气体输送性能已作为关于可能用作气体分离膜的具有高渗透性和高选择性的材料研究的一部分测量。不幸的是，用于气体分离应用的新膜的开发中的重要限制是熟知的聚合物的渗透性与选择性之间的权衡。通过对比几百种不同聚合物的数据，Robeson证明选择性和渗透性似乎彼此以当渗透性降低时选择性提高，反之亦然的关系不可分地联系。尽管致力于调整聚合物结构以改进聚合物膜的分离性能，但是现有聚合物膜材料表面上达到生产率与选择性之间权衡的极限。例如，许多聚酰亚胺和聚醚酰亚胺玻璃状聚合物如Ultem? 1000具有比乙酸纤维素(22)高得多的固有C02/CH4选择性(a C02/CH4)(在50°C和791kPa(IOOpsig)纯气体试验下为30)，其对实际气体分离应用而言更具吸引力。然而，这些聚酰亚胺和聚醚酰亚胺玻璃状聚合物与现有商业乙酸纤维素膜产品相比不具有关于商业化的显著渗透性吸引力，这与Robeson报告的权衡关系一致。另外，基于玻璃状聚合物膜的气体分离方法常常遭遇刚性聚合物基体通过吸附的渗入物分子如CO2或C3H6塑化。聚合物的塑化通过膜结构溶胀和进料中所有组分的渗透性显著提高显示，并且当进料气体混合物含有可冷凝气体时，在塑化压力以上发生。因此，塑化降低膜的选择性。另一方面，无机微孔分子筛膜如沸石膜可能用于在不能使用聚合物膜的条件下分离气体，因此利用沸石膜优秀的热和化学稳定性、良好耐腐蚀性和对可冷凝气体的高耐塑化性。微孔分子筛是无机微孔结晶材料，其具有0.2-2nm的良好限定尺寸的孔。沸石为结晶铝硅酸盐组合物，其为微孔的且具有由分享么102和SiO2四面体的角形成的三维氧化物骨架。天然存在和合成制备的大量沸石用于各种工业方法中。沸石的特征在于具有具有均匀尺寸的开口的孔、具有显著的离子交换能力且能够可逆地解吸分散于晶体的整个内部空隙中的吸附相而不显著地置换构成永久沸石晶体结构的任何原子。非沸石分子筛基于其它组合物如铝磷酸盐、硅铝磷酸盐和二氧化硅。微孔分子筛的代表性实例为小孔分子筛如 SAP0-34、S1-DDR, UZM-9、A1P0-14、A1P0-34、A1P0-17、SSZ-62、SSZ-13、A1P0-18、LTA、UZM-13、ERS-12、CDS-U MCM-65、MCM_47、4A、5A、UZM-5,SAPO-44、SAP0-47、SAP0-17, CVX-7、SAP0-35、SAP0-56、A1P0-52、SAP0-43，中孔分子筛如S1-MFI, S1-BEA, Si_MEL，和大孔分子筛如FAU、OFF、沸石L、NaX, NaY和CaY。由这些微孔分子筛材料中的一些构成的膜提供主要基于分子筛分离和竞争吸附机制的分离性能。当大孔和中孔微孔分子筛的孔比待分离分子大得多时，用微孔分子筛膜分离主要基于竞争吸附。当小孔微孔分子筛的孔小于或类似于一种分子，但比待分离混合物中的其它分子大时，用微孔分子筛膜主要基于分子筛分离或者分子筛分离和竞争吸附二者。目前报告的大部分负载在多孔膜载体上的无机微孔分子筛膜由MFI组成。MFI沸石的孔为0.5-0.6nm,并大于C02、CH4和N2。Lovallo等人得到在393° K下使用高二氧化硅MFI膜关于C02/CH4分离的为10的选择性(参见Lovallo等人，AICHE JOURNAL, 1998，44，1903)。FAU沸石的孔尺寸为0.78nm,且大于H2和N2的分子尺寸。报告了使用FAU型沸石膜的关于0)2/014混合物的高分离因子(参见Kusakabe等人，INDUSTRIAL ENGINEERINGCHEMICAL RESEARCH，1997，36，649 ;Kusakabe 等人，AICHE JOURNAL，1999，45，1220)。渗透和吸附实验表明高分离因子可通过CO2和N2的竞争吸附解释。近些年，制备了一些小孔微孔分子筛膜，例如沸石T(0.41nm孔径)、DDR (0.36X0.44nm)和SAP0_34(0.38nm)。这些膜具有大小类似于CH4，但大于CO2的孔，且由于扩散差与竞争吸附的组合，具有高co2/ch4选择性。自从最近几年Lewis等 人发现了一系列UOP沸石材料(UZM)，这些材料已用于催化、分离中并作为先进的功能性材料。参见Lewis等人，Angew.CHEM.1NT.ED.，2003,42,1737 ；W02002036489A1 ；W02002036491A1 ；W02003068679A1 ；US6,756,030 ；US2005/065016A1;US7, 578，993。UZM沸石材料为通过 Charge Density Mismatch 方法合成的具有独特骨架型结构、均匀孔径大小和独特性能如离子交换性能的一组铝硅酸盐和纯二氧化硅沸石材料。现在发现指定为UZM-5的一类沸石在沸石膜中具有特殊用途。UZM-5 沸石为 US6, 613，302、US6, 388，159 和 US7, 578，993 中描述的一类沸石，通过引用将其全部内容并入本文中。UZM-5沸石组合物具有独特的X射线衍射图且根据摩尔比具有基于无水的如下经验式:Ml+RTAl^ ',E'Si'O:其中M为至少一种选自由碱金属和碱土金属组成的组的可交换阳离子，m为Μ: (A1+E)摩尔比且由O至1.2变化，R为选自由季铵离子、质子化胺、质子化二胺、质子化链烷醇胺、季化链烷醇胺离子、二季铵离子及其混合物组成的组的含氮有机阳离子，r为R: (A1+E)摩尔比且具有0.25-3.0的值，E为选自由Ga、Fe和B组成的组的元素，x为E的摩尔分数且由O至0.5变化，η为M的加权平均化合价且具有+1至+2的值，ρ为R的加权平均化合价且具有+1至+2的值，y为S1: (A1+E)摩尔比且由5至12变化，且z为O:Al摩尔比且具有由以下方程式确定的值:Z= (m.n+r.p+3+4.y) /2该沸石的特征在于它具有至少两个X射线衍射峰，一个在d间距3.84土 0.07人处，一个在d间距8.55 土 0.25人处。上述UZM-5沸石通过形成含有R、Al、Si和任选E和/或M的反应性来源的反应混合物(或所谓的UZM-5沸石形成凝本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘春青，J·G·莫斯科索，S·T·威尔逊，
申请(专利权)人：环球油品公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。