改性烷烯分离吸附剂及其制备方法与流程

本发明涉及分子筛分离吸附剂，具体而言，涉及一种改性烷烯分离吸附剂及其制备方法。

背景技术：

1、烯烃作为重要的化学原料，在合成橡胶、塑料和其他化工产品过程中占有重要地位。烯烃通常与烷烃共存于石油化工产品中，烯烃与烷烃的有效分离是化工生产过程中的关键步骤。目前，吸附分离法因其能耗低、操作简便等优点被广泛应用于烯烃与烷烃的分离。13x分子筛因其优异的吸附性能和热稳定性，被视为一种有前景的烷烯分离吸附剂。然而，传统的13x分子筛在烯烃与烷烃分离方面的特异性和吸附容量仍有提升空间。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种改性烷烯分离吸附剂及其制备方法，以解决现有技术中存在13x分子筛在烯烃与烷烃分离方面的选择性和分离效率较低的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种改性烷烯分离吸附剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：步骤s1，将废分子筛依次进行溶铝处理和溶硅处理，得富铝液和富硅液；步骤s2，将包括富铝液、富硅液和晶种的原料依次经过凝胶化处理、陈化处理、水热晶化处理，得到13x分子筛；步骤s3，将包括13x分子筛和碳源溶液的原料依次经过浸渍处理和焙烧处理，得到碳包覆13x分子筛；以及步骤s4，将碳包覆13x分子筛和硅源溶液混合后依次进行水热反应、第一煅烧处理、沉积锌处理、还原处理和第二煅烧处理，得到改性烷烯分离吸附剂。

3、进一步地，上述步骤s3中，浸渍处理的温度为20～30℃；和/或，浸渍处理的时间为6～24h；和/或，13x分子筛的质量与碳源溶液的体积之比为400～600：1g/l；和/或，碳源溶液的摩尔浓度为0.05～0.2mol/l；和/或，碳源溶液中的溶质选自苯、呋喃和糠醛中的任意一种或多种；和/或，碳源溶液中的溶剂为乙醇和/或n,n-二甲基甲酰胺；和/或，焙烧处理的温度为600～900℃；和/或，焙烧处理的时间为2～4h。

4、进一步地，上述步骤s2中，13x分子筛中包含硅元素和铝元素，硅元素和铝元素的摩尔比为2.2～2.9:1；和/或，13x分子筛的孔容为0.3～0.5cm3/g；和/或，13x分子筛的比表面积为700～950m2/g。

5、进一步地，上述晶种中包含sio2、al2o3、na2o和h2o，其中，sio2与al2o3的摩尔比为0.01～2.5:1，na2o、h2o与sio2的摩尔比为0.01～4.0:1.0～40.0:1。

6、进一步地，上述步骤s2包括：步骤s21，将富铝液与富硅液进行凝胶化处理，得到第一凝胶；步骤s22，将第一凝胶和晶种依次进行陈化处理、水热晶化处理，得到13x分子筛；其中，第一凝胶包含sio2、al2o3、na2o和h2o，其中，sio2与al2o3的摩尔比为0.5～6.0:1，na2o、h2o与sio2的摩尔比为0.5～6.0:10～100:1；优选晶种与第一凝胶的质量比为5～20:100；和/或，陈化处理的温度为20～100℃，陈化处理的时间为0.1～24h；和/或，水热晶化处理的温度为60～105℃，水热晶化处理的时间为0.1～36h。

7、进一步地，上述制备方法还包括：晶种的制备过程，制备过程包括：将包括铝源、第二硅源和水的原料进行搅拌混合，得到第二凝胶；调节第二凝胶的ph值为8.5～12.5后进行两段水热晶化处理，得到晶种；其中，搅拌混合的速率为200～800rpm；和/或，搅拌混合的温度为20～100℃；和/或，搅拌混合的时间为0.1～24h；和/或，第二硅源选自硅溶胶、正硅酸乙酯、粗孔硅胶、硅粉中的任意一种或多种；和/或，铝源选自铝酸钠、拟薄水铝石、硫酸铝、硝酸铝中的任意一种或多种。

8、进一步地，上述两段水热晶化处理包括依次进行的第一段水热晶化处理和第二段水热晶化处理；其中，第一段水热晶化处理的温度为20～60℃；和/或，第一段水热晶化处理的时间为4～24h；和/或，第二段水热晶化处理的温度为80～120℃；和/或，第二段水热晶化处理的时间为6～48h。

9、进一步地，上述制备方法还包括对废分子筛进行预处理的过程，预处理的过程包括：将包括废分子筛与钠盐的混合物进行烧结处理，得到烧结产物；采用酸性溶液对烧结产物依次进行溶铝处理和固液分离，得到富铝液和残渣；采用碱性溶液对残渣依次进行溶硅处理和固液分离，得到富硅液；其中，废分子筛与钠盐的质量比为1:0.5～5；和/或，烧结处理的温度为550～800℃；和/或，烧结处理的时间为60～120min。

10、进一步地，上述酸性溶液为一元酸溶液，一元酸溶液的质量分数为10～35％；和/或，一元酸为盐酸和/或硝酸；和/或，碱性溶液包括一元碱和水，残渣、一元碱和水的质量比为1.5～100:40～60:50～400；和/或，一元碱为naoh和/或koh；和/或，废分子筛选自废hzsm-5分子筛催化剂、废mto催化剂、粉煤灰、废fcc催化剂、废voc吸附剂中任意一种或多种；和/或，钠盐为na2so4和/或naco3。

11、根据本发明的另一个方面，提供了一种改性烷烯分离吸附剂，该改性烷烯分离吸附剂由前述的制备方法制备得到。

12、应用本申请的技术方案，本申请的步骤s3将13x分子筛的结构进行优化，形成碳包覆13x分子筛，这种结构有助于提高分子筛的机械强度和热稳定性。且在该过程中，13x分子筛的结构得到了极大程度的优化，碳包覆13x分子筛具有一定范围的比表面积和孔隙率等参数。因此，由碳包覆13x分子筛制备得到的改性烷烯分离吸附剂具有高选择性、高吸附容量及易再生性能，将该改性烷烯分离吸附剂应用于烯烃和烷烃分离，有助于提高烯烃和烷烃的分离效率。此外，本申请的步骤s1和s2中以废催化剂为原料制备的13x分子筛一方面实现了废物利用，降低了13x分子筛制备的成本，另一方面，本申请的方法制备的13x分子筛具有较高的硅铝比、较大的孔容和比表面积、形貌规整等特点，从而有助于提高13x分子筛的硅源利用率，为烷烃与烯烃的分离过程提供更多的吸附位点，以及提高烷烯分子在分子筛内部的流通扩散性能，进而提高了烷烃与烯烃的分离效率和分离效果。

技术特征：

1.一种改性烷烯分离吸附剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述浸渍处理的温度为20～30℃；和/或，所述浸渍处理的时间为6～24h；

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述13x分子筛中包含硅元素和铝元素，所述硅元素和所述铝元素的摩尔比为2.2～2.9:1；和/或，所述13x分子筛的孔容为0.3～0.5cm3/g；和/或，所述13x分子筛的比表面积为700～950m2/g。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述晶种中包含sio2、al2o3、na2o和h2o，其中，所述sio2与所述al2o3的摩尔比为0.01～2.5:1，所述na2o、所述h2o与所述sio2的摩尔比为0.01～4.0:1.0～40.0:1。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s2包括：

6.根据权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述两段水热晶化处理包括依次进行的第一段水热晶化处理和第二段水热晶化处理；

8.根据权利要求1至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括对所述废分子筛进行预处理的过程，所述预处理的过程包括：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述酸性溶液为一元酸溶液，所述一元酸溶液的质量分数为10～35％；和/或，所述一元酸为盐酸和/或硝酸；

10.一种改性烷烯分离吸附剂，其特征在于，所述改性烷烯分离吸附剂由权利要求1至9中任一项所述的制备方法制备得到。

技术总结本发明提供了一种改性烷烯分离吸附剂及其制备方法。该制备方法包括以下步骤：步骤S1，将废分子筛依次进行溶铝处理和溶硅处理，得富铝液和富硅液；步骤S2，将包括富铝液、富硅液和晶种的原料依次经过凝胶化处理、陈化处理、水热晶化处理，得到13X分子筛；步骤S3，将包括13X分子筛和碳源溶液的原料依次经过浸渍处理和焙烧处理，得到碳包覆13X分子筛；以及步骤S4，将碳包覆13X分子筛和硅源溶液混合后依次进行水热反应、第一煅烧处理、沉积锌处理、还原处理和第二煅烧处理，得到改性烷烯分离吸附剂。该改性烷烯分离吸附剂在烯烃与烷烃分离方面具有较高的选择性和分离效率。技术研发人员：杨丽坤,李虎,郑雨,袁华,王胜平受保护的技术使用者：国家能源集团宁夏煤业有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26