本發明專利技術涉及混合氣分離技術領域，特別是一種利用類沸石分子篩骨架材料分離氧化亞氮和二氧化碳的方法。本發明專利技術利用類沸石分子篩骨架材料分離氧化亞氮和二氧化碳的方法是：稱取類沸石分子篩骨架材料；將類沸石分子篩骨架材料在壓力作用下壓片后分篩成顆粒狀作為吸附分離氧化亞氮和二氧化碳混合氣的吸附劑；將吸附劑填裝在一固定床管式反應器中，對吸附劑進行預處理；配制原料氣；將原料氣穿透裝填吸附劑的固定床管式反應器，調變原料氣各組分的分壓、操作溫度及壓力；當固定床管式反應器中的吸附劑達到吸附平衡后，用惰性氣體吹掃被吸附的氧化亞氮和二氧化碳達到分離氧化亞氮和二氧化碳的目的。本發明專利技術具有分離氧化亞氮與二氧化碳方法簡便的特點。
A method of using zeolite molecular sieve framework material and carbon dioxide separation of Nitrous Oxide
The invention relates to the technical field of mixed gas separation, in particular to a method for utilizing zeolite skeleton material and carbon dioxide separation of Nitrous Oxide. By using the method of the invention is the framework of the zeolite material and carbon dioxide separation Nitrous Oxide: weighing type zeolite skeleton material; the zeolite molecular sieve adsorbent material under pressure after tabletting sieved into granular as adsorption and separation of Nitrous Oxide and carbon dioxide mixture; the adsorbent is filled in a fixed bed tube type reactor, for the adsorbent pretreatment; preparing raw gas; the raw gas through a fixed bed tubular reactor packed with adsorbent, variable pressure, operating temperature and pressure of raw gas components; when the fixed bed adsorbent tube type reactor reached adsorption equilibrium after blowing Saul adsorbed Nitrous Oxide and carbon dioxide with inert gas and carbon dioxide to achieve the separation of Nitrous Oxide. The invention has the characteristics of simple method and carbon dioxide separation of Nitrous Oxide.
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及混合氣分離
，特別是。
技術介紹
溫室氣體的排放引起了全球氣候變暖。據估計，二氧化碳(CO2)的排放構成了美國2000年溫室氣體排放的大約84%。CO2和其他有害氣體污染物的排放量與經濟和工業增長密切相關。通常CO2的主要排放來源于化石燃料的燃燒及各種產生CO2副產物的工業過程中，如烴、礦物燃料的燃燒，水泥、石灰、鋼鐵的生產。氧化亞氮(N2O)也是一種重要的溫室氣體。目前，人們關注的焦點在CO2這種溫室氣體上，但N2O的全球變暖潛能值(GWP)是CO2的298倍，其在大氣中的壽命長達114年，這使得N2O成為一種更具威脅的溫室氣體。N2O的排放主要由農業和工業生產過程所致，如，含氮化合物的燃燒、硝酸和己二酸的生產及廢水的處理(Javier Perez-Ramirez等，AppliedCatalysis B:Environmental, 2003, 44, 117 - 151)。雖然 N2O 不是全球變暖的主要貢獻者，但它是被聯合國氣候變化框架公約所規定的需要減排的六種溫室氣體之一。因此，在工業生產過程中(例己二酸工業生產中),人們已致力于減少N2O的排放。由于己二酸工業尾氣中含有較高濃度的N2O氣體(25-40vol.%)，催化分解N2O的方法已成功地得到應用，能有效地減少N2O的排放。而在硝酸生產工業尾氣中，由于N2O濃度相對較低(與CO2等氣體共存)，催化分解N2O難以有效應用。另一方面，N2O可作為一種反應原料，可將其應用于生產其它重要的化工產品中，例N2O可直接氧化苯制苯酹(Fumin Zhang等，Catalysis Science &Technology, 2011, I, 1250-1255)。因此，開發一種有效的N2O分離技術，既可實現N2O的減排又可增加N2O的工業利用價值。由于N2O與CO2的分子量相同、它們的分子尺寸很相近，據我們所知，公開文獻中所報道的利用多孔材料物理吸附法很難實現二者的分離。吸附法是氣體分離的有效技術之一，其核心在于選擇與研制高效吸附劑。但目前尚未有可以分離CO2和N2O混合氣吸附劑的報道。近幾年得到廣泛關注的類沸石分子篩骨架材料(Zeolitic imidazolateframeworks, ZIFs)是一種新型的金屬有機骨架材料，由金屬離子(主要是鋅離子和鈷離子)和咪唑及其衍生物類有機配體自組裝而成，具有高孔隙率、大比表面積、高熱穩定性和化學穩定性、孔徑可調、易于表面修飾等特點，因而作為吸附劑在氣體分離領域具有良好的應用前景。ZIF-7是其中一種，其骨架結構的各頂點由金屬鋅離子構成且該骨架結構中各相鄰頂點通過苯并咪唑的氮原子相連接(Kyo Sung Park等，PANS, 2006，103，10186-10191 )，其特有的“開門效應”(Gate-opening effects)使其在輕質燒烴/烯烴吸附分離方面展現出應用前景(Johan van den Bergh 等，Chem.Eur.J.2011，17，8832-8840),但時至今日,一種利用類沸石分子篩骨架材料吸附分離氧化亞氮和二氧化碳的方法還未見報道。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種利用類沸石分子篩骨架材料分離氧化亞氮和二氧化碳混合氣的方法。本專利技術的技術方案是通過如下方式實現的:，該利用類沸石分子篩骨架材料分離氧化亞氮和二氧化碳的方法包括以下步驟:⑴稱取類沸石分子篩骨架材料；⑵將類沸石分子篩骨架材料在壓力作用下壓片后分篩成顆粒狀作為吸附分離氧化亞氮和二氧化碳混合氣的吸附劑；⑶將步驟⑵中獲得的吸附劑填裝在一固定床管式反應器中，對吸附劑進行預處理；⑷配制原料氣；(5)將步驟⑷配制的原料氣穿透裝填吸附劑的固定床管式反應器，調變原料氣各組分的分壓、操作溫度及壓力；(6)當固定床管式反應器中的吸附劑達到吸附平衡后，用惰性氣體吹掃被吸附的氧化亞氮和二氧化碳達到分離氧化亞氮和二氧化碳的目的。在上述的中，所述的類沸石分子篩骨架材料是ZIF-7。在上述的中，在步驟⑵中，壓片壓力為I lOMPa，類沸石分子篩骨架材料的顆粒大小為10 100目。在上述的中，在步驟⑶中，固定床管式反應器采用不銹鋼材料制成。在上述的中，在步驟⑶中，對吸附劑進行預處理的方法是:在溫度373 573K的條件下，采用惰性氣體對吸附劑進行吹掃；惰性氣體優選采用氦氣。在上述的中，在步驟⑷中，在原料氣中含氧化亞氮和二氧化碳。在上述的中，在步驟(5)中，原料氣各組分分壓范圍在10 lOOkPa。在上述的中，在步驟(5)中，操作溫度為298±10K。在上述的中，在步驟(5)中，吸附壓力為200± lOkPa。在上述的中，在步驟(6)中，惰性氣體采用氦氣。本專利技術具有分離氧化亞氮與二氧化碳方法簡便，成本低，效果好的特點。附圖說明:圖1為實施例1中ZIF-7樣品的X-射線衍射(XRD)圖譜。圖2為實施例1中ZIF-7樣品在298K下的N2O吸脫附等溫線和CO2吸脫附等溫線。圖3為實施例2中298K，200kPa條件下，體積比N20:C02:He=l: 1:8的混合氣穿透ZIF-7吸附劑床層所得的吸/脫附穿透曲線。圖4為實施例3中298K，200kPa條件下，體積比N2O: CO2: He=1: 1:2的混合氣穿透ZIF-7吸附劑床層所得的吸/脫附穿透曲線。圖5為實施例4中2981(，2001^^條件下，體積比隊0:0)2:抱=4.5:4.5:1的混合氣穿透ZIF-7吸附劑床層所得的吸/脫附穿透曲線。具體實施例方式下面通過實施例對本專利技術做出進一步的具體說明，但本專利技術不僅限于這些實施例。在實施例1中，合成一定量的ZIF-7樣品用于詳細描述實施例2至4中的穿透柱分離實驗。適用于本專利技術的相關ZIF-7的合成和結構特征公開在美國專利US2007/0202038A1中。本專利技術中ZIF-7的合成是參照Li等人(Yan-Shuo Li等，Adv.Mater.2010, 22，3322-3326)的合成方法，略微做了修改。實施例1 將272.4mg的氯化鋅(ZnCl)溶解在20mL的N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)中配置成溶液A ;將354mg的苯并咪唑(C7H6N2)溶解在20mL的DMF中，再加入0.52mL的二乙胺(DEA)配置成溶液B ;溶液B攪拌30分鐘后加入溶液A。A和B的混合液攪拌30分鐘后轉入聚四氟乙烯反應釜中，恒溫烘箱中403K下反應48小時。冷卻、醇洗、離心后所得的固體粉末在甲醇溶液中交換48小時。373K條件下干燥24小時后得到ZIF-7樣品。所得到的ZIF-7樣品經過X-射線粉末衍射(XRD)表征后，再進行N2O和CO2單組份氣體吸附實驗，吸附實驗之前樣品在473K條件下真空脫氣預處理8小時。ZIF-7樣品的XRD圖譜顯示在圖1中，所得XRD圖譜與Li等人報道的圖譜一致，表明合成的樣品是ZIF-7。ZIF-7樣品在298K下的N2O吸脫附等溫線和CO2吸脫附等溫線見圖2。從圖2中可以發現，N2O和CO2吸脫附等溫線都具有“開門效應”所導致的滯后環，且N2O的“開門壓力”(40kPa)低于0)2的“開門壓力”(60kPa)。這種“開門壓力”的差異可有效地用于N2O和CO2混合氣的分離。本專利技術正是根據這兩種氣體在Z本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種利用類沸石分子篩骨架材料分離氧化亞氮和二氧化碳的方法，其特征在于該利用類沸石分子篩骨架材料分離氧化亞氮和二氧化碳的方法包括以下步驟：⑴稱取類沸石分子篩骨架材料；⑵將類沸石分子篩骨架材料在壓力作用下壓片后分篩成顆粒狀作為吸附分離氧化亞氮和二氧化碳混合氣的吸附劑；⑶將步驟⑵中獲得的吸附劑填裝在一固定床管式反應器中，對吸附劑進行預處理；⑷配制原料氣；⑸將步驟⑷配制的原料氣穿透裝填吸附劑的固定床管式反應器，調變原料氣各組分的分壓、操作溫度及壓力；⑹當固定床管式反應器中的吸附劑達到吸附平衡后，用惰性氣體吹掃被吸附的氧化亞氮和二氧化碳達到分離氧化亞氮和二氧化碳的目的。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱偉東，王寧偉，尚昊，許春慧，涂高美，傅仰河，鐘依均，
申請(專利權)人：浙江師范大學，
類型：發明
國別省市：
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