[发明专利]一种适合无机膜反应器高温密封的密封剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种密封剂及其制备方法，尤其涉及一种适合无机膜反应器高温密封的密封剂及其制备方法。

背景技术

众所周知，到21世纪中叶，世界将形成以天然气资源为主体的能源格局。利用混合导体膜反应器技术进行天然气的有效利用具有明显的技术优势和经济优势，越来越受到人们的关注。研究表明，利用膜反应器技术进行氧分离比传统的空分法要节约费用30％；利用透氧膜控制进料量，有利于提高产物的选择性和反应的安全性；利用膜反应器技术为POM反应提供了一条高效、节能、环保的工艺路线。然而，膜反应器的高温密封仍是难题。近年来，随着对膜反应器研究的深入，已经有了多种密封剂和密封方式，如金环密封、银胶密封、磷酸盐类密封剂、硅酸盐类密封剂等等。但是金环只适合片式膜反应器且经济代价太高，银胶在氢气氛围中易发生氢脆现象而影响密封效果，磷酸盐类、硅酸盐类密封剂耐高温不够，不适合膜反应器技术。因此，亟需开发研制一种适合无机膜反应器高温密封的密封剂，加快实现膜反应器技术的工业化。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有的密封剂耐高温不够，成本高，密封效果差等不足而提出了一种适合无机膜反应器高温密封的密封剂，本发明的另一目的是提供上述密封剂的制备方法。

本发明的技术方案为：一种适合无机膜反应器高温密封的密封剂，其特征在于其组份是由A组分和B组分组成，其质量比为：A组分∶B组分为3-10∶1；其中，A组分中各组份及各组份占A组分总量的质量百分比分别为：基体SiO₂30～45％、填料25～45％、助熔剂15～28％、增粘剂8～20％；B组分为与被密封膜材料相同的粉体，也可以是与被密封膜材料结构类似材料的粉体。

其中所述的A组份中填料至少为Al₂O₃或Fe₂O₃中的一种，所述的助熔剂为Na₂CO₃，所述的增粘剂至少为高岭土或NaAlO₂中的一种。

本发明还提供了上述密封剂的制备方法，其具体步骤为：

A.分别计量称取基体SiO₂、填料、助熔剂和增粘剂原粉混合在乙醇介质中球磨2～12小时，然后烘干，得到A组分；

B.将A组分与B组分按质量比为3-10∶1比例混匀，球磨，烘干，制得密封剂。

本发明所制得的密封剂用分散剂分散，并应用其进行膜反应器的密封，在180℃下烘干固化2小时，通过气相色谱分析检测其密封效果；分散剂主要是乙醇、丙醇、丙酮、PV、丙三醇、异丙醇中的一种或它们的混合。

有益效果：

本密封剂主要用于膜反应器的高温密封，它具有良好的密封效果。由于密封剂制备过程中采用Na₂CO₃为助熔剂，有效降低了密封剂的熔融温度点。加入了B组分后，有效增加了密封剂和膜之间热膨胀系数的匹配性，减少了密封过程中因为温度变化而导致泄漏。本密封剂制备方法简单，价格低廉。以密封一种管式混合导体透氧膜为例，在850℃温度下能够稳定运行500小时不泄漏，有效地解决了膜反应器的高温密封问题。

附图说明

图1是用本实施例1的密封剂密封该管式膜时，通过气相色谱得到的色谱图，第一个峰为氧峰，第二个峰为氮峰，第三个峰为甲烷峰。

图2是用本实施例1的密封剂密封该管式膜时，在高温下(900℃)氧渗透时的密封效果。

图3是用本实施例2的密封剂密封该管式膜时，在高温下(850℃)POM反应条件下的密封效果。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的实施例。本发明保护范围不以实施例为限。

实施例1

制备适合SrCo_0.4Fe_0.5Zr_0.1O_3-δ膜反应器高温密封的密封剂

按下列步骤：

(1)称取20.25g SiO₂、9.00g Na₂CO₃、5.25g Al₂O₃、8.45g Fe₂O₃、2.65gNaAlO₂、4.40g高岭土至于球磨罐中，加入酒精，在400r/m转速下球磨12小时，烘干得到A组分；