[发明专利]一种HEU型分子筛的制备方法及其应用

说明书

本发明介绍了一种HEU型分子筛的制备方法及其应用，第一步采用K离子进行完全交换；然后进行Na交换，Ca与Mg放在最后进行交换；控制交换条件使得以氧化物折算的各离子的摩尔比例为K₂O：15‑35%，Na₂O：20‑45%，MgO：15‑45%；CaO：15‑35%；最后得到K/Na/Mg/Ca‑HEU原粉。本发明制备的HEU分子筛吸附剂，因为其精准的孔道控制和对O₂较强的离子作用力，在低压（≦0.1MPa）下便具有优异的O₂/CH₄分离能力，使动力学分离O₂/CH₄成为可能；利用K，Na，Mg，Ca对O₂的作用力区别，调整吸附剂对O₂的作用力，使其动态吸附容量达到最大。

技术领域

本发明涉及一种分子筛材料制备领域技术，特别是一种HEU型分子筛的制备方法及其应用。

背景技术

我国是煤层气产量大国，但因为甲烷含量低，含氧量高等原因，大量煤层气做为废气直接排空。这不仅造成资源浪费，还造成严重的环保问题。煤层气中的氧气脱除问题一直是煤层气安全利用的关键问题。现有煤层气中氧气脱除主要集中于催化法与深冷法，这两种方法工艺较成熟，但面临着催化剂成本高，能耗高，工艺复杂等问题，适用范围有限。对于众多的气量较小、连续性较差的煤矿，需要寻找一种更经济的解决方案。

PSA/VPSA的快速发展提供了一种新的可能，但做为核心的O₂/CH₄分离吸附剂至今未见报导，特别是低压分离O₂/CH₄的吸附剂。

国内的一些机构做了一些研究：

一、天津大学研究使用碳分子筛（CMS）来分离O₂/CH₄：利用O₂/CH₄的动力学直径的差异（O₂为0.346nm，CH₄为0.382nm）和碳分子筛孔径可调的原理，采用微孔发达的碳分子筛对O₂/CH₄进行动力学分离_。研究发现：碳分子筛在低压（0.1MPa）时O₂/CH₄分离效果不理想，高压时有所改善。

二、四川达科特公司的专利“103861422A”，采用三段串联法的浓缩煤层气。其中脱氧工段采用PSA工艺，必须将原料气进行加压至≦3.0MPa，说明其脱氧吸附剂可能与碳分子筛一样，只有在高压下才有很好的O₂/CH₄分离效果。

CH₄在常压下的爆炸极限为5%-15%，压力增加时，爆炸上限会大幅上升：压力为0.5MPa时爆炸上限约为30%；压力上升的同时，温度也会升高，则爆炸上下限会同时线性放宽。因此对于煤层气来说，增加压力会使安全系数降低，特别是低浓度煤层气，安全系数可能无法满足生产输送的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种HEU型分子筛的制备方法及其应用，利用HEU分子筛通过水热法进行多离子混合交换，调节其孔径大小及离子作用力，使其在低压（≦0.1MPa）下便具有优异的O₂/CH₄分离能力。HEU型分子筛，即片沸石和斜发沸石分子筛。

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：

一种HEU型分子筛的制备方法，其中HEU原粉为人工合成HEU型分子筛，分子量按照800计算；包括如下过程：