[发明专利]用于气体分离的吸附剂的选择性活化

说明书

发明领域

描述了用于使用吸附剂材料实施气体分离的体系和方法。

发明背景

从气相料流中除去污染物或杂质是石油和天然气加工中通常遇到的过程。例如，除所需的CH₄之外，许多天然气料流包含至少一些CO₂。此外，许多炼油工艺产生包含各种在标准温度和压力为气体的物质，例如CH₄和CO₂的气相出料。对包含CH₄的气相料流实施分离可允许在受控条件下除去杂质和/或稀释剂如CO₂或N₂。然后，可将该类杂质或稀释剂导至其他工艺，例如导至降低温室气体耗散至环境中的其他应用中。

美国公开专利申请2008/0282885描述了使用变动吸附(swing adsorption)方法除去CO₂、N₂或H₂S的体系和方法。一种可用于该变动吸附方法中的吸附剂为8元环沸石，如DDR型沸石。

美国专利7,255,725描述了一种包含碳的多孔无机膜以及一种使用该膜的方法。在适于通过化学反应在无机膜上沉积碳的温度和时间条件下，用烃类进料处理无碳多孔无机膜(例如沸石)。然后，在实施膜分离之前，将所述含碳膜在高于沉积温度的温度下保持一段时间。描述了所述膜可用于从烃进料中分离不可冷凝的气体，例如CO₂、CH₄或H₂。

国际公开专利WO2006/017557描述了用于高选择性分离的膜。在煅烧后，用改性剂如氨处理分子筛膜如SAPO-34。描述了该经处理的膜适于改善CO₂与CH₄的膜分离，其中降低了通过该膜的渗透物中的CH₄量。作为其他改性剂描述了与沸石的酸位点反应的硅烷和/或胺，以及极性化合物如乙醇。

发明简述

在一个方面中，提供了一种实施气体分离的方法。所述方法包括使含8元环沸石或其他8元环微孔材料的吸附剂或膜与阻隔化合物在有效选择性活化(selectivate)所述吸附剂或膜的条件下接触，其中所述阻隔化合物具有至少约的最小尺寸和约或更小的最大尺寸；使经选择性活化的吸附剂或膜与包含第一组分和第二组分的输入气体料流接触，从而形成相对于所述输入气体料流富含第一组分的第一气体料流；并收集相对于所述输入气体料流富含第二组分的第二气体料流。

在另一方面中，提供了一种在变动吸附器单元中实施气体分离的方法。所述方法包括使包含8元环沸石或其他8元环微孔材料的吸附剂在变动吸附器单元中在有效选择性活化所述吸附剂的条件下与阻隔化合物接触，其中所述8元环沸石为DDR型沸石、ZSM-58、Sigma-1或其组合；使经选择性活化的吸附剂与包含第一组份和第二组分的输入气体料流接触，从而形成相对于所述输入气体料流富含第一组分的输出气体料流，其中所述经选择性活化的吸附剂在接触期间吸附至少一部分第二组分；使至少一部分吸附的第二组分解吸，从而形成经解吸的第二组分部分；和收集包含至少一部分经解吸的第二组分部分的气体料流，其中所述气体料流相对于所述输入气体料流富含第二组分。

在又一方面中，提供了一种在变动吸附器单元中实施气体分离的方法。所述方法包括使包含微孔材料的吸附剂在变动吸附器单元中在有效选择性活化所述吸附剂的条件下与阻隔化合物接触，其中所述微孔材料具有特征在于可沿所述孔中任意方向扩散的最大硬质球的第一尺寸的孔，且所述阻隔化合物具有代表该化合物的最小尺寸的第二尺寸，其中第二尺寸比第一尺寸大10-60％；使经选择性活化的吸附剂与包含第一组分和第二组分的输入气体料流接触，从而形成相对于所述输入气体料流富含第一组分的输出气体料流，其中所述经选择性活化的吸附剂在接触期间吸附至少一部分第二组分；使至少一部分吸附的第二组分解吸，从而形成经解吸的第二组分部分；和收集包含至少一部分经解吸的第二组分部分的气体料流，其中所述气体料流相对于所述输入气体料流富含第二组分。

附图简介

图1和2显示了在各种条件下气体扩散的零柱长色谱法结果。

图3显示了各种条件下的CO₂吸附等温线。

图4和5显示了在各种条件下气体扩散的零柱长色谱法结果。

图6显示了各种条件下的CO₂吸附等温线。