[发明专利]一种分子筛膜的制备方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于分子筛膜制备技术领域，尤其涉及一种将分子筛膜制备过程中的涂晶工序和制膜工序一体化的方法。

背景技术

分子筛渗透汽化膜分离技术是一种新型分离技术，具有高效节能、过程易于控制、操作方便、便于放大与产业化等优点，在新能源开发、资源优化利用和环境保护等方面发挥着越来越重要的作用，是21世纪最有前途的高新技术之一。将分子筛膜用于有机溶剂脱水的研究始于上世纪九十年代，目前已实现NaA分子筛膜的规模化工业应用，在全球建成约400套工业脱水装置。现有技术的分子筛膜的合成在操作过程中将涂晶过程和合成过程中分开进行，增加了人为的影响因素，导致膜合成过程批次质量不稳定，特别是在工业化生产时，各批次的成品之间性能有一定差异，如通量、分离因子以及微结构差异等，这也是制约其大规模工业生产的瓶颈技术之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现了涂晶过程和晶化过程在同一个设备中一体化进行，降低了人为因素对膜合成的影响，提高了膜合成的批次稳定性，具体的技术方案是：

一种支撑体内表面分子筛膜的一体化制备方法，该方法包括以下步骤：

第1步：将多孔支撑体固定在膜反应器的反应釜列管中；

第2步：将分子筛晶种悬浮液输送至膜反应器中多孔支撑体的内腔，并在内腔表面以速℃为50～200mL/min的速度循环流动1～60秒；之后逆向循环排出晶种悬浮液，烘干；

第3步：将制膜溶液送入膜反应器，进行晶化合成反应，反应结束后将多孔支撑体取出并洗涤和烘干，即得到NaA分子筛内膜。

本发明技术方案中：所述的多孔支撑体的构型是单管式、多通道式的中空纤维。

本发明技术方案中：所述的多孔支撑体水平或垂直固定在膜反应器列管中。

本发明技术方案中：第2步烘干所采用热源可为导热油、热水或水蒸汽。

本发明技术方案中：第2步的烘干温℃为30-120℃；作为优选：第2步的烘干温℃为50-70℃。

本发明技术方案中：第3步合成反应的温℃为30-180℃；作为优选：第3步合成反应的温℃为80-120℃。

在一些更优选的技术方案中：合成反应采用热源可为导热油、热水或水蒸汽。

本发明技术方案中：制膜所用溶液是在偏铝酸钠中加入氢氧化钠和去离子水充分搅拌，形成铝溶液，澄清后加入硅酸钠，搅拌后形成制备NaA型分子筛膜。

本发明技术方案中：制膜溶液的配比为：Al₂O₃:SiO₂:Na₂O:H₂O＝1：1：1～5：100～200。

一种用于实现上所述方法的装置，该装置包括膜反应器以及位于反应器两端的封头，反应釜列管位于膜反应器的内腔中，多孔支撑体通过O型圈以及压板固定于膜反应器的反应釜列管表面，在反应釜列管和膜反应器内壁之间设有热源流动层。

有益效果：

采用本发明技术方案合成出长度为800mm的NaA型分子筛内膜，在70℃下用于分离料液为水含量为5wNaA.％的乙醇/水溶液体系时，膜的分离因子>1000，通量>2.0kg·h^–1·m^–2，兼具有高的选择性和渗透通量。与现有技术相比，本发明创新地提出将涂晶过程和晶化过程一体化制备，消除涂晶后人为因素对晶种化载体的影响，降低膜的装卸工作，并且该方法简单、易行，应用于的分子筛内膜的制备时，能够使成膜均匀性提高，膜性能得到提高。利用本发明的方法合成的NaA型分子筛内膜与现有市场分子筛膜的性能相比，重复性高，性能优良，适合规模化工业生产。

附图说明

图1为本发明的分子筛膜的制备装置示意图；

图2为本发明实施例1合成的分子筛膜的膜表面场发射式扫描电镜图；

图3为本发明实施例1合成的分子筛内膜的膜断面场发射式扫描电镜图；

其中，1、封头；2、热源流动层；3、反应釜列管；4、O型圈；5、压板；6、多孔支撑体。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：

一种分子筛膜的制备装置，该装置包括膜反应器以及位于反应器两端的封头(1)，反应釜列管(3)位于膜反应器的内腔中，多孔支撑体(6)通过O型圈(4)以及压板(5)固定于膜反应器的反应釜列管表面，在反应釜列管(3)和膜反应器内壁之间设有热源流动层(2)。

实施例1

步骤1、支撑体的固定