[发明专利]用亚铜离子交换的沸石选择吸附和回收有机气体

说明书

本发明涉及一种从气体混合物中选择吸附和回收带不饱和键的有机气体，如烯烃，或一氧化碳的方法。

已经知道几种从气体混合物中分离一氧化碳和烯烃的方法。这些方法包括：低温蒸馏，液体吸收，膜分离以及所谓的“变压吸附”，即吸附在压力高于吸附剂再生压力的条件下进行。对于从含有氮气或甲烷类分子大小相近的组分的气体混合物中分离一氧化碳和烯烃而言，上述方法中低温蒸馏和液体吸收更为常用。但这两种方法都有投资和运转费用高等缺点，例如液体吸收法有溶剂损失的缺点，而且需要复杂的溶剂配制和回收系统。

最近，对能通过化学吸附从气体混合物中选择吸附一氧化碳的分子筛进行了研究，下列专利描述了这些分子筛吸附法：NL-A-6702393，SU-842461，US-4019879和US-4034065。在这些专利中，两件美国专利采用高硅沸石，这些沸石对一氧化碳有相当高的选择能力。但这类沸石只有中等一氧化碳吸附容量，并且需要在非常低的压力（高真空）下回收被吸附的气体及再生这类沸石。

另一有关用沸石吸附气体的文章刊登在“催化杂志”第30卷，第187-194页（1973）（“Jo＊nalofCatalyais”）Vol.30，PP187-194，（1973）上由黄，Y.Y.所写的一篇论文，这篇论文讨论了Y型亚铜离子交换沸石体系对几种纯气体如一氧化碳的吸附容量，所用的这类沸石有很好的一氧化碳吸附容量，但据说在室温下需要在非常低的压力下来回收被吸附的一氧化碳及再生沸石。

黄和梅英维林在J.C.S.Chem.510，PP584-585.1974。这篇论文中还讨论了纯乙烯在Y型亚铜沸石上的吸附，也提到生成很强的络合物。

这些现象应归因于黄所用的沸石对于一氧化碳和烯烃的很高的结合能。从前面一篇黄所写的论文中，图1所示的等温线可以看出，因为对一氧化碳的吸附很强，由此可以预料在室温下变压范围为1巴（绝对压力）到10毫巴（绝对压力）的系统中，一氧化碳的回收率低。

因此黄所用的沸石体系对一氧化碳的吸附力太强，不能作为室温下工业上有潜力的变压吸附回收工艺的基础。

所以，本发明提出了一种从气体混合物中选择吸附和随后回收带不饱和键的有机气体的方法，此法是让气体混合物通过与亚铜离子进行过离子交换的沸石，其特征在于，这种沸石具有八面型结构且硅铝原子比为1.2-3。

所谓“带不饱和键的有机气体”是指其分子结构上有将碳原子和另一原子相连的一个双键或多价共价键的气体，这类气体包括，一氧化碳，烯烃或炔烃等。本发明的方法特别适用于从气体混合物中分离一氧化碳或烯烃，如乙烯。

八面沸石在普通教科书中已有介绍，其中包括布雷克著，约怀利父子有限公司1974年出版的“沸石分子筛，结构，化学性质和用途”第92-93页，和古尔德编辑，美国化学学会1971年出版的化学进展从书101中的“分子筛沸石-1”第171页以后，这些沸石可归人具有八面型结构的一类沸石，其结构特点用它们的X射线衍射图表示，这些沸石已在梅伊尔和奥尔森，D.H.著，名为“沸石结构类型图集”一书第37页中列出，这本书是国际沸石协会结构委员会1978年出版，美国宾夕法尼亚州匹兹堡市综合图书服务公司发行的。

所用的具有八面型结构的沸石有硅铝原子比为1.2-3的X型沸石和Y型沸石，硅铝原子比为1.5-3，特别是2-3的沸石，如Y型沸石更好。

所用的沸石可以通过任何传统的工艺与铜离子进行离子交换，例如，NaY沸石可先用硝酸铜溶液处理。完成离子交换，接着清洗，干燥，然后同硅胶一起成粒后再进行干燥。让一氧化碳在高温下通过这种干燥的粒状铜沸石，铜沸石就还原成亚铜离子交换沸石，这样获得的硅铝原子比为1.5-3的亚铜沸石（以下称“Cu（I）Y”）用于从混合气体中选择吸附一氧化碳。

本发明所用的离子交换沸石能够通过化学吸附或者物理吸附来吸附气体。在化学吸附中，被吸附的气体，通过化学键作用联结在沸石活性位置上，而在物理吸附中，被吸附的气体仅仅通过物理作用被吸附在沸石的微孔和间隙里，本发明的方法特别适用于从只能进行物理吸附的气体如氢气，氩气，氮气以及低碳链烷如甲烷，乙烷和丙烷中分离能进行化学吸附的气体如一氧化碳和烯烃。