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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114797761A(43)申请公布日2022.07.29(21)申请号202210299015.7(22)申请日2022.03.25(71)申请人西南化工研究设计院有限公司地址610000四川省成都市高新区高朋大道5号(72)发明人黄晨陈禹嘉袁英贺安平李克兵杨云李旭青晨赵安民张可羡张向辉(74)专利代理机构成都九鼎天元知识产权代理有限公司51214专利代理师吕玲(51)Int.Cl.B01J20/18(2006.01)B01D53/02(2006.01)B01J20/30(2006.01)权利要求书1页说明书12页附图1页(54)发明名称一种甲烷氮气分离用碳分子筛吸附剂及其制备方法(57)摘要本发明为一种过渡金属单质改性的甲烷氮气分离用碳分子筛吸附剂及其制备方法。制备方法中,本发明预先通过混料成型、碳化和碳沉积处理制得了碳分子筛前驱体,然后通过浸渍掺杂处理引入了过渡金属盐组分,再对其依次进行保护气氛条件下的煅烧及还原处理,最终制得过渡金属单质改性的甲烷氮气分离用碳分子筛吸附剂。其中,所述过渡金属盐是钼酸铵、硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硝酸锌、硝酸铬中的任意一种。该碳分子筛吸附剂在分离甲烷氮气体系中表现出了优良的选择性吸附氮气的性能,具有非常广阔的应用前景和良好的市场价值。CN114797761ACN114797761A权利要求书1/1页1.一种甲烷氮气分离用碳分子筛吸附剂,该吸附剂为过渡金属单质改性的甲烷氮气分离用碳分子筛吸附剂,其特征在于,该吸附剂预先通过混料成型、碳化和碳沉积处理制得了碳分子筛前驱体,然后通过浸渍掺杂处理引入了过渡金属盐组分,再对其进行保护气氛条件下的煅烧及还原处理,最终制得过渡金属单质改性的甲烷氮气分离用碳分子筛吸附剂。2.如权利要求1所述的碳分子筛吸附剂,其特征在于,所述过渡金属盐为钼酸铵、硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硝酸锌、硝酸铬中的任意一种。3.如权利要求1所述的碳分子筛吸附剂,其特征在于:所述过渡金属盐中过渡金属元素的质量百分比为0.3~3wt%。4.如权利要求1‑3中任意一项权利要求所述的碳分子筛吸附剂的制备方法,其特征在于包括以下步骤:(1)混料成型:将粉碎后的酚醛树脂与粘结剂共同充分搅拌至混合均匀,使用挤条机挤条成型;(2)碳化:将步骤(1)得到的颗粒放入高温转化炉,在N2气流中进行碳化处理,处理结束后待温度自然降至室温,取出得到碳分子筛吸附剂前驱体;(3)碳沉积:将步骤(2)中得到的碳分子筛吸附剂前驱体在N2气流中引入苯蒸气,进行碳沉积处理,待温度自然降至室温后,取出得到碳分子筛吸附剂;(4)浸渍掺杂、煅烧及还原:将碳分子筛吸附剂通过浸渍掺杂引入过渡金属盐组分,然后在N2气流中进行煅烧处理,再在N2‑H2混合气气流中进行还原处理,即得到过渡金属单质改性的甲烷氮气分离用碳分子筛吸附剂。5.如权利要求4所述碳分子筛吸附剂的制备方法,其特征在于:所述粘结剂为煤焦油、沥青、树脂中的任意一种。6.如权利要求4所述碳分子筛吸附剂的制备方法,其特征在于:所述粘结剂的质量百分比为1~20wt%。7.如权利要求4所述碳分子筛吸附剂的制备方法,其特征在于:所述步骤(4)中煅烧处理的温度为400~800℃,时间为60~360min。8.如权利要求4所述碳分子筛吸附剂的制备方法,其特征在于:所述步骤(4)中还原处理的温度为400~1000℃,时间为60~720min。9.如权利要求4所述碳分子筛吸附剂的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中酚醛树脂的粒径为10‑100微米。10.如权利要求4所述方法得到的碳分子筛吸附剂,其特征在于:该碳分子筛吸附剂具有合适的孔道尺寸和结构,对甲烷氮气体系中的氮气组分具有较强的选择性吸附能力。2CN114797761A说明书1/12页一种甲烷氮气分离用碳分子筛吸附剂及其制备方法技术领域[0001]本发明属于吸附剂制备技术领域,具体为一种甲烷氮气分离用碳分子筛吸附剂,尤其是一种过渡金属单质改性的甲烷氮气分离用碳分子筛吸附剂及其制备方法。背景技术[0003]目前开发和应用的气体分离技术主要包括低温深冷分离技术、膜分离技术和变压吸附技术等。在工业生产中,低温深冷分离技术是一种工艺成熟、应用广泛的气体分离技术,然而其设备复杂庞大,且能耗很高,成本投资巨大,具有不可忽视的缺点;膜分离技术是一种新兴的气体分离技术,如2020年西北油田石油工程技术研究院报道了一种新型膜分离脱氮技术,通过研发新型合成膜和膜分离脱氮流程整体设计与协同优化,氮气脱除率可达90%,甲烷/氮气分离效果显著,但该技术尚未发展成熟,还存在着膜制备技术难度大、耐压强度低、不易规模化使用的问题,与工业化目标仍有较大距离;变压吸附技术是一种利用不同气体组分之间的动力学效应原