[发明专利]一种用于轻烃分离的渗透膜

说明书

本发明涉及轻烃分离富集技术领域，公开了一种用于轻烃分离的渗透膜，采用溶胶‑凝胶法制备纳米氧化镁和纳米二氧化钛粉体，经过改性处理后具有丰富的孔结构，形成更多的气体传质通道，减少气体扩散阻力，能把比孔径小的分子吸附到孔穴的内部中来，而把比孔径大的分子排斥在外，气体选择渗透性能高，能够得到纯度高的气体含量，通过较温和的操作条件和较低的能耗，以及较简便的组件分离，即能实现轻烃的分离富集，具有极大的应用价值。

技术领域

本发明属于轻烃分离富集技术领域，具体涉及一种用于轻烃分离的渗透膜。

背景技术

“烃”就是碳、氢两种元素以不同的比例混合而成的一系列物质。其中较轻的部分，就叫做轻烃。天然气的主要成份是C1甲烷，含少量的C2乙烷，液化石油气的主要成份是C3丙烷、C4丁烷，它们在常温常压下呈气态，叫气态轻烃。C5-C16的烃在常温常压下是液态，我们就叫它液态轻烃。液态轻烃中最轻的部分是C5、C6，饱和的C5 、C6是鼓泡制气的最好原料，再重一点的部分就是汽油、煤油和柴油等。轻烃燃气与天然气一样，可作为一次能源替代液化气、柴油、电等二次能源，是工业企业能源改造理想气源。轻烃燃气已通过了国家环境保护监测部门的检测，国家环保部将该燃气项目认定为“国家重点环境保护实用技术推广项目”，建设部将该新型燃气列为“城市补充燃气”，在全国推广应用。

在轻烃组分的分离中，乙烷、乙烯及丙烯、丙烷的分离由于相对挥发度低，通常用低温精馏的方法分离，能耗大，设备费用高，增加了成本。石油化工中轻烃的分离过程能耗较高，而轻烃如乙烷，乙烯，丙烷，丙烯等分子的尺寸恰在分离介质薄膜的孔径范围，如果能用膜过程实现分离，可极大程度的降低成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种用于轻烃分离的渗透膜，能够通过优异的气体渗透性能，达到轻烃分离目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于轻烃分离的渗透膜，制备方法包括以下步骤：

（1）采用溶胶-凝胶法制备纳米氧化镁和纳米二氧化钛粉体，按照1:2.8-3.0的比例混合，向两种纳米粉体中加入8-10倍体积的无水乙醇，搅拌混合均匀后加入到离心机中,盖紧盖子，开始搅拌，转速为1200-1300转/分钟，边搅拌边加热至60-70℃；

（2）搅拌50-60分钟后加入配制好的浓度为45-50%的硬脂酸溶液，添加量为15-18%，然后升温至80-90℃反应1.5-2.0小时，接着加入配制好的钛酸丁酯溶液，继续反应40-50分钟后停止搅拌，继续加热至无水乙醇完全挥发, 待反应液成糊状后停止加热，将产物倒入表面皿中再放入烘箱90-100℃干燥，干燥时间为2-3小时，得到预处理的纳米粉料；

（3）将预处理的纳米粉料溶解于N，N-二甲基乙酰胺中，溶解比为1:4.0-4.5，在超声波中分散30-40分钟，形成均相悬浮溶液后，加入质量分数占悬浮液6.0-6.8%的聚酰胺酸溶液，使用机械搅拌后，静置除泡，用玻璃棒将脱泡后的溶液在玻璃板上刮制成膜，在35-38℃水平恒温台上干燥20-24小时，干燥后将薄膜剪成直径为适合大小的圆片，置于管式炭化炉中按照设定程序升温炭化，冷却后得到的所述渗透膜。

作为对上述方案的进一步改进，步骤（1）所述纳米氧化镁和纳米二氧化钛粉体粒径大小在10-100纳米之间。

作为对上述方案的进一步改进，步骤（2）所述配制好的钛酸丁酯溶液浓度为25-30%，添加质量分数为14-16%。

作为对上述方案的进一步改进，步骤（3）所述炭化升温设定程序为：在15-20分钟内加热至300-340℃，停留5-10分钟后继续以10-12℃/分钟的速度加热至600-650℃，保温炭化3-5分钟。