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一种用于油气处理的空心微球的制备方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2017-12-07
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2018-07-03
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2020-08-18
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2037-12-07
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201711289401.3 申请日 2017-12-07
公开/公告号 CN108126676B 公开/公告日 2020-08-18
授权日 2020-08-18 预估到期日 2037-12-07
申请年 2017年 公开/公告年 2020年
缴费截止日
分类号 B01J20/26B01J20/28B01J20/30B01D53/02 主分类号 B01J20/26
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 5
权利要求数量 6 非专利引证数量 1
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证 1、CN 103894153 A,2014.07.02CN 102806071 A,2012.12.05CN 103495369 A,2014.01.08CN 101343065 A,2009.01.14CN 102389774 A,2012.03.28王红宁等."囊泡状二氧化硅的合成及油气吸附性能"《.高等学校化学学报》.2014,第35卷(第12期),第2516-2522页. 王红宁等."功能化有机硅纳米管的合成及其油气吸附性能研究"《.现代化工》.2017,第37卷(第9期),第70-74、76页. Yan Chen et al.."Fabrication andcharacterization of novel shape-stabilized stearic acid composite phasechange materials with tannic-acid-templated mesoporous silica nanoparticlesfor thermal energy storage"《.RSCAdvances》.2017,第7卷第14625-15631页. Guangshan Zhu et al.."PolystyreneBead-Assisted Self-Assembly ofMicrostructured Silica Hollow Spheres inHighly Alkaline Media"《.Journal of theAmerican Chemical Society》.2011,第123卷(第31期),第7723-7724页.;
引用专利 被引证专利
专利权维持 4 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 浙江海洋大学 当前专利权人 浙江海洋大学
发明人 王北福、朱根民、聂立宏、周婧也、张明强 第一发明人 王北福
地址 浙江省舟山市定海区临城街道海大南路1号 邮编 316022
申请人数量 1 发明人数量 5
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省舟山市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州杭诚专利事务所有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
尉伟敏
摘要
本发明涉及原油油气处理技术领域,具体涉及一种用于油气处理的空心微球的制备方法,包括以下步骤:制备聚乙烯微球;向无水乙醇中加入脂肪酸甲酯、木质素磺酸盐、纳米氧化石墨烯粉末和水溶性壳聚糖搅拌均匀,再加正硅酸乙酯得初料液;将聚苯乙烯微球加入到初料液中分散均匀得到次级料液,然后滴加在玻璃板上挥发得到白色凝胶粉末,置于二甲基甲酰胺中浸泡至聚苯乙烯微球完全溶解后过滤清洗后在200~230℃无氧煅烧干燥得到空心微球。本发明方法制备的空气微球的比表面积大,掺杂氧化石墨烯进一步提升传热能力,热稳定性高,而且对甲烷、乙烷等小分子烃的吸附能力强,对原油油气中的小分子烃脱除效率高。
  • 摘要附图
    一种用于油气处理的空心微球的制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2020-08-18 授权
2 2018-07-03 实质审查的生效 IPC(主分类): B01J 20/26 专利申请号: 201711289401.3 申请日: 2017.12.07
3 2018-06-08 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种用于油气处理的空心微球的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将偶氮二异丁腈加入到苯乙烯单体中搅拌溶解,然后与聚乙烯吡咯烷酮的无水乙醇溶液混合,在氮气保护下加热至70℃搅拌反应15~17小时得到聚苯乙烯微球,然后乙醇洗涤聚苯乙烯微球并真空干燥;
(2)向无水乙醇中加入脂肪酸甲酯搅拌溶解,然后加入木质素磺酸盐、纳米氧化石墨烯粉末和水溶性壳聚糖搅拌均匀得到混合体系;
(3)向混合体系中加正硅酸乙酯搅拌均匀,再加热至50~55℃保持90~120min得初料液;
(4)将聚苯乙烯微球加入到初料液中超声分散均匀得到次级料液,然后置于50~55℃保持200~240min,再21~25℃搅拌3~5小时;
(5)将次级料液滴加在玻璃板上挥发得到白色凝胶粉末,然后置于二甲基甲酰胺中浸泡至聚苯乙烯微球完全溶解,然后过滤清洗后在200~230℃无氧煅烧干燥得到空心微球;
(6)将空心微球置于15wt%~20wt%的双氧水溶液中25~30℃下浸泡60~90min并施加紫外照射,然后将空心微球经水冲洗后干燥,紫外照射的功率为10~15W。

2.根据权利要求1所述的空心微球的制备方法,其特征在于,步骤(1)中苯乙烯单体、偶氮二异丁腈和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为20:0.1~0.2:3~5;聚乙烯吡咯烷酮的无水乙醇溶液的浓度为4~5g/100mL。

3.根据权利要求1所述的空心微球的制备方法,其特征在于,步骤(2)中无水乙醇、脂肪酸甲酯、木质素磺酸盐、纳米氧化石墨烯粉末和水溶性壳聚糖质量比10~15:0.8~1:0.3~
0.5:0.2~0.7:0.4~0.6。

4.根据权利要求1或3所述的空心微球的制备方法,其特征在于,木质素磺酸盐为木质素磺酸钠、木质素磺酸铵和木质素磺酸钙中的一种。

5.根据权利要求1或3所述的空心微球的制备方法,其特征在于,纳米氧化石墨烯粉末经过以下过程改性后使用:将氧化石墨烯和蒸馏水按1:1.3~1.8质量比混合并超声分散均匀,然后加入2~3倍体积的体积分数18%的乙醇溶液,再加入0.3~0.5倍氧化石墨烯质量的十二烷基二甲基苄基氯化铵或烷基二甲基氯化铵表面活性剂搅拌并超声60~90min,加热至70~80℃保持150~200min得到反应物,将反应物经去离子水和无水乙醇反复洗涤至无氯离子检出,真空干燥得到改性的氧化石墨烯,超声功率为45~60W。

6.根据权利要求1所述的空心微球的制备方法,其特征在于,步骤(4)中正硅酸乙酯、脂肪酸甲酯与聚苯乙烯微球的质量比为4~5:0.8~1:1.3~1.6。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及油气处理技术领域,具体涉及一种用于油气处理的空心微球的制备方法。

背景技术

[0002] 油气回收是指在装卸汽油和给车辆加油过程中将挥发的汽油油气收集起来,防止油气挥发造成的大气污染,消除安全隐患。目前常见的方法有吸收法、冷凝法、膜分离法和吸附法等。吸收法一般用柴油等贫油做吸收剂,回收效率低;冷凝法利用制冷技术将油气组分从气相到液相直接转换,但投资高、短期回报少;膜分离法利用特殊高分子膜对烃类有优先透过性的特点,使油气分子优先透过高分子膜而空气组分被截留排放,但操作不够稳定;吸附法则是活性炭、硅胶或活性纤维等吸附剂吸附原油油气,可达到较高的处理效率,且投资少,回报高,因此较为广泛使用的油气处理方法。使用活性炭、硅胶或活性纤维等吸附剂处理原油油气时,油气中的各烃类组份吸附在吸附剂表面,然后脱附得到富集的油气,实现回收利用;但是活性炭等吸附剂的散热能力弱,热稳定性差,且对小分子烃类的选择性不高,吸附力较弱,造成甲烷、乙烷未被充分脱除而进入尾气排放大气中。中国专利
201510142030X,专利名称一种高硫原油油气回收工艺及油气回收系统,申请日期2015年3月27日公开了将油气压缩分离后再进行活性炭吸附,再进一步脱硫处理的方法。活性炭散热性能不足,存在积热燃烧的安全隐患,同时对甲烷、乙烷等小分子烃类吸附力弱。

发明内容

[0003] 针对现有活性炭吸附剂对小分子烃类的选择吸附能力弱的问题,本发明的目的在于提供一种用于油气处理的空心微球的制备方法,制备的空心微球具有较大的比表面积,对甲烷等小分子烃类的选择吸附能力强,可以有效脱除原油油气中的小分子烃类,脱除效率高,而且传热散热性能良好。
[0004] 本发明提供如下的技术方案:
[0005] 一种用于油气处理的空心微球的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
[0006] (1)将偶氮二异丁腈加入到苯乙烯单体中搅拌溶解,然后与聚乙烯吡咯烷酮的无水乙醇溶液混合,在氮气保护下加热至70℃搅拌反应15~17小时得到聚苯乙烯微球,然后乙醇洗涤聚苯乙烯微球并真空干燥;
[0007] (2)向无水乙醇中加入脂肪酸甲酯搅拌溶解,然后加入木质素磺酸盐、纳米氧化石墨烯粉末和水溶性壳聚糖搅拌均匀得到混合体系;
[0008] (3)向混合体系中加正硅酸乙酯搅拌均匀,再加热至50~55℃保持90~120min得初料液;
[0009] (4)将聚苯乙烯微球加入到初料液中超声分散均匀得到次级料液,然后置于50~55℃保持200~240min,再21~25℃搅拌3~5小时;
[0010] (5)将次级料液滴加在玻璃板上挥发得到白色凝胶粉末,然后置于二甲基甲酰胺中浸泡至聚苯乙烯微球完全溶解,然后过滤清洗后在200~230℃无氧煅烧干燥得到空心微球。
[0011] 作为本发明方法的一种改进,步骤(1)中苯乙烯单体、偶氮二异丁腈和聚乙烯吡咯烷酮的质量比为20:0.1~0.2:3~5;聚乙烯吡咯烷酮的无水乙醇溶液的浓度为4~5g/100mL。
[0012] 作为本发明方法的一种改进,步骤(2)中无水乙醇、脂肪酸甲酯、木质素磺酸盐、纳米氧化石墨烯粉末和水溶性壳聚糖质量比10~15:0.8~1:0.3~0.5:0.2~0.7:0.4~0.6。
[0013] 作为本发明方法的一种改进,木质素磺酸盐为木质素磺酸钠、木质素磺酸铵和木质素磺酸钙中的一种。
[0014] 作为本发明方法的一种改进,纳米氧化石墨烯粉末经过以下过程改性后使用:将氧化石墨烯和蒸馏水按1:1.3~1.8质量比混合并超声分散均匀,然后加入2~3倍体积的体积分数18%的乙醇溶液,再加入0.3~0.5倍氧化石墨烯质量的十二烷基二甲基苄基氯化铵或烷基二甲基氯化铵表面活性剂搅拌并超声60~90min,加热至70~80℃保持150~200min得到反应物,将反应物经去离子水和无水乙醇反复洗涤至无氯离子检出,真空干燥得到改性的氧化石墨烯,超声功率为45~60W。
[0015] 作为本发明方法的一种改进,步骤(3)和步骤(4)中正硅酸乙酯、脂肪酸甲酯与聚苯乙烯微球的质量比为4~5:0.8~1:1.3~1.6。
[0016] 作为本发明方法的一种改进,还包括步骤(6),即将步骤(5)得到的空心微球置于15wt%~20wt%的双氧水溶液中25~30℃下浸泡60~90min并施加紫外照射,然后将空心微球经水冲洗后干燥,紫外照射的功率为10~15W。
[0017] 本发明的空心微球以正硅酸乙酯为前驱体,聚苯乙烯微球为模板经木质素磺酸盐、纳米氧化石墨烯粉末、水溶性壳聚糖掺杂得到二氧化硅空心微球制成。二氧化硅空心微球具有较大的比表面积,传热、散热能力强,热稳定性高。同时二氧化硅空心微球的表面含有丰富的硅羟基,可与有机烃类分子形成氢键,对小分子烃类,例如甲烷、乙烷等的吸附能力强。
[0018] 制备该吸附剂时将制备的聚苯乙烯微球加入到正硅酸乙酯、脂肪酸甲酯、木质素磺酸盐、纳米氧化石墨烯粉末和水溶性壳聚糖的初料液中,木质素磺酸盐作为表面活性剂可有效分散聚苯乙烯微球,经超声强化得到均匀的次料液;脂肪酸甲酯作为萃取剂促进正硅酸乙酯在聚苯乙烯微球表面的涂布成型;氧化石墨烯是石墨烯的氧化产物,表面含有大量的羰基、羧基、酰基基团,可与石墨烯的π-π电子共轭体系形成更大的电子离域区,对甲烷、乙烷等小分子烃类上的孤对电子有更强的吸引力,强化空心微球对小分子烃类的吸附强度。氧化石墨烯也具有良好的传热性能,可以增强空心微球的传热散热能力,提高热稳定性,而且与二氧化硅中的硅羟基发生作用力,提高结构强度。氧化石墨烯通过表面接枝阳离子表面活性剂的疏水端,提高氧化石墨烯吸附有机烃类分子的能力,从而增强空心微球处理有机烃类的效率。水溶性壳聚糖具有较好的粘结性能,提高氧化石墨烯和木质素磺酸盐与空心微球中硅的连接强度。同时水溶性壳聚糖本身也具有明显的吸附效果,可以强化空心微球的吸附能力。将制备的空心微球经双氧水浸泡后羰基、羧基含量有所增加,酸性化得到增强,对乙烷、丙烷等极性分子的吸附能力得到强化。通过上述方法制备的空心微球的比表面积大,热稳定性高,对甲烷、乙烷等小分子烃的吸附能力强,对原油油气中的小分子烃的脱除效率高。
[0019] 本发明的有益效果如下:
[0020] 本发明方法制备的空气微球的比表面积大,掺杂氧化石墨烯进一步提升传热能力,热稳定性高,而且对甲烷、乙烷等小分子烃的吸附能力强,对原油油气中的小分子烃的脱除效率高。

实施方案

[0021] 下面就本发明的具体实施方式作进一步说明。
[0022] 如无特别说明,本发明中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的,如无特别说明,下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。
[0023] 实施例1
[0024] 一种用于油气处理的空心微球的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
[0025] (1)将偶氮二异丁腈加入到苯乙烯单体中搅拌溶解,然后与4g/100mL的聚乙烯吡咯烷酮的无水乙醇溶液混合,在氮气保护下加热至70℃搅拌反应15小时得到聚苯乙烯微球,乙醇洗涤聚苯乙烯微球并真空干燥,苯乙烯单体、偶氮二异丁腈和聚乙烯吡咯烷酮质量比为20:0.1:3;
[0026] (2)向无水乙醇中溶解脂肪酸甲酯,再加入木质素磺酸盐、纳米氧化石墨烯粉末和水溶性壳聚糖搅拌均匀得到混合体系,无水乙醇、脂肪酸甲酯、木质素磺酸盐、纳米氧化石墨烯粉末和水溶性壳聚糖质量比10:0.8:0.3:0.2:0.4,木质素磺酸盐为木质素磺酸钠;
[0027] (3)向混合体系中加正硅酸乙酯搅拌均匀,再加热至50℃保持90min得初料液;
[0028] (4)将聚苯乙烯微球加入到初料液中超声分散均匀得到次级料液,然后置于50℃保持200min,再21℃搅拌3小时,正硅酸乙酯、脂肪酸甲酯与聚苯乙烯微球质量比为4:0.8:1.3;
[0029] (5)将次级料液滴加在玻璃板上挥发得到白色凝胶粉末,然后置于二甲基甲酰胺中浸泡至聚苯乙烯微球完全溶解,过滤清洗后在200℃无氧煅烧干燥3小时得到空心微球;
[0030] (6)将空心微球置于15wt%的双氧水溶液中25℃浸泡60min并施加紫外照射,然后经水冲洗后干燥,紫外照射功率为10W,通过双氧水浸渍后提高空心微球中羰基、羟基含量。
[0031] 所得空心微球对甲烷、乙烷和丙烷等C1~C6小分子烃类脱除效率在92%以上,对乙烷、丙烷等极性小分子烃类的脱除效率稳定在95%;传热系数与活性炭相比提高13~16%。
[0032] 实施例2
[0033] 一种用于油气处理的空心微球的制备方法,与实施例1的不同之处在于,纳米氧化石墨烯粉末经过以下过程改性后使用:将氧化石墨烯和蒸馏水按1:1.3质量比混合并超声分散均匀,然后加入2倍体积的体积分数18%的乙醇溶液和0.3倍氧化石墨烯质量的十二烷基二甲基苄基氯化铵表面活性剂后搅拌超声60min,加热至70℃保持150min得到反应物,将反应物经水和无水乙醇反复洗涤至无氯离子检出,然后真空干燥得到改性的氧化石墨烯,超声功率为45W。
[0034] 上述实施例2所得空心微球与实施例1所得空心微球相比对甲烷、乙烷和丙烷等C1~C6小分子烃类的脱除效率提高1%~1.2%。
[0035] 实施例3
[0036] 一种用于油气处理的空心微球的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
[0037] (1)将偶氮二异丁腈加入到苯乙烯单体中搅拌溶解,与4.5g/100mL的聚乙烯吡咯烷酮的无水乙醇溶液混合,在氮气保护下加热至70℃搅拌反应16小时得到聚苯乙烯微球,乙醇洗涤聚苯乙烯微球并真空干燥,苯乙烯单体、偶氮二异丁腈和聚乙烯吡咯烷酮质量比为20:0.15:4;
[0038] (2)向无水乙醇中溶解脂肪酸甲酯,再加入木质素磺酸盐、纳米氧化石墨烯粉末和水溶性壳聚糖搅拌均匀得到混合体系,无水乙醇、脂肪酸甲酯、木质素磺酸盐、纳米氧化石墨烯粉末和水溶性壳聚糖质量比13:0.9:0.4:0.45:0.5,所用木质素磺酸盐为木质素磺酸铵;
[0039] (3)向混合体系中加正硅酸乙酯搅拌均匀,再加热至53℃保持100min得初料液;
[0040] (4)将聚苯乙烯微球加入到初料液中超声分散均匀得到次级料液,然后置于53℃保持220min,再23℃搅拌4小时,正硅酸乙酯、脂肪酸甲酯与聚苯乙烯微球的质量比为4.5:0.9:1.45;
[0041] (5)将次级料液滴加在玻璃板上挥发得到白色凝胶粉末,然后置于二甲基甲酰胺中浸泡至聚苯乙烯微球完全溶解,然后过滤清洗后在210℃无氧煅烧干燥4小时得到空心微球;
[0042] (6)将空心微球于17wt%的双氧水溶液中28℃下浸泡75min并施加紫外照射,然后经水冲洗后干燥,紫外照射的功率为13W,通过双氧水浸渍后提高空心微球中羰基、羟基含量。
[0043] 所得空心微球对甲烷、乙烷和丙烷等C1~C6小分子烃类脱除效率在92%以上,对乙烷、丙烷等极性小分子烃类的脱除效率稳定在95%;传热系数与活性炭相比提高13~16%。
[0044] 实施例4
[0045] 一种用于油气处理的空心微球的制备方法,与实施例3的不同之处在于,纳米氧化石墨烯粉末经过以下过程改性后使用:将氧化石墨烯和蒸馏水按1:1.5的质量比混合并超声分散均匀,然后加入2.5倍体积的体积分数18%的乙醇溶液,再加入0.4倍质量的十二烷基二甲基苄基氯化铵后搅拌并超声75min,然后加热至75℃保持180min得到反应物,将反应物经去离子水和无水乙醇反复洗涤至无氯离子检出,然后真空干燥得到改性的氧化石墨烯,超声功率为55W。
[0046] 上述实施例4所得空心微球与实施例3所得空心微球相比对甲烷、乙烷和丙烷等C1~C6小分子烃类的脱除效率提高1.02%~1.1%。
[0047] 实施例5
[0048] 一种用于油气处理的空心微球的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
[0049] (1)将偶氮二异丁腈加入到苯乙烯单体中搅拌溶解,然后与5g/100mL的聚乙烯吡咯烷酮的无水乙醇溶液混合,在氮气保护下加热至70℃搅拌反应17小时得到聚苯乙烯微球,乙醇洗涤聚苯乙烯微球并真空干燥,苯乙烯单体、偶氮二异丁腈和聚乙烯吡咯烷酮质量比为20:0.2:5;
[0050] (2)向无水乙醇中加入脂肪酸甲酯搅拌溶解,然后加入木质素磺酸盐、纳米氧化石墨烯粉末和水溶性壳聚糖搅拌均匀得到混合体系,无水乙醇、脂肪酸甲酯、木质素磺酸盐、纳米氧化石墨烯粉末和水溶性壳聚糖质量比15:1:0.5:0.7:0.6,木质素磺酸盐为木质素磺酸钙;
[0051] (3)向混合体系中加正硅酸乙酯搅拌均匀,再加热至55℃保持120min得初料液;
[0052] (4)将聚苯乙烯微球加入到初料液中超声分散均匀得到次级料液,然后在55℃保持240min,再25℃搅拌5小时,正硅酸乙酯、脂肪酸甲酯与聚苯乙烯微球质量比为5:1:1.6;
[0053] (5)将次级料液滴加在玻璃板上挥发得到白色凝胶粉末,然后置于二甲基甲酰胺中浸泡至聚苯乙烯微球完全溶解,然后过滤清洗后在230℃无氧煅烧干燥5小时得到空心微球;
[0054] (6)将空心微球置于20wt%的双氧水溶液中30℃浸泡90min并施加紫外照射,然后经水冲洗后干燥,紫外照射的功率为15W,通过双氧水浸渍后提高空心微球中羰基、羟基含量。
[0055] 所得空心微球对甲烷、乙烷和丙烷等C1~C6小分子烃类脱除效率在92%以上,对乙烷、丙烷等极性小分子烃类的脱除效率稳定在95%;传热系数与活性炭相比提高13%~16%。
[0056] 实施例6
[0057] 一种用于油气处理的空心微球的制备方法,与实施例5的不同之处在于,纳米氧化石墨烯粉末经过以下过程改性后使用:将氧化石墨烯和蒸馏水按1:1.8的质量比混合并超声分散均匀,然后加入3倍体积的体积分数18%的乙醇溶液和0.5倍质量的十二烷基二甲基苄基氯化铵表面活性剂后搅拌并超声90min,然后加热至80℃保持200min得到反应物,将反应物经去离子水和无水乙醇反复洗涤至无氯离子检出,真空干燥得到改性的氧化石墨烯,超声功率为60W。
[0058] 上述实施例6所得空心微球与实施例5所得空心微球相比对甲烷、乙烷和丙烷等C1~C6小分子烃类的脱除效率提高0.9%~1.1%。
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