Способ разделения газов с использованием цеолитов типа DDR со стабилизированной адсорбционной активностью

1. Способ осуществления разделения газов, включающий:
приведение адсорбента или мембраны, содержащих кристаллы цеолита типа DDR, в контакт с входящим потоком газа, содержащим первый компонент и второй компонент, с образованием первого потока газа, обогащенного первым компонентом по отношению к входящему потоку газа, и
улавливание второго потока газа, обогащенного вторым компонентом по отношению к входящему потоку газа,
в котором кристаллы цеолита типа DDR синтезируют, используя смесь для синтеза, имеющую отношение щелочного металла к диоксиду кремния по меньшей мере примерно 0,01, при этом адсорбент или мембрана состоят из кристаллов с содержанием примеси щелочного металла, составляющим примерно 0,05 масс. % или менее, причем щелочной металл в смеси для синтеза предпочтительно является натрием, а кристаллы цеолита типа DDR предпочтительно представляют собой Sigma-1, ZSM-58, SSZ-28 или их сочетание.
2. Способ по п. 1, в котором кристаллы цеолита типа DDR в только что синтезированной форме имеют содержание примеси щелочного металла, составляющее по меньшей мере примерно 0,1 масс. %, причем содержание примеси щелочного металла понижают перед приведением адсорбента в контакт путем подачи кристаллов цеолита типа DDR в процесс удаления примеси щелочного металла.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором адсорбент или мембрана, содержащие кристаллы цеолита типа DDR, сформированы способом, включающим:
формирование кристаллов типа DDR из смеси для синтеза, содержащей катион щелочного металла, оксид алюминия, оксид кремния, органический катион соли метилтропиния, которая предпочтительно является иодидом или хлоридом метилтропиния, и воду,
отделение кристаллов типа DDR от смеси для синтеза,
обжиг кристаллов типа DDR,
подвергание кристаллов типа DDR воздействию кислого раствора при эффективных для ионного обмена условиях для уменьшения содержания примесей щелочного металла в кристаллах типа DDR,
обжиг подвергнутых ионному обмену кристаллов типа DDR, имеющих пониженное содержание примесей щелочного металла, и
формирование адсорбента или мембраны на основе подвергнутых ионному обмену кристаллов типа DDR, при этом кислый раствор предпочтительно является по меньшей мере 0,1 М раствором органической кислоты, имеющей рКа примерно 6 или менее.
4. Способ по п. 3, в котором кристаллы цеолита формируют способом, дополнительно включающим промывку кристаллов типа DDR органическим растворителем перед обжигом кристаллов типа DDR.
5. Способ по п. 3, в котором обожженные кристаллы типа DDR имеют содержание оксида алюминия, составляющее примерно 0,05 масс. % или менее, и в котором обожженные подвергнутые ионному обмену кристаллы типа DDR имеют полное содержание щелочного металла, составляющее примерно 0,05 масс. % или менее.
2
2
2
2
6. Способ по п. 2, в котором изотерма адсорбции CO кристаллов цеолита типа DDR в только что синтезированной форме имеет адсорбционное поглощение по меньшей мере на примерно 0,05 ммоль CO на грамм цеолита больше, чем изотерма адсорбции CO кристаллов цеолита типа DDR при парциальном давлении CO, составляющем по меньшей мере примерно 40 кПа, после процесса удаления примеси щелочного металла.
7. Способ по п. 1, в котором адсорбент находится в устройстве короткоцикловой адсорбции, причем адсорбент поглощает по меньшей мере часть второго компонента во время контактирования, при этом устройство короткоцикловой адсорбции предпочтительно является устройством адсорбции при переменном давлении с частым циклом или устройством адсорбции при переменной температуре с частым циклом.
8. Способ по п. 1, в котором щелочной металл в смеси для синтеза включает натрий.
4
2
4
9. Способ по п. 1, в котором первый компонент содержит CH, возможно также содержит HS, или представляет собой CH.
2
2
2
10. Способ по п. 1, в котором второй компонент представляет собой CO, N, HS (если не включен в первый компонент) или их сочетание.
11. Способ по п. 1, в котором адсорбент или мембрану формируют после обжига подвергнутых ионному обмену кристаллов типа DDR.
2
2
3
2
2
2
2
2
-
12. Способ по п. 1, в котором смесь для синтеза содержит отношение SiO к AlO от примерно 1 до примерно 2500, отношение HO к SiO от примерно 5 до примерно 200, отношение OH к SiO от 0 до примерно 2,0, отношение щелочного металла к SiO от примерно 0,01 до примерно 3,0 и отношение катиона метилтропиния к SiO от примерно 0,01 до примерно 2,0.
13. Способ по п. 1, в котором первый поток газа представляет собой поток концентрата и второй поток газа представляет собой поток фильтрата.