一种炭织物分子筛及其制备方法 本发明属于一种炭分子筛，具体涉及一种用于甲烷二氧化碳分离的炭织物分子筛及其制备方法。
炭分子筛是七十年代发展起来的炭质吸附剂，由于它具有独特的孔隙结构、表面性质、机械特性、化学稳定性好、耐高温、耐酸碱等优异特性，因而得到了广泛的研究和开发。如以煤基、植物基、高分子聚合物等为原料制备粒状炭分子筛的制备工艺比较成熟，并且已经用于空分制氮、天然气提纯、焦炉气等的氢气回收、化工、催化等领域。目前国际上从事生产炭分子筛的公司主要由德国的BG公司、日本的Takeda公司和美国的Calgon炭化公司。但由于粒状炭分子筛只能以装填方式使用，无法改变其自身形状而适合不同的市场和工业需求。另外，粒状炭分子筛在使用时具有较大的阻力降，在微量的水分存在时会造成颗粒破碎，颗粒的破碎会尽一步加大操作阻力，使得原有的系统无法正常运行。
本发明的发明目的是提供一种织物状、使用过程阻力小的用于甲烷二氧化碳分离的炭分子筛及其制备方法。
本发明是采用有机纤维或其织物为原料进行炭化后用水蒸气作为活性剂，再进行活化处理，制得织物状炭分子筛。
本发明的用于甲烷二氧化碳分离地炭织物分子筛的物理性能是：
形状：纤维、毡、布或纸；
比表面积：300～1000m2/g；
微孔率：0.7nm以下的微孔率大于60％；
孔容积：0.15-0.35ml/g。
如上所述的纤维是聚丙烯腈纤维、粘胶纤维、酚醛纤维、沥青纤维。
如上所述的毡、布、纸是由聚丙烯腈纤维、粘胶纤维、酚醛纤维或沥青纤维纺织而成的。
本发明的制备方法如下：
将炉膛分为炭化段和活化段，使炭化段的温度控制在750-850℃，活化段的温度控制在700-850℃，炭化20-150分钟，氮气以5-60m3/h通入炉体内，水以5-50ml/min注入气化炉，产生的水蒸气直接进入活化段炉体内，将纤维或纤维布从入口处进入炭化段进行炭化后，连续进入活化段，在炭化段和活化段的停留时间均为10-120分钟，从出口处得到连续产品。
由本方法制备的纤维状炭分子筛的孔径分布0.7nm以下的微孔大于60％，比表面积为300-1000m2/g。
在变压吸附装置上评价本发明产品对甲烷与二氧化碳的分离性能，分离条件为吸附表压力0.1-0.5Mpa，真空脱附，吸附柱长26cm，吸附柱内径1.9cm，原料气流量40-60ml/min，分离制备的甲烷浓度大于96％。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明的炭织物分子筛易于加工为不同形状，可满足不同的市场需求。
(2)制备工艺省去了化学气相沉积调孔，操作简单，且易于保证产品质量。
(3)具有丰富的微孔，吸、脱附快。
(4)在甲烷二氧化碳分离过程，所消耗的动力少，分离得到的甲烷气纯度超过96％。
本发明的实施例如下：
实施例1
(1)将炉膛炭化段和活化段温度都控制在780℃，将流量为0.5m3/h的氮气通入炉体；并将水以6.5ml/min的注入量注入气化炉，并由流量为0.25m3/h的氮气将水蒸气带入活化炉。
(2)将聚丙烯腈纤维布以10cm/min的速度由炭化炉入口进入，匀速经过炭化段和活化段，聚丙烯腈纤维布在炭化段和活化段的停留时间均为30min，然后在氮气保护下降温得到产品。产品性能为：比表面积326m2/g，孔容积0.16ml/g,0.7nm以下的微孔率为70％。把得到的产品装入变压吸附装置上，分离条件为甲烷二氧化碳的体积百分比各为50％，吸附表压力0.2MPa，真空脱附，吸附柱长26cm，吸附柱内径1.9cm，原料气流量45ml/min，分离的甲烷纯度为99％。
实施例2
(1)将炉膛炭化段和活化段温度分别控制在750℃和800℃，将流量为10m3/h的氮气通入炉体；将水以8ml/min的量注入气化炉，并由流量为0.4m3/h的氮气将水蒸气带入活化炉。
(2)将粘胶纤维毡以5cm/min的速度由炭化炉入口进入匀速通过炭化段和活化段，使粘胶纤维毡在炭化段和活化段的停留时间均为60min，在氮气保护下降温得到产品。产品性能为：比表面积497m2/g，孔容积0.22ml/g,0.7nm以下的微孔率为70％。把得到的产品装入变压吸附装置上，分离条件为甲烷二氧化碳的体积百分比各为50％，吸附表压力0.3MPa，真空脱附，吸附柱长26cm，吸附柱内径1.9cm，原料气流量40-60ml/min，分离的甲烷纯度为96％。
实施例3
(1)将炉膛的炭化段和活化段温度分别控制在850℃和820℃，将流量为30m3/h的氮气通入炉体；将水以8ml/min的量注入气化炉，并由流量为0.4m3/h的氮气将水蒸气带入活化炉。
(2)将沥青纤维毡以2.5cm/min的速度由炭化炉入口进入匀速通过炭化段和活化段，使沥青纤维毡在炭化段和活化段的停留时间均为120min，在氮气保护下降温得到产品。产品性能为：比表面积628m2/g，孔容积0.24ml/g,0.7nm以下的微孔率为70％。把得到的产品装入变压吸附装置上，分离条件为甲烷二氧化碳的体积百分比各为50％，吸附表压力0.4MPa，真空脱附，吸附柱长26cm，吸附柱内径1.9cm，原料气流量40-60ml/min，分离的甲烷纯度为98％。
实施例4
(1)将炉膛的炭化段和活化段温度分别控制在800℃和850℃，将流量为50m3/h的氮气通入炉体；将水以8.5ml/min的量注入气化炉，并由流量为0.4m3/h的氮气将水蒸汽带入活化炉。
(2)将酚醛纤维布以3.3cm/min的速度由炭化炉入口进入匀速通过炭化段和活化段，使样品在炭化段和活化段的停留时间均为90min，在氮气保护下降温得到产品。产品性能为：比表面积883m2/g，孔容积0.33ml/g,0.7nm以下的微孔率为70％。把得到的产品装入变压吸附装置上，分离条件为甲烷二氧化碳的体积百分比各为50％，吸附表压力0.5MPa，真空脱附，吸附柱长26cm，吸附柱内径1.9cm，原料气流量40-60ml/min，分离的甲烷纯度为99％。