一種高強度吸附劑的製備方法
2023-06-06 07:20:06 3
專利名稱：：一種高強度吸附劑的製備方法
技術領域：
：本發明涉及吸附
技術領域：
，為一種高強度吸附劑的製備方法，該吸附劑用於從氣體中除去水和二氧化碳。更具體地說可以用於空氣、氮氣、氫氣和天然氣淨化的吸附劑。
背景技術：
：由於二氧化碳在低溫下能凍結並與水汽生成水合物，所以在氣體應用中，它是一種不希望的雜質。例如，用於空氣分離生產氧氣和氮氣的深冷裝置實際上需要在分離以前從空氣中完全除去二氧化碳(lppm或更低)和水蒸氣。煉油廠對氫汙染的氣流中存在的二氧化碳和水分的數量有類似的要求。此外，石油化工廠必須除去單體乙烯、丙烯中的二氧化碳和水，以防止聚合催化劑中毒及聚合物性能變差。目前，兩種吸附技術常用於氣體分離變溫吸附(TSA)和變壓吸附(PSA)。兩種吸附技術的效率由吸附劑的性能決定。二氧化碳的高吸附量是該吸附劑最重要的性能。用於氣體脫水和二氧化碳的最新方法是使用分子篩，天然沸石和合成沸石。己經知道合成A型沸石和X型沸石是水和二氧化碳的有效吸附劑。例如，US39811698、4711645、4986835、5156657等提出使用標準的5A、IOA、和13X分子篩作為二氧化碳的吸附劑。就二氧化碳的吸附能力，LSX是目前最佳選擇，但以LSX為吸附活性組分製成的吸附劑，通常存在強度低，易磨損等缺點，使得吸附劑的床層壓力增加，吸附劑被迫更換，影響企業的生產和效益。由於分子篩本身的機械強度差，為了提高分子篩本身的機械強度，人們採用了不同方法，可分為四個類型一類是在分子篩中加入粘土類粘合劑，經重結晶及水處理後，提高A型和X型分子篩的機械強度和吸附容量。如JP03295802,DD299，635,JP295，805等專利。一類是加入磷酸鹽或無機氧化物以提高分子篩的機械強度，如苯和乙烯垸基化沸石催化劑用5.043.0%磷酸銨水溶液處理可提高機械強度，US3，354，096提出在配料中加入(NH4)2HP04製成水球，抗壓強度達到21.9磅，GerOffen2,805，546提出在分子篩中加入Cu、Ba、Mri、Fe、Co、Ni等氧化物或其混合物，製成的分子篩有較好強度。一類是加有機粘結劑等，JP59,269,22,JP59,26523,JP63,297，282提出加入含碳纖維素、塑料、煤、炭、紙漿、植物、澱粉合成膠等，抗壓強度>17.3kg/cm2。一類是在55070(TC下將分子篩在高頻電場下焙燒，可提高其機械強度，如USSR428,775。上述四類方法使分子篩機械強度在不同程度上得以提高，但上述方法都沒有涉及到顆粒度對機械強度的影響。粉體的表面性質對其成型後的強度起著重要的作用。細的粉體表面存在大量的不飽和鍵及晶格缺陷這種新生表面的化學性質特別強，最易與相鄰的顆粒形成界面的化學鍵結合和原子擴散。顆粒越細，外表面積越大，孔道越短，吸附能力越強，吸附、解吸越快。用其成型的產品強度較高，而且吸附能力強。本發明的目的是提供一種高強度吸附劑的製備方法，這種吸附劑通過LSX分子篩漿液，粘結劑，增塑劑混合打漿，將漿液噴霧乾燥得到比較細的粉末後成型製得。機械強度高，對二氧化碳吸附能力強。
發明內容本發明的目的在於提供一種高強度吸附劑的製備方法，用其生產的吸附劑機械強度高，而且對二氧化碳吸附能力強。本發明提供的這種製備方法，以自制LSX分子篩(鈉離子質量分數至少佔全部可交換陽離子總質量分數的90%,優選95%)為吸附活性組分，在LSX分子篩未過濾前添加1050%wt的粘結劑和l3%wt的增塑劑進行打漿(劇烈攪拌0.55小時，優選1小時)、過濾、洗滌、通過乾燥設備乾燥、粉碎、過篩，得到的混料擠出成型或滾動成球，乾燥、焙燒、活化。得到高強度、高二氧化碳吸附能力的吸附劑。一種高強度吸附劑的製備方法，其特徵在於該吸附劑組成包括主活性組分和粘結劑，以及增塑劑/擴孔劑；主活性組分佔50~90%重量，是二氧化矽/氧化鋁摩爾比為2.0~2.3的LSX沸石；粘結劑佔10~50%重量，為選自鋁膠、矽膠、無定形矽鋁、膨潤土、高嶺土、斜發沸石、凹凸棒土或蒙脫石的一種或幾種；增塑劑/擴孔劑佔13%重量，為選自甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、田菁粉的一種或幾種；該吸附劑的製備工藝過程，包括(1)將LSX分子篩中鈉離子交換後鈉離子質量分數至少佔全部可交換陽離子總質量分數90—98%的LSX漿液與粘結劑、增塑劑/擴孔劑混合打漿，處理時間為0.5~5小時；(2)將歩驟(l)中的漿液經乾燥、粉碎、過篩處理；所得粉末粒度《50pm，所得粉末固含量為4080°/0;(3)將步驟(2)得到的混料擠壓成型或滾動成型，選擇噴霧乾燥、氣流乾燥、旋轉閃蒸乾燥或轉鼓乾燥之一種方式進行乾燥、然後在45060(TC下焙燒14小時、活化處理，得到吸附劑產品。按照本發明所述的製備方法，其特徵在於製備工藝過程(l)步所述的LSX分子篩中鈉離子質量分數至少佔全部可交換陽離子總質量分數的90—98%，優選95%。按照本發明所述的製備方法，其特徵在於製備工藝過程(1)步中粘結劑和增塑劑/擴孔劑直接加入鈉離子交換後的LSX分子篩漿液中，劇烈攪拌，處理時間為0.5~5小時，優選1小時。按照本發明所述的製備方法，其特徵在於製備工藝過程(2)步可選乾燥方式為噴霧乾燥、氣流乾燥、旋轉閃蒸乾燥或轉鼓乾燥，優選噴霧乾燥。按照本發明所述的製備方法，其特徵在於製備工藝過程(2)步所得粉末粒度《50jam，優選《25pm。按照本發明所述的製備方法，其特徵在於製備工藝過程(2)步所得粉末固含量為40~80%，優選65%。製備工藝過程打漿時劇烈攪拌可以使LSX分子篩的顆粒大小從35jim降到2在上述方法中所採用的噴霧乾燥是採用霧化器將原料漿液分散成霧滴，並用熱風乾燥霧滴，而獲得產品的一種方法。噴霧乾燥可以通過控制熱風溫度，流量，孔徑等來獲得不同粒度的粉末和粉末固含量，以使產品符合質量要求。本發明所製備的吸附劑，具有以下優點-1)高強度，高耐磨性；2)高吸附性能，尤其是對C02的吸附。此吸附劑適用於空氣分離生產氧氣和氮氣的深冷裝置，用於在分離以前從空氣中完全除去二氧化碳(lppm或更低)和水蒸氣。具體實施例方式實例1、將15^wt凹凸棒土、1Xwt甲基纖維素、0.2Xwt羧甲基纖維素鈉、LSX分子篩粉末(餘量)。適量去離子水捏合0.5小時，將產品擠出(M.6mm擠出料的形式。然後將擠出料在ll(TC下乾燥4小時，55(TC下焙燒5小時即得樣品1。實例2、將15^wt凹凸棒土、1Xwt甲基纖維素、0.2Xwt羧甲基纖維素鈉加入到LSX分子篩漿液中劇烈攪拌、噴霧乾燥得到粒徑分布在40140pm的粉體，最可幾粒徑為90nm，成型吸附劑。產品擠出4)1.6mm擠出料的形式。然後將擠出料在ll(TC下乾燥4小時，550'C下焙燒5小時即得樣品2。實例3、將15%wt凹凸棒土、l%wt甲基纖維素、0.2%wt羧甲基纖維素鈉加入到LSX分子篩漿液中劇烈攪拌、噴霧乾燥得到粒徑分布在2070pm的粉體，最可幾粒徑為45|am，成型吸附劑。產品擠出4>1.6mm擠出料的形式。然後將擠出料在ll(TC下乾燥4小時，55(TC下焙燒5小時即得樣品3。實例4將15Xwt凹凸棒土、1Xwt甲基纖維素、0.2Xwt羧甲基纖維素鈉加入到LSX分子篩漿液中劇烈攪拌、噴霧乾燥得到粒徑分布在540pm的粉體，最可幾粒徑為2(Vm，成型吸附劑。產品擠出41.6mm擠出料的形式。然後將擠出料在11(TC下乾燥4小時，55(TC下焙燒5小時即得樣品4。實例5、將20^wt凹凸棒土、1%^甲基纖維素、0.2。/。wt羧甲基纖維素鈉、LSX分子篩粉末(餘量)。適量去離子水捏合0.5小時，將產品擠出4)1.6mm擠出料的形式。然後將擠出料在ll(TC下乾燥4小時，55(TC下焙燒5小時即得樣品5。實例6、將20Xwt凹凸棒土、1Xwt甲基纖維素、0.2Xwt羧甲基纖維素鈉加入到LSX分子篩漿液中劇烈攪拌、噴霧乾燥粒徑分布在40140jim的粉體，最可幾粒徑為90nm，成型吸附劑。產品擠出4>1.6mm擠出料的形式。然後將擠出料在ll(TC下乾燥4小時，550'C下焙燒5小時即得樣品6。實例7、將20%wt凹凸棒土、l%wt甲基纖維素、0.2%wt羧甲基纖維素鈉加入到LSX分子篩漿液中劇烈攪拌、噴霧乾燥得到粒徑分布在2070pm的粉體，最可幾粒徑為45pni，成型吸附劑。產品擠出cH.6mm擠出料的形式。然後將擠出料在ll(TC下乾燥4小時，55(TC下焙燒5小時即得樣品7。實例8、將20%wt凹凸棒土、l%wt甲基纖維素、0.2%wt羧甲基纖維素鈉加入到LSX分子篩槳液中劇烈攪拌、噴霧乾燥得到粒徑分布在54(^m的粉體，最可幾粒徑為20nm，成型吸附劑。產品擠出1.6mm擠出料的形式。然後將擠出料在ll(TC下乾燥4小時，550'C下焙燒5小時即得樣品8。實例9將25^wt凹凸棒土、l冗wt甲基纖維素、0.2Xwt羧甲基纖維素鈉、LSX分子篩粉末(餘量)。適量去離子水捏合0.5小時，將產品擠出cH.6mm擠出料的形式。然後將擠出料在ll(TC下乾燥4小時，550'C下焙燒5小時即得樣品9。實例10、將25^wt凹凸棒土、1Xwt甲基纖維素、0.2Xwt羧甲基纖維素鈉加入到LSX分子篩漿液中劇烈攪拌、噴霧乾燥得到粒徑分布在40140pm的粉體，最可幾粒徑為90nm,成型吸附劑。產品擠出^1.6mm擠出料的形式。然後將擠出料在ll(TC下乾燥4小時，550'C下焙燒5小時即得樣品10。實例11、將25%wt凹凸棒土、1%wt甲基纖維素、0.2%wt羧甲基纖維素鈉加入到LSX分子篩漿液中劇烈攪拌、噴霧乾燥得到粒徑分布在2070pm的粉體，最可幾粒徑為45pm，成型吸附劑。產品擠出4)1.6mm擠出料的形式。然後將擠出料在ll(TC下乾燥4小時，55(TC下焙燒5小時即得樣品11。實例12、將25%wt凹凸棒土、1%wt甲基纖維素、0.2%wt羧甲基纖維素鈉加入到LSX分子篩漿液中劇烈攪拌、噴霧乾燥得到粒徑分布在540pm的粉體，最可幾粒徑為20pm，成型吸附劑。產品擠出cM.6mm擠出料的形式。然後將擠出料在ll(TC下乾燥4小時，55(TC下焙燒5小時即得樣品12。吸附劑強度、吸附性能結果列於表l、2。分子篩動態二氧化碳吸附容量測定均採用化工部13X分子篩行業標準方法測定。抗壓強度，磨耗率測定均採用化工部標準方法。tableseeoriginaldocumentpage8權利要求1、一種高強度吸附劑的製備方法，其特徵在於吸附劑組成包括主活性組分和粘結劑，以及增塑劑/擴孔劑；主活性組分佔50～90％重量，是二氧化矽/氧化鋁摩爾比為2.0～2.3的LSX沸石；粘結劑佔10～50％重量，為選自鋁膠、矽膠、無定形矽鋁、膨潤土、高嶺土、斜發沸石、凹凸棒土或蒙脫石的一種或幾種；增塑劑/擴孔劑佔1～3％重量，為選自甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、田菁粉的一種或幾種；吸附劑的製備工藝過程，包括(1)將LSX分子篩中鈉離子交換後鈉離子質量分數至少佔全部可交換陽離子總質量分數90-98％的LSX漿液與粘結劑、增塑劑/擴孔劑混合打漿，處理時間為0.5～5小時；(2)將步驟(1)中的漿液經乾燥、粉碎、過篩處理；所得粉末粒度≤50μm，所得粉末固含量為40～80％；(3)將步驟(2)得到的混料擠壓成型或滾動成型，選擇噴霧乾燥、氣流乾燥、旋轉閃蒸乾燥或轉鼓乾燥之一種方式進行乾燥、然後在450～600℃下焙燒1～4小時、活化處理，得到吸附劑產品。2、按照權利要求1所述的製備方法，其特徵在於-製備工藝過程(l)步所述的LSX分子篩中鈉離子交換後鈉離子質量分數至少佔全部可交換陽離子總質量分數選擇為95%的LSX漿液；混合打漿處理時間為1小時；製備工藝過程(2)步選擇乾燥方式為噴霧乾燥，所得粉末粒度《25pm;粉末固含量為65%。全文摘要一種高強度吸附劑的製備方法，其特徵在於吸附劑組成包括佔50～90％重量主活性組分LSX沸石和佔10～50％重量選自鋁膠、矽膠等的粘結劑，以及1～3％重量選自甲基纖維素等的增塑劑/擴孔劑；經混合打漿，乾燥、粉碎、過篩處理處理，然後經成型、乾燥、焙燒、活化處理，得到吸附劑產品。文檔編號B01J20/10GK101524639SQ20091008284公開日2009年9月9日申請日期2009年4月23日優先權日2009年4月23日發明者於海斌,偉劉,劉冠鋒,孫春暉,張雪梅,臧甲忠,邢淑建申請人:中國海洋石油總公司;中海油天津化工研究設計院