[發(fā)明專利]經(jīng)銀交換的沸石及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680031392.1
• 申請(qǐng)日: 2006-06-27
• 公開（公告）號(hào): CN101252985A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·W·阿克利;P·A·巴雷特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 普萊克斯技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): B01J20/18
• 分類號(hào): B01J20/18;B01D53/04;B01D53/62
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉鍇;林森

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總的涉及二氧化硅/氧化鋁之比小于或等于10(Si/Al＜10)的經(jīng)過Ag⁺交換并以與交替的催化或化學(xué)反應(yīng)功能相比更有利于吸附的方式經(jīng)過熱處理的沸石。本發(fā)明的吸附劑和該吸附劑的制備方法通過π-絡(luò)合作用使操作吸附容量最大化。這種吸附劑的應(yīng)用包括任何其中氣流中的污染物可以與該沸石中的Ag形成π-絡(luò)合物的過程，特別是在制備超高純度(UHP)的N₂中在預(yù)凈化吸附器中從空氣中去除CO、乙烯、丙烯等以及從空氣中去除CO/H₂。

發(fā)明背景

需要從工業(yè)過程氣流中去除和/或回收污染物。由于可以避免反應(yīng)副產(chǎn)物并且可以再生/重復(fù)使用吸附劑，因此在催化或反應(yīng)方法中通常優(yōu)選通過吸附的分離。有某一類污染物在包含堿金屬和堿土金屬陽離子的沸石中的吸附非常弱，但通過用Cu、Ag或Au進(jìn)行交換可以大大提高對(duì)這種污染物的吸附。當(dāng)通過π-絡(luò)合作用的化學(xué)吸附使物理吸附力顯著增大時(shí)，產(chǎn)生了這種提高。這一類分子非常小，足以進(jìn)入沸石結(jié)構(gòu)并具有容易與沸石中的陽離子形成π-鍵的電子結(jié)構(gòu)，例如一氧化碳(CO)、乙烯(C₂H₄)、丙烯(C₃H₆)等。

Huang(J.Catal.，v32，482-491，1974)測(cè)定了在AgX和AgY中作為純組分等溫線的CO平衡吸附容量。在0.1托的平衡壓力和25℃下在AgX粉末上吸附約1.0mmol/g的CO。在大于100托的壓力下吸附相同量的N₂。盡管該CO吸附容量是具有吸引力的，但這些數(shù)據(jù)并沒有證實(shí)這種材料在真實(shí)的設(shè)計(jì)用于去除和/或回收CO或其它所關(guān)心的污染物的過程中的應(yīng)用。更特別地，必須考慮反映氣流中競(jìng)爭(zhēng)組分共吸附情況的CO操作容量和在成塊沸石中的吸附動(dòng)力學(xué)。在實(shí)際應(yīng)用中，傳質(zhì)前特征和吸附抑制劑(例如氧化和還原劑)的存在也是重要的考慮因素。

這些實(shí)際過程影響的一種實(shí)例是在通常的環(huán)境溫度下從空氣中去除CO。CO和H₂在大氣中的存在濃度約為0.5ppm～10.0ppm。H₂可以作為對(duì)Ag⁺的還原劑，而O₂(約21體積％)作為氧化劑，也與N₂一起共吸附。因此，對(duì)于Ag⁺陽離子，H₂和O₂可以是失活劑，而H₂和O₂與CO競(jìng)爭(zhēng)吸附空間。此外，在低濃度的CO情況下，CO傳質(zhì)前擴(kuò)散并遍布在整個(gè)吸附劑床上，即沒有明顯的平衡區(qū)。由于這些原因，由純組分等溫線得到的平衡CO容量數(shù)據(jù)在預(yù)測(cè)吸附劑對(duì)于從實(shí)際過程物流中去除CO的有效性方面具有有限的價(jià)值。

此外，大規(guī)模吸附劑處理引入了實(shí)驗(yàn)室或小型規(guī)模過程所沒有的變化和問題，使得無法保證具有所需性質(zhì)的大量吸附劑的制備。處理大量固體材料本身存在的一些問題包括：對(duì)該固體的混合和加熱不均勻、吹掃流的分布、吹掃/固體接觸、快速除去水蒸汽和除去廢溶液。其它問題包括干燥的不含污染物的吹掃氣體、交換溶液和去離子洗滌水的成本和處理大量固體所需的資本設(shè)備。此外，現(xiàn)有技術(shù)證明了這些材料的性能的高變化性和缺乏穩(wěn)定一致性。

假定多種類型的鋁硅酸鹽沸石與變化的Si/Al比和電荷平衡陽離子相結(jié)合，已經(jīng)發(fā)展了許多關(guān)于沸石的文獻(xiàn)。這種技術(shù)文獻(xiàn)的主要目的是表明這種材料的合成和表征其物理、化學(xué)和吸附/催化性質(zhì)。在這種教導(dǎo)中通常的條件和實(shí)踐是使用克量級(jí)的經(jīng)處理的吸附劑(通常以粉末狀)、使用相對(duì)吸附劑的量和用于對(duì)處置廢化合物質(zhì)的最小需求大量過量的離子交換溶液和去離子洗滌水。在該材料的熱活化過程中，通常應(yīng)用非常緩慢的加熱與大量干燥惰性吹掃氣體或揮發(fā)相結(jié)合。對(duì)于該吸附劑或催化劑的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，這種實(shí)踐既不經(jīng)濟(jì)也不實(shí)用。

現(xiàn)有技術(shù)認(rèn)識(shí)到了經(jīng)Ag交換的沸石的許多應(yīng)用，例如用于從真空空間中清除H₂、Ar/O₂/N₂分離、用作水凈化中的殺菌劑和分離液相芳香族烴異構(gòu)體。

Matsch等(美國專利號(hào)3108706)描述了AgX沸石作為H₂吸氣劑用于保持低溫儲(chǔ)存容器的真空絕緣環(huán)狀空間。在該應(yīng)用中，通過與該經(jīng)Ag交換的沸石進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)將H₂除去，即H₂將沸石中包含的Ag⁺和/或過量的Ag₂O還原。