[發(fā)明專利]沼氣變壓吸附中分離CO2的吸附劑的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210184536.4
• 申請日: 2012-06-06
• 公開（公告）號: CN102698714A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃福川;盧朝霞;粟滿榮;莫宇飛;李宏君;梁景;唐興中;田宗義;李勝;肖友程;藍(lán)明新;盧譽(yù)遠(yuǎn);林應(yīng)強(qiáng);曹傳東
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;B01D53/047;C10L3/10
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 45104
• 代理人: 翁建華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬一種沼氣變壓吸附中分離CO₂的吸附劑的制備方法。

背景技術(shù)：

碳分子是一種具有均勻微子結(jié)構(gòu)的炭質(zhì)吸附劑，炭分子篩（CMS）具有接近吸附物體直徑的楔形狹縫狀態(tài)的微孔。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以CMS為吸附劑，應(yīng)用動力學(xué)效應(yīng)和平衡效應(yīng)的機(jī)理，人們應(yīng)用變壓吸附（PSA）進(jìn)行氣體分離手段得到不斷完善，PSA-CMS開始在沼氣、煤礦、石油化工、天然氣、污水處理、巖層氣等領(lǐng)域開始推廣應(yīng)用。

在工業(yè)化中，可用于制造CMS的原料非常多，包括天然產(chǎn)物、合成高分聚合物等，一般可采用的原料有：煤、木材、椰殼、石油焦、碳纖維等。由于煤來源廣，價格便宜，制備工藝相對簡單而應(yīng)用較廣。煤的主要成分是碳，表面化學(xué)性活潑，孔徑度高，比表面積大，其豐富的分孔隙，有利于制成高活性的吸附材料。

在變壓吸附（PSA）氣體分離過程中，CMS吸附劑的性能的好壞是這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用成功與否的關(guān)鍵因素之一。氣體分離凈化的效果取決于CMS的性能，特別是在吸附分離沼氣中C0₂時，沼氣中含有少量水分和少量硫化氫等雜質(zhì)氣體，會使得CMS吸附劑性能大幅度降低，導(dǎo)致在沼氣變壓吸附CO₂分離的效果不理想。因此，制備CMS吸附劑研究，成為在沼氣吸附分離過程中，采用PSA分離技術(shù)研究的重點(diǎn)。

由于煤的多項(xiàng)優(yōu)勢，科技人員對用煤制備炭分子篩的研究不斷增多。其中，國外多以煙煤、無煙煤為原料制備炭分子篩，主要控制工序是預(yù)氣氧化，破粘結(jié)，活化。而在國內(nèi)，褐煤與泥煤成為研究的重點(diǎn)，主要控制的工序是炭化。

褐煤與泥煤分別有以下特點(diǎn)：

①褐煤是煤化程度最低的煤料，又名柴煤，英文名稱lignite，brown?coal；?lignite；?brown?coal。含碳量低（60-70%），含氧量高（15-30）%。外觀呈褐色，光澤暗淡，含有較高的內(nèi)在水分和不同數(shù)量的腐殖質(zhì)。由于富含揮發(fā)份(>40%)，在空氣中易風(fēng)化碎裂；易于燃燒并冒煙，來源廣價格便宜。褐煤的結(jié)構(gòu)疏松，有較發(fā)達(dá)的空隙結(jié)構(gòu)；無粘結(jié)性、含氧量高，在一定炭化條件下、其碳骨架結(jié)構(gòu)易朝著有利于吸附分離的空隙較多的無定形碳結(jié)構(gòu)方向變化。國內(nèi)目前較多選擇褐煤來制作分子篩。

②??泥炭，（PEAT）。泥炭又稱為草炭或是泥煤。它是幾千年形成的天然沼澤地產(chǎn)物。在水中缺少空氣的條件下，植物死亡后形成的一種較為穩(wěn)定的有機(jī)物堆積層。泥炭的氮和灰分元素含量較低，略顯酸性或強(qiáng)酸性，PH值為5.0-4.5，含水量較高，一般為70～80%，通氣量在27-29%。質(zhì)輕、含水、透氣和含有機(jī)質(zhì)。物質(zhì)主要是由未完全分解的植物殘體和完全腐殖質(zhì)、以及礦物質(zhì)組成。另外，泥炭還有一定的粘濕性，泥炭的加入有利于褐煤粉與煤焦油均勻混合，并有利于高吸附劑的機(jī)械強(qiáng)度及更好的孔隙率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種以褐煤和泥煤為原料制備沼氣變壓吸附中分離CO₂的吸附劑的方法。

本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：

以褐煤和泥煤為原料制備沼氣變壓吸附中分離CO₂的吸附劑的工藝步驟是：

⑴??配煤、粉碎、過篩：按泥煤︰褐煤=30～40%︰70～60%的質(zhì)量比配煤并混勻后，粉碎、過250～300目篩得煤粉，將煤粉散開鋪放接觸空氣24h，要避免陽光直射；

⑵?成型：向煤粉加入變性木薯淀粉和煤焦油，混勻；變性木薯淀粉︰煤焦油︰煤粉的質(zhì)量比為(4～5):(16～17):(80～78)；成型規(guī)格直徑2～4mm，長度4～5mm；

⑶?炭化：升溫速度4～6℃/min；當(dāng)溫度為200℃時，恒溫2h；400℃時，恒溫2h；炭化終溫780～820℃，終溫恒溫時間35～40min；

⑷?活化擴(kuò)孔：用含15-20%（m）鹽酸與5%（m）氯化鋅混合水溶液浸漬，浸漬溫度80℃，保持24h；過濾所得物品晾干后，放置在280～300℃下，用水蒸汽活化24h，獲得具有較均勻微孔的吸附劑。

步驟1的煤粉層的鋪放厚度5～8mm。

用本發(fā)明的方法獲得的吸附劑煤型分子篩，其孔徑集中分布2.7～3.2mm的均勻孔徑，吸附劑中孔面積達(dá)80%。在用作沼氣變壓吸附分離CO₂的吸附劑中，實(shí)現(xiàn)了吸附劑的高性能、大容量、可再生、長壽命。

附圖說明

圖1是以褐煤和泥煤為原料制備沼氣變壓吸附中分離CO₂的吸附劑的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式：