[發明專利]一種空分用分子篩吸附劑的制備方法

在審

• 申請號: 201610218602.3
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN107262025A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 程士敏;王闖;李麗;李文雙;李秀清;袁龍
• 申請（專利權）人: 正大能源材料（大連）有限公司
• 主分類號: B01J20/16
• 分類號: B01J20/16;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明涉及氣體吸附技術領域，為一種空氣分離用分子篩吸附劑及其制備方法，該吸附劑用于從空氣中去除水、乙炔和二氧化碳等雜質組分。

背景技術

在目前的大型空分裝置中，深度冷凍法是最常用的空氣分離方法，而空氣純化系統是空分系統中很重要的組成部分，它通過分子篩吸附器吸附空氣中的水份、二氧化碳和一些碳氫化合物(乙炔)，以防止在深冷工藝過程中水和二氧化碳冷凝堵塞管道，避免碳氫化合物冷凝聚集而引起爆炸，這就要求沸石分子篩對空氣中的水、二氧化碳和乙炔等雜質進行深度吸附，在分子篩吸附器出口二氧化碳的濃度要求是低于1ppm，水和乙炔濃度更低，這對分子篩吸附劑的性能提出了很高的要求。

分子篩吸附劑是運用分子篩原粉和其他粘結劑組分經過成型加工處理后制得，因為吸附劑的主活性組分為分子篩，其本身無粘性，需要添加粘土等粘結劑組分成型而獲得強度，所以分子篩吸附劑的吸附性能和強度往往較難同時兼顧。工業用分子篩吸附劑要求其具備合適的吸附活性和較高的機械強度，而空分用分子篩一般要求同時具有很高的吸附性能和機械強度，例如1/16英寸直徑的條狀分子篩強度一般要求大于30N，靜態CO2吸附量(0℃時)大于18％。

目前隨著液化天然氣(LNG)、煤化工等新興能源技術的快速發展，對產氧量幾萬Nm3/h的大型和6萬Nm3/h以上的超大型空分裝置的需求增多，要求配套的分子篩吸附器性能提升，那么對分子篩吸附劑的吸附量和機械強度等指標要求就更高。

專利CN102502692公開一種高強度分子篩制備方法，將分子篩原粉和粘結劑混合均勻后，再加入結構增強劑，包括鋁氧化物、鈦氧化物、鈣氧化物或氟化物等，然后成型、干燥焙燒，得到高強度分子篩，通過該方法制得樣品的靜態水吸附量在20％左右。專利CN103170317提供一種提高分子篩強度的方法，關鍵在于由傳統的錐形混料捏合機改成用磨盤式捏合機混料，充分發揮了粘結劑的水合作用，然后再打粉制成粉體后成型，最終產品在不降低分子篩活性的同時提高了強度值。專利201110257159.8通過對待成型的催化劑料漿進行真空脫氣處理以排出其中氣體，從而提高最終成型后分子篩催化劑的強度。

此外，近年來一些專利資料公開了采用對分子篩成型體進行后處理的方法來提升性能的結果。

專利CN103934039將分子篩加入到硅溶膠中混合后成型，對焙燒后的樣品進行酸溶液處理，耐壓強度可以提高20％以上。專利CN1248487介紹了采用堿液處理A型分子篩吸附劑，使其共吸附量和吸附速度明顯增加，其中靜態水吸附量最高約22％，且沒有提到任何關于樣品強度的情況。專利CN1248488將分子篩和粘土成型的球狀吸附劑在水玻璃溶液中浸泡幾十秒鐘，之后控制干燥和焙燒工藝，得到的球狀樣品具有較高的強度，且改善了分子篩吸附劑易落粉的問題。專利CN1077805是在成型分子篩表面噴涂一層氯化鈣溶液，從而提高樣品的耐磨性，但該體系樣品的吸附量值不高。

可見以上專利資料中有些方法需要采用非常規工藝，操作過程較復雜，另外對分子篩成型體進行后處理的操作相對簡單，但結果一般對強度和耐磨性有一定貢獻，上述專利中沒有一種方法所制備的樣品能同時具備高的吸附性能和高的機械強度性質。

發明內容

本發明的目的是提供一種空氣分離過程中使用的分子篩吸附劑的制備方法。

本發明所要解決的技術問題是提供一種生產工藝簡單、成本低廉、吸附量高且機械強度好的分子篩吸附劑的制備方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案如下：

一種空分用分子篩吸附劑的制備方法，吸附劑原料由主活性組分X型分子篩、高嶺土粘結劑和成型助劑組成，吸附劑首先在擠條機中完成條狀成型，干燥焙燒處理后，采用堿溶液或含有硅原料的堿溶液進行后處理，再進行清洗和干燥焙燒得到最終產品；

其中，X型分子篩占原料總干基比例55～85％wt，為選自NaX、CaX中的一種或兩種；高嶺土粘結劑占原料總干基比例15～45％；成型助劑占原料總干基比例0～5％wt，為選自田菁粉、羧甲基纖維素鈉、聚乙烯醇中的一種或兩種以上。

其中，樣品采用堿溶液或含有硅原料的堿溶液進行后處理的時間為4～24h，之后清洗采用的溶劑為水；樣品干燥溫度為60～120℃，干燥時間為2～12h；樣品焙燒溫度為500～600℃，焙燒時間為2～6h。