[發(fā)明專利]一種高性能TC-5A分子篩吸附劑的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811076483.8
• 申請(qǐng)日: 2018-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN109126692B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡宏杰;吳志強(qiáng);馮安生;李健;金梅;卞強(qiáng);張震;侯曉輝;王艷;丁鵬飛;李升耀;王洪亮;郝小非
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所;中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心;鄭州富龍新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): B01J20/18
• 分類號(hào): B01J20/18;B01J20/28;B01J20/30;C01B39/18;B01D53/02
• 代理公司: 成都其高專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 51244
• 代理人: 廖曾

本發(fā)明公開了一種高性能TC?5A分子篩吸附劑的制備方法，其以中小晶粒4A沸石(2～3μm)和高嶺土為原料，通過混合、造粒、表面處理、活化焙燒、粘土轉(zhuǎn)晶、鈣交換、真空活化和高純氮?dú)獯祾叩裙ば颍蒀O₂吸附容量大于6％(4torr/15℃),產(chǎn)品磨耗小于0.05％，粉塵小于30ppm的TC?5A型分子篩，該種分子篩CO₂吸附容量高、耐磨性能優(yōu)良、粉塵產(chǎn)出低，作為吸附劑應(yīng)用于CO₂脫除系統(tǒng)，可以高效脫除濃度在3000～8000ppm空氣中的CO₂，滿足密閉艙室環(huán)境中人類健康生活需要。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及一種高性能TC-5A分子篩吸附劑的制備方法。

背景技術(shù)

二氧化碳是人體新陳代謝的產(chǎn)物之一，當(dāng)潛水艇、人防工程等密閉艙室空氣中的二氧化碳濃度積累到一定程度后，便會(huì)使人頭暈眼花、思維混亂、惡心、嘔吐，達(dá)到5％濃度時(shí)，人的呼吸僅能維持30分鐘，當(dāng)達(dá)到10％以上時(shí)，會(huì)使人失去知覺甚至死亡?？諝庵械亩趸紳舛仁?00ppm，密閉艙室對(duì)二氧化碳濃度的控制要求在5000ppm以下,最好在3000ppm，因?yàn)槊荛]艙內(nèi)空間狹小，一旦失去控制，二氧化碳濃度會(huì)快速上升。二氧化碳濃度控制系統(tǒng)的效率和可靠性在很大程度上影響到工作人員在密閉艙中的健康生活。

密閉艙室中的CO₂脫除一般采用分子篩吸附、氫氧化鋰吸附和固態(tài)胺三種方案，氫氧化鋰吸附CO₂具有吸附劑不可再生、消耗量大、氫氧化鋰粉末對(duì)人體呼吸器官傷害較大等缺陷；固態(tài)胺材料不穩(wěn)定，再生過程容易分解，出現(xiàn)二次污染和性能衰減。密閉艙室CO₂控制方案一般采用分子篩吸附CO₂去除技術(shù)方案，該方案具有可再生、吸附劑性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，已在很多行業(yè)廣泛成功應(yīng)用。

文獻(xiàn)1(CN1530167A)公布一種高性能變壓吸附5A分子篩的制備方法，以80～90％的4A、8～90％的高嶺土、1～50％的植物纖維為原料，經(jīng)過混合、造粒、焙燒、堿化處理和鈣交換，再在300～800℃溫度下進(jìn)行焙燒，得到的無粘結(jié)劑5A產(chǎn)品，強(qiáng)度為30N,，該產(chǎn)品應(yīng)用于變壓吸附分離空氣中氮?dú)夂脱鯕?，獲得富氧氣體，氧氣的純度可達(dá)到90以上，產(chǎn)氧量為20～23L/kg·h；文獻(xiàn)2(CN10890332A)公布一種變壓吸附專用高性能5A分子篩的制備方法，配料和制備工藝與文獻(xiàn)1基本相同，但使用石灰水進(jìn)行鈣交換，活化溫度在380℃～450℃，最終產(chǎn)品該交換度大于80％，產(chǎn)品主要用于變壓吸附制氧、制氫和石油脫蠟等，產(chǎn)品強(qiáng)度為50N，氮?dú)馕搅?5ml/g，氮氧分離比大于3.22，CO吸附量大于30ml/g，抗壓強(qiáng)度大于50N；文獻(xiàn)3(CN 107376835 A)公布一種高效制氫吸附劑，制備工藝與前兩種方法類似，產(chǎn)品強(qiáng)度35～65N。

文獻(xiàn)1、2、3研制的A分子篩均側(cè)重于變壓吸附制氫、制氧技術(shù)的分子篩性能要求，沒有考慮到密閉艙室系統(tǒng)高效運(yùn)行要求的分子篩CO₂容量高、粉塵產(chǎn)出小、耐磨性能優(yōu)良等指標(biāo)。對(duì)于密閉艙室來說，由于空間體積有限，分子篩CO₂吸附容量越高，分子篩的重量和體積越小，分子篩CO₂去除系統(tǒng)或裝置的重量或體積越小。并且，密閉空間對(duì)分子篩的耐磨性能和粉塵產(chǎn)出也有很高的要求，為避免粉塵遷移到真空閥門密封面、破壞閥門的氣密性并影響整個(gè)系統(tǒng)的密封性能(在真空系統(tǒng)作用下，分子篩材料在熱交變和壓力交變過程中產(chǎn)生的粉塵很容易遷移到真空閥門的密封面上，破壞閥門的密封性，從而造成密閉空間內(nèi)大氣的流失)，需要在密閉艙室管路上加裝粉塵過濾裝置，但是艙員需要花費(fèi)很大精力來更換過濾器，因此，降低分子篩的粉塵產(chǎn)出對(duì)于密閉艙室CO₂脫除系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)非常必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種高性能TC-5A分子篩吸附劑的制備方法，以中小晶粒4A沸石(2～3μm)和高嶺土為原料，通過混合、造粒、表面處理、一次焙燒、粘土轉(zhuǎn)晶、鈣交換、真空活化和高純氮?dú)獯祾叩裙ば颍蓮?qiáng)度高、磨耗低、粉塵小、CO2吸附性能優(yōu)越的TC-5A型分子篩。