[發明專利]一種合成嗎啉用變壓吸附提氫吸附劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202111473953.6
• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN116196890A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 凡殿才;高明林;吳珍漢;張浩;苗玉偉;徐遠鵬
• 申請（專利權）人: 安徽昊源化工集團有限公司
• 主分類號: B01J20/18
• 分類號: B01J20/18;B01J20/28;B01J20/30;B01D53/047
• 代理公司: 寧波成舟專利代理事務所(普通合伙) 33306
• 代理人: 楊新勇

本發明涉及吸附劑技術領域，具體公開了一種合成嗎啉用變壓吸附提氫吸附劑及其制備方法，具體制備方法包括如下步驟：步驟a：將粘結劑磨成粉狀備用；步驟b：將13X分子篩、粘結劑、結構穩定劑和鈣化合物按一定比例混合，混合后制成球狀化合物A；步驟c：預干燥球狀化合物A，后進行焙燒、水洗、干燥和活化得吸附劑。本發明提供的合成嗎啉用變壓吸附提氫吸附劑，吸附效果好，可以耐受高濃度COsubgt;2/subgt;，且吸附劑中加入了結構穩定劑，使得制備得到的吸附劑結構穩定，能夠耐受氣流沖刷、顆粒及床層震動對吸附劑的影響，最后本發明吸附劑制備方法簡單易于工業化生產。

本發明涉及變壓吸附技術領域，具體涉及一種合成嗎啉用變壓吸附提氫吸附劑及其制備方法。

背景技術

變壓吸附(PSA)的基本原理是根據混合物中不同的吸附質在吸附劑上的吸附量不同，以及同一吸附質在吸附劑上的吸附量隨著吸附質的分壓不同而變化的原理設計的分離過程。吸附質在吸附劑上的吸附量在一定溫度下是隨吸附質分壓變化的，這種變化關系用吸附等溫線來描述。

吸附質在吸附劑上的吸附量在一定溫度下是隨吸附質分壓變化的，這種變化關系可用吸附等溫線來描述。如圖1中A、B為兩種不同的吸附質在同一溫度下的吸附等溫線。從圖中可以看出在相同的吸附溫度下，A較B更容易吸附，A相對于B為強吸附組份。當A和B的混合物在高壓下(假設A和B的分壓分別為PA2和PB2)進行吸附，在低壓下(假設A和B的分壓均為PA1和PB1)解吸再生。當吸附進行到一定階段時，二者達到吸附平衡，吸附量分別為q_A2和q_B2，q_A2＞q_B2，因而在吸附階段吸附床的流出氣流中A的含量小于B，為富B氣流。吸附達到一定程度時吸附床開始降壓解吸，A和B的吸附量為q_A1和q_B1。在此過程中，吸附床對A和B的吸附容量分別為Δq_A＝q_A2-q_A1和Δq_B＝q_B2-q_B1，前者大于后者，因而吸附床在解吸流出氣中，組份A的含量大于B。吸附床通過高壓吸附和低壓解吸這一過程實現了組份A和B的分離。

合成嗎啉工藝中，變壓吸附提氫工序的作用是將H₂與CO、N₂、CH₄等組分分離，制得高純度H₂產品氣。變壓吸附提氫工序采用六塔三次均壓工藝，原料氣中的CO、N₂、CH₄被吸附劑吸附，符合產品要求的H₂作為吸附尾氣流出吸附塔送入后工序，被吸附的CO、N₂、CH₄通過順放、逆放、沖洗的方法解吸，同時使吸附劑得到再生。因此研發制備出符合嗎啉生產需求的吸附劑是變壓吸附提氫工序的重要關鍵點。

合成嗎啉的PSA-H₂工段，一般均以CO、N₂和CH₄為目標吸附質，當吸附劑來不及吸附這些物質時，這些物質就會穿透吸附塔床層出現在H₂產品氣中，影響H₂產品氣的純度。往往工藝氣中不僅僅含有上述三種氣體，還會存在其它雜質，如CO₂，但是目前H₂工段所使用的吸附劑對CO₂氣體的耐受性較差，容易造成吸附劑中毒，從而降低分離效率，當原料氣雜質組分變化時，尤其是原料氣中CO₂含量發生較大變化時，可能需要對裝置進行調整，必要時甚至需要停止進氣，嚴重影響了PSA-H₂工段的生產效率。