[發明專利]一種多層核殼結構吸附劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202210045612.7
• 申請日: 2022-01-15
• 公開（公告）號: CN116474746A
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 張延鵬;張勝中;范得權;胡方舟;王紅濤
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
• 主分類號: B01J20/28
• 分類號: B01J20/28;B01J20/30;B01D53/047
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本發明公開了一種多層核殼結構吸附劑及其制備方法。本發明在成型過程中吸附劑粒徑的不同生長階段，加入不同粘結劑含量的原粉混合料；在吸附劑內芯成型時加入含粘結劑較少的原粉，在吸附劑外層長大時，加入含粘結劑較多的原粉，進而得到球形顆粒成型體；所得球形顆粒成型體進行后處理，并經過干燥、焙燒，得到吸附劑產品。本發明方法在保證成型吸附劑強度和磨耗性能的同時，提高了吸附劑中有效吸附組分的含量，使得吸附劑的吸附性能得到明顯提升。

技術領域

本發明屬于吸附分離技術領域，具體涉及一種多層核殼結構吸附劑及其制備方法。

背景技術

變壓吸附技術在氣體的分離純化領域應用廣泛，其具有能耗低、操作簡便、產品純度高等特點。變壓吸附技術的核心是高效吸附劑的開發。吸附劑在實際使用時需要通過一定方法制備成具有一定強度和磨耗性能的球形或條形吸附劑，目前應用較多的是球形吸附劑。吸附劑在成型過程中需要加入一定量的粘結劑，不僅有利于成型效果，而且通過粘結劑的焙燒處理可以增強成型吸附劑的強度和磨耗性能。粘結劑的添加量越大，所制備的球形吸附劑的強度和磨耗性能也越好，但是同時也會降低吸附劑中有效吸附材料的含量，影響吸附劑的吸附性能。

中國專利CN01113203.5公開了一種耐磨球狀NaY分子篩的合成方法，通過將天然高嶺土、斜發沸石中一種或兩種為原料，添加少量的擴孔劑和補強劑，經過噴霧造粒預制成一定粒徑的球形顆粒，將此顆粒狀礦物焙燒后，在NaY分子篩水熱晶化條件下轉化成NaY型分子篩。然而，該多層核殼結構材料的制備方法制備的球形吸附劑球形度不好，多層核殼結構且經過轉化后吸附劑的強度會有所降低。

中國專利CN201710999862.3公開了一種無粘結劑球形5A分子篩吸附劑，將NaA分子篩和粘土混合，加入助劑混合均勻后放入滾球設備中得到小球后，用硅溶膠浸泡、焙燒，放入偏鋁酸鈉和氫氧化鈉的水溶液中水熱晶化，使前驅體與小球內部的大孔孔道中的SiO₂轉化為NaA分子篩，晶化后的小球進行離子交換、干燥、焙燒，得到無粘結劑球形5A分子篩吸附劑。該方法所得產品雖具有較高的吸附量，但其轉晶過程會影響材料的機械性能，且制備過程復雜。

發明內容

為了克服現有技術的缺點和不足，本發明提供了一種多層核殼結構吸附劑及其制備方法。

根據本發明的第一個方面，本發明提供了一種多層核殼結構吸附劑的制備方法。

一種多層核殼結構吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）分別制備具有不同粘結劑含量的吸附劑原粉和粘結劑構成的N種混合料，按照粘結劑含量由低到高的順序分別為混合料1、混合料2、…、混合料N-1和混合料N，其中相鄰的兩種混合料中，粘結劑含量相差5-50個百分點；

（2）在滾球機中加入粉體混合料進行灑水成型，在成型的不同階段加入不同粘結劑含量的原料；具體包括：首先在滾球機中加入混合料1，進行撒水成型；待球形顆粒直徑達到d1時，將粉體更換為混合料2，繼續撒水成型；待球形顆粒直徑達到d2時，將粉體更換為混合料3，…，待球形顆粒直徑達到dN-1時，將粉體切換為混合料N，繼續撒水成型，直到球形顆粒直徑達到設計粒徑d，滾球結束；

（3）將步驟（2）所得球形顆粒成型體進行后處理，并經過干燥、焙燒，得到目標吸附劑。

進一步，N為自然數，取值為2-5中的任意值，優選N為2或3。

進一步，所述N種混合料中，粘結劑的質量含量為5%-70%，優選7%~60%。

進一步，步驟（2）中，d1一般為設計粒徑d的0.05-0.7倍，相鄰的兩個顆粒直徑的差值為0.1-0.5?d。當N為2時，d1一般為0.05-0.7?d，混合料1中粘結劑的含量為5%-30%，混合料2中粘結劑的含量為15%-70%。當N為3時，d1一般為0.05-0.7?d，d2一般為0.5-0.9?d，混合料1中粘結劑的含量為5%-20%，混合料2中粘結劑的含量為10%-60%，混合料3中粘結的含量為15%-70%。