气体处理整料制品制造技术

本发明专利技术涉及气体处理整料制品，所述气体处理制品包括：通体多孔材料，其包括多孔基材和均匀分布在整个所述多孔基材上的氧化铝涂层，其中所述多孔基材是纤维材料；和浸渍在该涂覆有氧化铝的多孔基材中的至少一种酸性气体吸收活性组分或其前体。本发明专利技术还涉及本发明专利技术的气体处理整料制品的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及气体处理整料制品及其用途。特别地，本专利技术涉及用于从例如烟道气、环境空气或其组合中除去酸性气体的气体处理整料制品。本专利技术特别涉及一种用于在变化操作(swingoperation)例如变温操作(temperatureswingoperation)或变压操作(pressureswingoperation)中捕集酸性气体例如CO2的气体处理整料制品。该变化操作包括在环境压力和温度下从烟道气、环境空气或其混合物吸收酸性气体。在整料制品负载酸性气体之后，该整料通过例如使用蒸汽来升高整料中的温度(以使酸性气体解吸)而再生。随后，进行新的吸收/解吸循环。从EP1582248中已知一种吸收式过滤器，其包括至少一个其上带有气体吸收介质的薄板蜂窝过滤介质。EP1582248的吸收过滤器包括具有波纹状蜂窝结构的纤维基材，在该纤维基材上带有气体吸附介质。或者，堇青石基整料可以用于气体处理。常用的整料是具有高达300或400个孔/平方英寸(CPSI)的涂覆有氧化铝的堇青石整料。本专利技术的目的是提供具有更有效的酸性气体去除的气体处理整料制品。本专利技术的另一个目的是提供一种气体处理整料制品，其具有改善的高于350ppm的酸性气体水平的酸性气体的去除。根据与所附权利要求相对应的以下特征，本专利技术实现了这些和其他目的。根据上述目的，本专利技术提供了一种气体处理整料制品，其中气体处理制品包括：通体多孔材料，其包括多孔基材和均匀分布在整个所述多孔基材上的氧化铝涂层，其中多孔基材是纤维材料；和浸渍在所述涂覆有氧化铝的多孔基材中的至少一种酸性气体吸收活性组分或其前体。与堇青石整料相比，每立方米(m3)整料的氧化铝的高负载(通体整料vs涂覆的)能够实现更大的吸收能力。在多孔载体的纤维材料中的大孔隙率和大孔允许酸性气体快速传质进入材料中。低的热惯性使得气体处理整料制品的热再生具有低的能量损失，例如，当本专利技术的气体处理整料制品用于变温吸收方法时。低重量提供了更便宜的反应堆构造，例如与堇青石整料制品相比时。应当注意，术语“通体多孔材料”是指具有涂层的多孔基材形式的材料，其中涂层均匀地分布在整个纤维多孔基材上。通常，纤维多孔基材用氧化铝洗涂(wash-coated)。这种材料是通体多孔材料，意思是纤维材料的纤维之间的间隙提供了本身为多孔的支撑材料，而分布在整个纤维材料上的氧化铝涂层本身也是多孔的。此外，术语“酸性气体”表示含有大量硫化氢(H2S)、二氧化碳(CO2)和/或类似酸性气体的任何气体混合物。应当注意，纤维材料可以是织造(woven)或非织造(non-woven)织物。因此，涂层均匀地分布在相邻通道之间的通道壁内，即从通道壁整个壁的一侧至该通道壁的相对侧。术语“涂覆有氧化铝的多孔基材”意指包括具有氧化铝涂层的多孔基材的通体多孔材料，其中该氧化铝涂层均匀地分布在多孔基材内。在一个实施方案中，整料制品包括一个或多个所述通体多孔材料的片材，其中一个或多个片材被成形以形成多个通道。整料制品可以例如包括一个或多个通体多孔材料的基本平坦片材与一个或多个具有形状的通体多孔材料的片材的交替，以便在堆叠成例如正方形时形成通道或过道或当以螺旋形式卷绕时产生圆柱形整料。平坦片材是保持层(retaininglayers)，用于将成形片材(shapedsheet)保持在其成形状态。然而，可替代地，一个或多个片材可以成形，使得当从该片材形成整料时，这些形状本身产生多个通道。这种形状的实例是具有不规则或间隔开的波纹的片材。通道是直的或具有弯曲路径但倾向于通常是未阻塞的过道。从端部来看，通道的形状可以是任何适当的形式，例如基本三角形、基本正方形、基本六边形或波纹形或沟槽形。通道阵列通常是重复图案；然而，本专利技术不限于重复或规则的通道图案。在一个实施方案中，气体处理整料制品包括所述通体多孔材料的波纹片材和所述通体多孔材料的基本平坦片材。还应注意，气体处理整料制品通常包括通体多孔材料片材的多个波纹片材和多个基本平坦片材，其被切割和堆叠以形成整料制品。整料制品可以例如为圆柱形或立方体；然而，可使用任何适当的形式或形状。多孔材料的波纹片材和基本平坦片材都是通体多孔材料，即具有均匀分布在整个多孔基材上的涂层的多孔基材。如上所述，通道或过道可在多孔材料的波纹片材和多孔材料的基本平坦片材之间形成。通常，整料制品包括例如堆叠并布置在容器中的多个成对的通体多孔材料的片材或板和通体多孔材料的波纹片材的片材。虽然涂覆有氧化铝的堇青石整料可以制备成具有300-400CPSI，但是具有通体多孔材料的整料制品(例如具有通体多孔材料的波纹片材和基本平坦片材的整料制品)被限制为具有较低的CPSI值，根据本专利技术的整料制品在动态酸性气体吸收方面(尤其是对于高于350ppm的酸性气体水平)提供优异的性能。即使较高的CPSI值使得能够更快地进行从气体到整料的活性组分的传质，但是当使用基于堇青石的整料时，整料的骨架或构成材料不会有助于酸性气体的吸收。在气体处理整料制品的情况下，令人惊讶地，整料的较高负载和较高孔隙率补偿了较低的CPSI，从而赋予该方法在动态酸性气体吸收方面(尤其是对于高于350ppm的酸性气体水平)优异的性能。应当注意，术语“波纹片材”是指具有通常的U形或V形凹槽的片材。然而，凹槽或波纹可以是替代形状，例如三角形、矩形、五边形、六边形或适于在相邻波纹片材之间和/或在基本平坦片材和波纹片材之间提供通道或过道的任何其他合适的形状。在一个实施方案中，纤维材料是陶瓷纸、陶瓷纸板或用E-玻璃纤维强化的高二氧化硅含量的玻璃纸。这些材料是合适的无机纤维材料的实例。在该实施方案中，应当注意，通体多孔材料包括陶瓷纸、陶瓷纸板或用E-玻璃纤维强化的高二氧化硅含量的玻璃纸的基材，其中该基材包含均匀分布在整个基材中的氧化铝涂层。在一个实施方案中，涂覆有氧化铝的通体多孔材料具有约45％或更高的孔隙率。取决于其制造方法，涂覆有氧化铝的通体多孔材料的孔隙率可以是例如50％或60％。因此，多孔基材形式的且其整个多孔基材上均匀分布有氧化铝涂层的通体多孔材料的孔隙率为约45％或更高，例如50％或60％。显然，最基本的是氧化铝通体多孔材料显示出允许气体相对容易地通过而不产生任何显著程度的背压(backpressure)且同时能够捕集酸性气体的孔隙率。在一个实施方案中，至少一种酸性气体吸收活性组分或其前体是胺。当多孔材料包括氧化铝涂层和胺的组合作为酸性气体吸收活性组分时，当整料制品用于吸收酸性气体的工序时，实现了令人惊讶的有效的酸性气体吸收。在一个实施方案中，胺是具有超支化氨基二氧化硅类组分的胺。在一个实施方案中，氧化铝是γ-Al2O3。该氧化铝的表面积为例如250m2/g。氧化铝γ-Al2O3的表面积优选大于150m2/g，例如250m2/g。在一个实施方案中，当被浸渍到涂覆有氧化铝的通体多孔材料中时，至少一种酸性气体吸收活性组分或其前体为水溶液或溶于有机溶剂中。有机溶剂是例如甲醇或甲苯。在一个实施方案中，至少一种酸性气体吸收活性组分或其前体通过物理吸附、共价结合或原位聚合结合至涂覆有氧化铝的多孔基材。在一个实施方案中，通体多孔材料具有约0.2mm至约0.6mm的壁厚度。因此，均匀分布有氧化铝涂层的多孔基材具有约本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体处理整料制品，所述气体处理制品包括：‑通体多孔材料，其包括多孔基材和均匀分布在整个所述多孔基材上的氧化铝涂层，其中所述多孔基材是纤维材料；和‑浸渍在该涂覆有氧化铝的多孔基材中的至少一种酸性气体吸收活性组分或其前体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.04 DK PA2014003021.一种气体处理整料制品，所述气体处理制品包括：-通体多孔材料，其包括多孔基材和均匀分布在整个所述多孔基材上的氧化铝涂层，其中所述多孔基材是纤维材料；和-浸渍在该涂覆有氧化铝的多孔基材中的至少一种酸性气体吸收活性组分或其前体。2.根据权利要求1所述的气体处理整料制品，其中所述整料制品包括一个或多个所述通体多孔材料的片材，其中所述一个或多个片材被成形以形成多个通道。3.根据权利要求1或2所述的气体处理整料制品，其中所述整料制品包括所述通体多孔材料的波纹片材和所述通体多孔材料的基本平坦片材。4.根据权利要求1或2所述的气体处理整料制品，其中所述纤维材料是陶瓷纸、陶瓷纸板或用E-玻璃纤维强化的高二氧化硅含量的玻璃纸。5.根据权利要求1至4中任一项所述的气体处理整料制品，其中所述涂覆有氧化铝的通体多孔材料具有约45％或更高的孔隙率。6.根据权利要求1至5中任一项所述的气体处理整料制品，其中所述至少一种酸性气体吸收活性组分或其前体是胺。7.根据权利要求6所述的气体处理整料制品，其中所述胺是具有超支化氨基二氧化硅类组分的胺。8.根据权利要求1至7中任一项所述的气体处理整料制品，其中所述氧化铝为γ-Al2O3。9.根据权利要求1至8中任一项所述的气体处理整料制品，其中当浸渍到所述涂覆有氧化铝的多孔基材中时...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·B·贾科布森，J·R·托格森，
申请(专利权)人：托普索公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK