一种用于沸石吸附转轮VOCs净化的整体式蜂窝分子筛及制备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于沸石吸附转轮VOCs净化的整体式蜂窝分子筛及制备，制备方法包括以下步骤：1)粉体预造粒：将分子筛、无机填料、无机粘结剂A与水混合制备成料浆，后经造粒、高温焙烧，得到微粒粉体；2)混料练泥：将微粒粉体、无机增强剂、有机粘结剂、造孔剂、塑化剂及分散剂混合均匀后，加入润滑剂、无机粘结剂B及水，之后进行捏合及练泥，得到泥料；3)挤出成型与高温焙烧：将泥料进行真空挤出成型，之后进行干燥及高温焙烧即可。与现有技术相比，本发明专利技术制备的为适合沸石吸附转轮VOCs净化用的孔密度≥300目、壁厚≤0.25mm的整体式蜂窝分子筛，其应用于低浓度含VOCs废气净化时，不仅装填体积小、吸附速率和脱附速率快，而且热再生温度低。低。低。

【技术实现步骤摘要】
一种用于沸石吸附转轮VOCs净化的整体式蜂窝分子筛及制备


[0001]本专利技术属于VOCs净化用无机材料
，涉及一种用于沸石吸附转轮VOCs净化的整体式蜂窝分子筛及制备。

技术介绍

[0002]现代科学技术的发展进步及化学品的广泛使用造成了气态挥发性有机物(VOCs)的泛滥，如非甲烷烃类(烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等)、含氧有机物(醛、酮、醇、醚、酯)、含硫有机物、含氯有机物等。这些VOCs常压下沸点在50-260℃，室温下饱和蒸汽压大于70Pa，且大部分为有毒有害物质，浓度过高时会引起中毒及造成人体器官的病变，甚至引发癌症。因此，必须对工业VOCs进行排放控制。
[0003]通常，针对VOCs的处理技术有两大类，第一类是前端控制，第二类是末端处理。主流的VOCs处理主要是通过末端的处理技术对其进行控制，以吸附法最为常见。其中，具备可重复再生、适用VOCs种类多、净化VOCs浓度范围宽、运行稳定、结构紧凑、占地面积小、综合运行成本低等优点的沸石转轮吸附法是全球公认的最高效的VOCs废气浓缩处理技术。
[0004]沸石吸附转轮中最为关键和核心的部件为整体式蜂窝分子筛，主要分为载体涂敷式蜂窝分子筛和整体挤出式蜂窝分子筛。作为VOCs吸附材料的整体式蜂窝分子筛，其产品的技术水平直接影响着沸石吸附转轮的VOCs净化效率、VOCs脱除深度、使用寿命及使用成本等。目前，载体涂敷式蜂窝分子筛已被广泛应用于沸石吸附转轮中，以陶瓷纤维纸表面粘结分子筛卷成的整体涂敷式蜂窝分子筛应用最多。然而，涂敷法制备成本昂贵(载体需前处理、多次浸渍)、分子筛分布不均匀、分子筛负载量较低(＜30wt％)、浸涂时易堵塞载体孔道，并且分子筛与载体表面的结合力不强，特别是在气体风量波动较大条件下的长期运行很容易出现因分子筛脱落而导致的吸附效率下降和使用寿命降低。
[0005]相比于载体涂敷式蜂窝分子筛，整体挤出式蜂窝分子筛不仅具备较高的耐温性能(约900℃)、良好的吸附净化性能、较佳的机械强度及易调整的分子筛含量(0-90wt％)，而且不存在分子筛脱落的问题，吸附效率和使用寿命大幅提升，尤其是在更高浓度、更大风量VOCs废气处理中具备更为显著的优势。同等工况条件下，高分子筛含量的整体挤出式蜂窝分子筛产品应用于沸石吸附转轮中可大幅减小VOCs处理设备的体积、转轮级数与装备投入成本，有利于更小型集成化VOCs处理成套工艺的实现。
[0006]近些年，国内虽有关于制备整体挤出式蜂窝分子筛的报道，但相关技术并不成熟。
[0007]中国专利CN 107029668 A公开了一种蜂窝型分子筛-活性炭复合吸附剂的制备方法，成型后所得到的蜂窝型分子筛-活性炭复合吸附剂的尺寸为100
×
100mm，壁厚1.0mm，方孔尺寸2.5
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2.5mm，孔密度约为100目。尽管该蜂窝型复合吸附剂具备良好的VOCs净化性能，但活性炭的加入使该吸附剂在使用高温空气进行再生活化时存在着着火坍塌的风险。此外，活性炭的疏水性较差，降低了蜂窝型复合吸附剂在高湿度条件下的VOCs净化性能，并且该蜂窝型复合吸附剂的磨损率较高。
[0008]中国专利CN 107519926 A公开了一种高温铁基沸石分子筛蜂窝式脱硝催化剂的
制备方法，所得到的铁基沸石分子筛蜂窝式催化剂的截面尺寸为长30mm
×
宽30mm，高度为200mm，孔密度约为25目。一方面，该专利中公开的蜂窝分子筛不适合于VOCs净化用；另一方面，其所制备得到的蜂窝分子筛孔密度较低、孔壁较厚，导致应用时传质阻力较大、分子筛利用率较低。此外，在该蜂窝分子筛制备过程中需要二次干燥，并且该蜂窝分子筛表面常存在着裂纹、磨损率较高，较高的能耗及较低的成品率无法满足工业化生产的需求。
[0009]中国专利CN 107442164 A公开了一种挤出式分子筛蜂窝催化剂及其制备方法，该蜂窝催化剂孔密度＜150目，表面有龟裂且分子筛含量较低，且该专利中报道的蜂窝催化剂不适合于VOCs净化用。
[0010]中国专利CN 105618159 A公开了一种分子筛催化剂的整体式蜂窝状结构化成型方法，该蜂窝状分子筛催化剂的孔为方形孔，其尺寸为1.4
×
1.4mm，壁厚1.0mm，目数约100目，但表面易掉粉且制备过程中蜂窝体表面极易产生裂纹。此外，该蜂窝状分子筛催化剂的制备过程中需要二次干燥，并且第一次干燥过程中需要恒温恒湿，进一步增加了制备能耗及操作的复杂程度。
[0011]综上所述，现有的整体挤出式蜂窝分子筛不仅壁厚孔少、裂纹多，而且强度低、磨损大(极易掉粉)、分子筛利用率低。对于VOCs净化用沸石吸附转轮而言，通常要求核心吸附材料整体式蜂窝分子筛的孔密度≥300目、壁厚≤0.25mm。而上述关于整体挤出式蜂窝分子筛的专利技术，无论是制备方法，还是整体挤出式蜂窝分子筛的产品规格，均不满足VOCs净化用沸石吸附转轮对整体式蜂窝分子筛的要求。
[0012]因此，亟需开发出一种适用于沸石吸附转轮VOCs净化的整体挤出式蜂窝分子筛。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的是提供一种用于沸石吸附转轮VOCs净化的整体式蜂窝分子筛及其制备方法，该制备方法操作简便、稳定性及重复性好，易实现工业化。
[0014]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0015]一种用于沸石吸附转轮VOCs净化的整体式蜂窝分子筛的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0016]1)粉体预造粒：将分子筛、无机填料、无机粘结剂A与水混合制备成料浆，后经造粒、高温焙烧，得到微粒粉体；
[0017]2)混料练泥：将微粒粉体、无机增强剂、有机粘结剂、造孔剂、塑化剂及分散剂混合均匀后，加入润滑剂、无机粘结剂B，并调节湿度，之后进行捏合及练泥，得到泥料；
[0018]3)挤出成型与高温焙烧：将泥料进行真空挤出成型，得到整体式蜂窝分子筛湿坯体，之后进行干燥及高温焙烧，即得到所述的整体式蜂窝分子筛。
[0019]进一步地，步骤1)中，所述的分子筛包括X型分子筛、Y型分子筛、ZSM-5分子筛或β分子筛中的一种或更多种，所述的分子筛的粒径为0.5-5μm，特别地，优选自硅铝比较高的Y型分子筛、ZSM-5分子筛或β分子筛等疏水性分子筛，其中，Y型分子筛的硅铝比优选为60-100，ZSM-5分子筛的硅铝比优选为200-400，β分子筛的硅铝比优选为20-100；所述的无机填料包括煅烧高岭土、硅藻土、长石、γ-氧化铝、氧化锆、滑石粉、凹凸棒土、堇青石、海泡石、蒙脱石或硅酸钙中的一种或更多种，所述的无机填料的目数≥325目，特别地，优选自目数≥500目的煅烧高岭土、γ-氧化铝、硅酸钙或堇青石中的一种或更多种；所述的无机粘结剂
A包括硅溶胶、铝溶胶、氧化钛溶胶或氧化锆溶胶中的一种或更多种，特别地，优选自固含量为20-50wt％的硅溶胶、铝溶胶或氧化钛溶胶中的一种或更多种；所述的分子筛、无机填料与无机粘结剂A(以氧化物计)的质量比为(50-本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于沸石吸附转轮VOCs净化的整体式蜂窝分子筛的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)粉体预造粒：将分子筛、无机填料、无机粘结剂A与水混合制备成料浆，后经造粒、高温焙烧，得到微粒粉体；2)混料练泥：将微粒粉体、无机增强剂、有机粘结剂、造孔剂、塑化剂及分散剂混合均匀后，加入润滑剂、无机粘结剂B，并调节湿度，之后进行捏合及练泥，得到泥料；3)挤出成型与高温焙烧：将泥料进行真空挤出成型，得到整体式蜂窝分子筛湿坯体，之后进行干燥及高温焙烧，即得到所述的整体式蜂窝分子筛。2.根据权利要求1所述的一种用于沸石吸附转轮VOCs净化的整体式蜂窝分子筛的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的分子筛包括X型分子筛、Y型分子筛、ZSM-5分子筛或β分子筛中的一种或更多种，所述的分子筛的粒径为0.5-5μm；所述的无机填料包括煅烧高岭土、硅藻土、长石、γ-氧化铝、氧化锆、滑石粉、凹凸棒土、堇青石、海泡石、蒙脱石或硅酸钙中的一种或更多种，所述的无机填料的目数≥325目；所述的无机粘结剂A包括硅溶胶、铝溶胶、氧化钛溶胶或氧化锆溶胶中的一种或更多种；所述的分子筛、无机填料与无机粘结剂A的质量比为(50-100):(0.01-30):(5-30)，所述的料浆的固含量为10-40wt％。3.根据权利要求1所述的一种用于沸石吸附转轮VOCs净化的整体式蜂窝分子筛的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的造粒为喷雾干燥造粒，喷雾干燥造粒过程中，进风温度为150-300℃，出风温度为80-180℃；高温焙烧过程中，温度为550-850℃，时间为1-10h；所述的微粒粉体的粒径为0.01-0.10mm。4.根据权利要求1所述的一种用于沸石吸附转轮VOCs净化的整体式蜂窝分子筛的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述的无机增强剂包括氧化铝纤维、氧化硅纤维、氧化钛纤维、氧化锆纤维或玻璃纤维中的一种或更多种；所述的有机粘结剂包括甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素或聚乙烯醇中的一种或更多种；所述的造孔剂包括淀粉、麦芽糊精或木质素中的一种或更多种；所述的塑化剂为聚环氧乙烷；所述的分散剂包括硬脂酸、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，王鹏飞，周永贤，陈诚，李豫晨，何秋平，余金鹏，
申请(专利权)人：上海化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：