一种核壳结构的变压吸附分离一氧化碳的复合型吸附剂制造技术

技术编号:39494805 阅读:10 留言:0更新日期:2023-11-24 11:21
本发明专利技术涉及一种核壳结构的变压吸附分离一氧化碳的复合型吸附剂,是以具有高比热容且无孔结构的微球为核心,以负载亚铜盐的二价铜交换的分子筛为壳,所述复合型吸附剂包括以下质量份的原料:5‑

【技术实现步骤摘要】
一种核壳结构的变压吸附分离一氧化碳的复合型吸附剂


[0001]本专利技术属于一氧化碳吸附剂领域,具体涉及一种核壳结构的变压吸附分离一氧化碳的复合型吸附剂


技术介绍

[0002]CO
吸附剂类型有沸石分子筛

活性炭

金属有机骨架材料

π
络合吸附剂等

上世纪七八十年代,研究者们利用过渡金属离子
Cu
+
、Ag
+
等能与
CO
发生
π
络合相互作用的原理,将金属离子负载分散于沸石分子筛

活性炭等高比表面的多孔材料上制备
CO
专用吸附剂,这类吸附剂习惯上被称为
π
络合吸附剂

由于
Cu
+

CO
络合能力强于
Ag
+
,因此
Cu
+
负载型吸附剂可以获得更高的吸附能力和吸附选择性

π
络合属于弱化学键的范畴,因此,与传统的利用范德华力或静电力的物理吸附相比,作用力强,有更高的吸附选择性;而与一般化学吸附相比,它的弱化学键性质使得脱附过程很容易通过降低压力或升高温度的方式得以实现

π
络合吸附分离结合了强化学作用的
π
络合与吸附分离,具备高选择性

低能耗

低成本等特点,因此成为改进传统分离技术的一个重要前沿领域

应用于变压吸附分离
CO
工艺的吸附剂主要是载铜吸附剂,对其的研究起源于上世纪七八十年代,随后不断地通过改进吸附剂载体

使用不同活性组分

改进制备方法等手段提高
CO
的吸附容量或选择性,从而研发性能更加优异的吸附剂

日本钢管
(NKK)(European Patent.0170884A1,1986.)
将适量的
CuCl
负载到
Cu(I)Y
分子筛上,提高了吸附
CO
选择性和吸附量,该吸附剂经过一段变压吸附即可从钢厂尾气中分离得到高纯
CO
,并已工业化;关西热化学
(
专利
DE3631396A1)
对吸附剂的载体结构进行了改进,以
SiO2或
/

Al2O3构成的载体为核心,在其表面形成有机质碳化层,从而形成复合载体,再将铜负载到复合载体上

碳化层的存在有效地防止了铜的氧化,从而延长吸附剂的使用寿命

北京大学谢有畅等人
(
谢有畅,张佳平,童显忠等

一氧化碳高效吸附剂
CuCl/
分子筛
[J].
高等学校化学学报,
1997

18(7)

1159

1165)
利用自发单层分散的原理将
CuCl
通过固混加热的方式分散在
13X、NaY

CuY
型分子筛等载体上,制得高效的
CO
吸附剂,其中
CuCl/NaY

CuCl/CuY
吸附剂的吸附容量在
20℃、CO
分压为
60kPa
时分别高达
90mL/g
载体和
100mL/g
载体,其开发的高效
CO
吸附剂
PU
‑1成功用于工业上变压吸附分离
CO。CN86102838A
采用一价铜化合物负载于高比表面载体上,在室温及
CO
或不饱和烃的分压为
10
‑2‑
760mmHg
情况下,其吸附量一般为1‑
4mmol/g
吸附剂,最终可达
7.0mmol/g
吸附剂
。CN108704609A
用于
CO
吸附分离的单分子层
CuCl/
活性炭吸附剂制备方法是将
Cu2(OH)2CO3和
CuCl2溶于甲酸中获得二价铜盐溶液,并将其浸渍于活性炭表面,得到吸附剂前驱体;然后在真空环境下或者流动的惰性气氛
N2或
Ar
环境下对前驱体进行加热处理,即可制备得到单分子层
CuCl/
活性炭吸附剂

通过该专利方法制备的单分子层
CuCl/
活性炭吸附剂具有高的
CO
吸附量

选择性和再生性,可用于含
CO
的各种气体的分离与净化

吸附过程所需的操作条件温和

对设备的工艺要求一般和吸附剂可循环使用等优势,使得吸附过程在工业化生产领域广受青睐

在吸附分离工艺过程中,吸附剂本身的结构性质是影响吸附分离性能的关键因素

工业上回收
CO
使用变压吸附分离过程,是利用吸附剂对气体混合物中各组份的吸
附能力随压力变化而呈现差异的特性,从气体混合物
(
主要为工业废气
)
中分离提纯需要的气体组份或进行气体混合物净化的技术

由于具有能耗低

流程简单

产品气纯度高

装置自动化程度高和操作简单等优点,
PSA
技术在化工

石油化工

化肥

冶金

电子

食品

煤炭

机械

轻工等行业得到迅速推广与应用

[0003]目前,变压吸附分离
CO
的吸附剂主要是以单一均质吸附剂为主,单一均质吸附剂技术主要存在以下问题:
1)
吸附剂比成本较高,吸附剂物理强度差
。2)
热稳定性差:单一吸附剂的热熔一定,在使用过程中温度变化明显,系统温度容易波动,不容易控制
。3)
传质系数低:随着分子向吸附剂的中心扩散,扩散阻力会变得更大

因此,亟需设计一种脱除效率高

强度高

寿命长

热稳定性好的吸附剂


技术实现思路

[0004]本专利技术涉及一种同时兼具高的吸附性能

高物理强度核壳结构复合吸附剂

本专利技术制备的吸附剂与现有铜基吸附剂相比,一氧化碳吸附能力强,吸本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种核壳结构的变压吸附分离一氧化碳的复合型吸附剂,其特征在于,是以具有高比热容且无孔结构的微球为核心,以负载亚铜盐的二价铜交换的分子筛为壳,所述复合型吸附剂包括以下质量份的原料:5‑
10
份具有高比热容且无孔结构的微球
、70

90
份铜基吸附剂前体
、5

10
份粘合剂,所述铜基吸附剂前体为亚铜盐和二价铜交换的分子筛按照质量比
0.5

0.7
:1的混合物
。2.
根据权利要求1所述的复合型吸附剂,其特征在于,所述具有高比热容且无孔结构的微球粒径为1‑
3mm
,孔隙率<
10
%,密度为2‑
4g/cm3,质量比热容量为
0.7

0.9J/g
·

或者体积比热容量为
1.5

3.5J/cm3·

;优选地,所述具有高比热容且无孔结构的微球孔隙率为1‑5%,密度为
2.8

3.7g/cm3。3.
根据权利要求1所述的复合型吸附剂,其特征在于,所述述具有高比热容

无孔结构的微球选自氧化镁微球

氧化铝微球

玻璃微球

二氧化硅微球

陶瓷微球
。4.
根据权利要求1所述的复合型吸附剂,其特征在于,所述亚铜盐为
CuCl、CuBr、CuI
中的至少一种,二价铜交换的分子筛是
Cu(II)Y

Cu(II)X
中的至少一种
。5.
根据权利要求4所述的复合型吸附剂,其特征在于,所述二价铜交换的分子筛是
X
型分子筛和
/

Y
型分子筛和
Cu(II)
溶液进行水溶液中的离子交换得到;所述
X
型分子筛为
13X
,所述
Y
型分子筛为
NaY

Cu(II)
溶液的溶质为
CuCl2、CuBr2、Cu(NO3)2中的至少一种,
Cu(II)
溶液中
Cu(II)
浓度为
0.5

0.8mol/L
;分子筛的总和
(X
型分子筛和
Y
型分子筛的总和
)

Cu(II)
溶液的用量为满足固液比1:
10

30。6.
根据权利要求1所述的复合型吸附剂,其特征在于,所述粘合剂选自粘土

有机硅树脂中的至少一种;优选地,粘合剂为天然粘土,粒径为
20

50
μ
m
;所述有机硅树脂选自聚甲基硅树脂

聚乙基硅树脂
。7.
根据权利要求6所述的复合型吸附剂,其特征在于,所述粘土选自高岭土

偏高岭土

蒙脱石

绢云母

膨润土<...

【专利技术属性】
技术研发人员:张晓红蒋化涂巍巍
申请(专利权)人:北京北大先锋科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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