用于除去水及CO*的共成型碱处理氧化铝制造技术

碱处理氧化铝比未处理的氧化铝表现出改进的ＣＯ↓［２］吸附能力。通过在成型时将氧化铝与碱进行物理混合制备的碱处理氧化铝，与通过水浸渍制备的碱处理氧化铝相比，具有：（１）较大的表面积，（２）较低的水热老化，（３）改进的ＣＯ↓［２］吸附能力以及（４）低成本。一种从气流中至少除去ＣＯ↓［２］和水的方法，包括提供吸附剂，该吸附剂是由包括将活化氧化铝固体与碱金属、碱土金属或铵离子的固态盐进行物理混合的方法形成的；以及将气流与吸附剂相接触。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及从流体中至少除去水及二氧化碳的氧化铝吸附剂。
技术介绍
在空气的预净化中，希望在低温蒸馏之前除去环境中的水及CO2。在液态空气温度下，由于水及CO2会形成固体，所以要除去这些微量空气杂质，以防止在蒸馏系统中发生堵塞。在空气预净化系统中，一般使用氧化铝作为干燥剂。在该应用中，氧化铝具有多项优点(1)低成本，(2)高体积吸水能力，(3)同时吸附水及CO2，以及(4)易解吸水。已发现如果用碱性盐处理氧化铝，它的CO2吸附能力就会增强。例如，美国专利No.5,656,064(Golden等人)及No.6,125,655(Millet等人)，教导通过水浸渍技术施加碱性盐到氧化铝上。尽管该技术提高了氧化铝的CO2吸附能力，但是本专利技术人注意到与该技术相关的以下缺点。第一，浸渍技术使盐沉积于氧化铝的多孔结构内。这就降低了氧化铝的表面积，从而会相应降低它的水吸附能力。第二，浸渍技术需要另外的工艺步骤(如浸渍之后的活化)，这就增加了材料的生产复杂性，并且增加了成本。在先已公开过在造粒过程中加入碱性盐来制备氧化铝/盐复合吸附剂。例如美国专利No.5,935,894(Kanazirev)公开了一种通过用活化氧化铝粉末与至少含有两种不同碱金属的水溶液相接触来制备氧化铝基催化剂或吸附剂的方法，其中至少一种碱金属是从羧酸碱金属盐衍生而来。在活化过程中，分解有机阴离子，剩下金属氧化物。据称这些材料与只用一种碱金属制备的材料相比，表现出改进的CO2吸附能力。除了在空气预净化工艺中的应用外，已知复合氧化铝还用作其它分离工艺中的吸附剂。例如，Ziebarth等人的美国专利No.5,427,995公开了一种用于从废气中吸附NOx及SOx的氧化铝吸附剂。该吸附剂通过如下方法制备将氧化铝稳定剂(如二氧化硅、稀土、二氧化钛、氧化锆及碱土)加入到沉淀的氧化铝中，形成浆料，碾磨并喷雾干燥该浆料，形成稳定的球形氧化铝颗粒，并将该颗粒用碱金属或碱土金属浸渍而形成稳定的吸附剂。Lee等人的美国专利No.5,316,998公开了一种HCl吸附剂，制备、使用该吸附剂的方法，其中该吸附剂包括活化氧化铝及约5wt％的碱金属氧化物促进剂。该碱金属氧化物源自水溶的、在低于约500℃的温度下分解的有机化合物的碱金属盐。Lever等人的美国专利No.5,096,871公开了用于从流体中除去酸性物质的含氧化铝的酸性吸附剂。该吸附剂包括活化氧化铝及一种无定形碱性硅酸铝。该吸附剂通过如下方法制备用碱金属硅酸盐溶液(优选水溶液)处理活化氧化铝，随后用碱金属铝酸盐处理，在低于约90℃下形成处理的氧化铝的聚集体，在为20-90℃的温度范围内老化该聚集体，且在为200-500℃的温度范围内煅烧老化的聚集体。Osborne等人的美国专利No.4,855,276公开了用于从气体中除去化合物的吸附剂组合物，其中该吸附剂组合物包括氧化铝、碳，且在某些实施方案中，还包括碳酸氢钠，以及浸渍剂如1A族金属的氢氧化物以及1A族金属的7A族盐。该组合物通过包括以下步骤的方法来制备，将活化氧化铝、碳及水的混合物形成粘性单元，并且在高温下固化该粘性单元。Neal等人的美国专利No.4,755,499公开了吸附剂，包括(a)孔容积在0.4至0.8cc/g之间的氧化铝基材，以及(b)碱金属或碱土金属组分，如碳酸钠，其中碱金属或碱土金属组分的含量是基材的50至400μg/m2。据称该吸附剂对从废气流中除去氧化氮、硫的氧化物及硫化氢是非常有效的。该专利教导通过将碱金属或碱土金属组分的盐溶液喷雾到基材上，从而将碱金属或碱土金属组分负载到氧化铝基材上。尽管前面的发展，仍希望提供一种从气流中除去水和/或CO2的改进的方法。还希望提供一种用于该方法的改进的吸附剂和改进的设备。此处引用的所有参考文献均作为参考全部并入此处。
技术实现思路
因此，本专利技术提供了一种吸附剂，其包括活化氧化铝和由碱金属、碱土金属及铵离子组成的组中选择的一种组分的盐，所述吸附剂是由如下方法制备的，包括步骤(a)活化氢化铝以提供活化氧化铝粉末；(b)将活化氧化铝粉末与盐造粒，以提供活化氧化铝球粒(pellet)；(c)老化活化氧化铝球粒，以提供老化的球粒；以及(d)再活化老化的球粒，以提供吸附剂，其中在实施该方法时，不向活化氧化铝中加入促进剂固体的水混合物。还提供了一种制备本专利技术的吸附剂的方法。该方法包括步骤(a)活化氢化铝以提供活化氧化铝粉末；(b)将活化氧化铝粉末与盐造粒，以提供活化氧化铝球粒；(c)老化活化氧化铝球粒，以提供老化的球粒；以及(d)再活化老化的球粒，以提供吸附剂，其中在实施该方法时，不向活化氧化铝中加入促进剂固体的水混合物。还提供了一种用于从气流中至少除去CO2和水的方法，所述方法包括将气流与本专利技术的吸附剂接触到足以从气流中至少有效除去CO2和水的时间。进一步提供了实施从气流中至少除去CO2和水的方法的设备。所述设备包括(a)含有含CO2及水的气体混合物的气流源；(b)含吸附剂的容器；(c)进料导管，用于将气流从气流源引至容器；以及(d)产品导管，用于在通过复合吸附剂将CO2和水从气流中吸出后，将净化的气流引出容器。具体实施例方式本专利技术是基于对从气流中除去CO2及水的性能有显著效果的氧化铝/金属盐复合吸附剂的形成方法的发现。形成活化氧化铝吸附剂的常规方法通常由以下四个步骤组成步骤1.活化通过在最高为1000℃的温度下的活化将氢化铝转化为氧化铝。该方法能够制得细颗粒的、多孔的氧化铝粉末(一般为1至100微米)，必须要将它制成较大的颗粒尺寸，以使应用于固定床的活化氧化铝颗粒有用。步骤2.造粒在造粒机中将水加入在步骤1中形成的活化氧化铝粉末，制成成型(formed)的活化氧化铝颗粒(或球粒)，通常为球体，直径一般为0.5到5mm。步骤3.老化在最高100℃及100％RH下将所成型的球粒老化最多12小时，以给予最终产物以强度。步骤4.再活化然后，将所成型的球粒在100到500℃的温度下加热，制得具有低残留水含量及高吸附能力的最终产物。在将CO2/H2O促进剂(或添加剂)加入到活化氧化铝中的常规方法中，促进剂是通过用所需的促进剂的水溶液喷雾浸渍最终成型活化氧化铝产物而加入的。该水浸渍技术需要喷雾浸渍及最终再活化的额外制备步骤。本专利技术优选的吸附剂的制备方法(有时此处描述为“共成型(co-formed)”)，包括在造粒步骤中向活化氧化铝粉末中加入碱金属、碱土金属和/或铵离子的固态盐。该固态盐及活化氧化铝粉末是在造粒步骤中物理混合形成复合球粒的。通过物理混合(此处定义为将至少两种不同固体合并混合的方法，任选地在液体存在下)的生产过程，与前述的水浸渍相比具有多个优点。第一，吸附剂的生产过程包括较少的合成步骤，可得到较低成本的吸附剂。第二，该吸附剂比通过喷雾浸渍成型氧化铝球粒而制备的材料具有更大的表面积和水吸附能力。此外，我们意外地发现了下列与本专利技术的吸附剂有关的令人惊讶的效果；1)本专利技术的吸附剂的CO2吸附能力比负载同样盐的浸渍材料的CO2吸附能力高；以及2)与浸渍材料相比，本专利技术的吸附剂具有更高的水热稳定性。因此，本专利技术的第一方面，包括制备本专利技术的吸附剂的方法。吸附剂的制备方法，优选包括如上所述的用于制备常规活化氧化铝吸附剂的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸附剂，其包括活化氧化铝和由碱金属、碱土金属及铵离子组成的组中选择的一种组分的盐，所述吸附剂是由包括如下步骤的方法提供的：　　　　活化氢化铝，以提供活化氧化铝粉末；　　　　将活化氧化铝粉末与盐造粒，以提供活化氧化铝球粒；　　　　老化活化氧化铝球粒，以提供老化的球粒；以及　　　　再活化老化的球粒，以提供吸附剂，　　　　其中在实施该方法时，不向活化氧化铝中加入促进剂固体的水混合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DA普里彻特，RA梅克勒，TC戈尔登，MA卡尔巴斯，FW泰勒，CJ濑斯韦尔，JL莫甘，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，艾尔坎专业氧化铝公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]