一种活性分子筛吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种活性分子筛吸附剂的制备和活化工艺，所述活性分子筛吸附 剂包括以下重量组分：80-90％的分子筛组分，以及10-20％的粘结剂；且其 中所述分子筛组分的硅铝摩尔比为1±0.1，所述吸附剂中Li+交换度以摩尔百 分数计不低于88％。本发明专利技术的分子筛吸附分离效果能满足工业要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供了一种活性分子筛吸附剂、及其制备方法。
技术介绍
随着工业的发展，氮气和氧气在工业生产领域发挥着越来越重要的作用。 传统获得富氧空气的方法是深冷分离法，这种方法投资大，能耗高，适用于大规模领域。而变压吸附法是20世纪50年代末才开发成功的，由于其独有的灵 活方便、投资少、能耗低的优点，近年来变压吸附空分富氧技术在中小规模富 氧应用领域得到越来越多的应用，并广泛应用于废水处理、玻璃加工、钢铁工 业、造纸业、水产养殖、医药及家庭保健等行业。对于其的研究也日益增多， 主要集中在两个方面变压吸附空分富氧工艺过程的改进，使过程更加节能高 效；变压吸附空分富氧吸附剂性能的改进。而吸附剂是变压吸附技术的基础，吸附剂的性能决定着吸附分离效果，从 而决定着吸附设备投资和分离的经济性。通常吸附剂采用分子筛吸附剂。分子筛为铝硅酸盐(例如常见的被称为沸 石)。分子筛的铝硅酸盐晶体组成中可具有各种Si/Al比，其结构为公知结构，并一般可用如下通式表述-M2/n0: A1203: YSi02: ZH20 (I)其中M是阳离子，n是其化合价，Y是二氧化硅的摩尔数，并且Z是水合 形式的水的摩尔数。目前空分领域中常用的分子筛中，阳离子M通常为钾离子 (K+)、钠离子(Na+)或其组合。当从上述铝硅酸盐晶体的通式(I)中去除水合水后，则形成分子筛吸附剂。目前，空分领域内用的较多的吸附剂为13X， CaA， CaX分子筛吸附剂。然 而随着工业技术的发展，这些分子筛吸附剂的性能已经很难满足工业的要求， 因此，开发一些新型高效的吸附剂是当前十分重要的任务。综上所述，本领域缺乏一种吸附分离效果能满足工业要求的活性分子筛吸 附剂。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于获得一种吸附分离效果能满足工业要求的活性分 子筛吸附剂。本专利技术的第二目的在于低成本获得一种吸附分离效果能满足工业要求的 活性分子筛吸附剂的制备工艺。本专利技术的第三目的在于获得本专利技术的活性分子筛吸附剂的用途。在本专利技术的第一方面，提供了一种活性分子筛吸附剂，所述吸附剂包括以 下重量组分80 — 90%的分子筛组分，以及 10 — 20%的粘结剂；且其中所述分子筛组分的硅铝摩尔比为1±0. 1，所述吸附剂中Li +交换度 以摩尔百分数计不低于88% 。本专利技术的第二方面提供一种本专利技术的吸附剂的制备方法，包括如下步骤(a) 提供80 — 90重量X分子筛组分、10 — 20重量％粘结剂的混合物，其中 所述分子筛组分的硅铝摩尔比为1±0. 1(硅/铝)；所述混合物进行煅烧成型， 得到成型体；(b) 所述步骤(a)的成型体在锂源存在下进行锂离子交换，使得Li +在所述 成型体中的交换度以分子筛组分的摩尔百分数计不低于88%(优选不低于97 o%)，从而得到锂离子交换成型体；且(c) 所述步骤(b)的锂离子交换成型体进行干燥、以及活化，得到所述吸附剂。本专利技术第三方面提供一种本专利技术所述的吸附剂的用途，其用于吸附氮气。 具体实施例方式本专利技术人经过广泛而深入的研究，通过改进制备工艺，在加热的水溶液中 将Li +与分子筛孔道中K+， Na+交换得到低硅交换的锂分子筛，锂离子的交换度 〉97.0%，考察了活化条件对产品吸附性能的影响，通过优化，获得了合适的低硅铝比且具有较高锂交换度的分子筛，并使得吸附剂时在常压下大大提高对 氮气的选择性，并提高了其吸附容量。故此特别适用于工业用途。在此基础上 完成了本专利技术。本专利技术的构思是这样实现的用于空分制氧的吸附剂，利用Li +较强的四 偶极矩，在常压下令人意外地能大大提高吸附剂对氮气的选择性，提高了其吸 附容量。以下对本专利技术的各个方面进行详述 活性分子筛吸附剂本专利技术的一种活性分子筛吸附剂，所述吸附剂包括以下重量组分 80 — 90%的分子筛组分，以及 10 — 20%的粘结剂；且其中所述分子筛组分的硅铝摩尔比为1±0. 1，所述吸附剂中Li +交换度 以摩尔百分数计不低于88%，优选不低于97%。分子筛组分本专利技术的分子筛的硅铝比为1±0. 1，优选1±0. 01。硅铝比含义是现有技术 公知的。分子筛组分的用量通常为80 — 90% ，优选85 — 88%,以吸附剂总重量计。 本专利技术的分子筛组分的硅铝比较低，可以通过市售的低硅分子筛原粉获得；也可以通过文献资料的方法进行合成.-例如，如文献记载，溶22. 37g氯酸钠于30g水中搅拌到全溶，将21. 53KgK0H与31.09KgNa0H于水中搅拌至全溶，将上述溶液混均匀，然后加入71. 8Kg水和46. OKg硅酸钠溶液再搅拌下混合均匀，然后在7(TC下陈化3h后，与93-100C间晶化， 一般2h完成。粘结剂所述的粘结剂没有具体限制，只要不对本专利技术的专利技术目的产生限制即可，具 体地例如选自黏土。优选地，所述黏土选自羊甘土。所述粘结剂的用量为10 — 20%,优选12 15%;以吸附剂总重量计。 所述粘结剂还可以含有适用于分子筛领域的其它助剂，只要这些助剂的种 类或用量对本专利技术没有具体限制即可。例如成型剂，包括木质素、羧甲基纤维 素钠或其组合。通常，所述其它助剂不高于粘结剂重量的20%，优选不高于5 %。A 口 广口口本专利技术的吸附剂中，+交换度以摩尔百分数计不低于97%。Li +交换度是指，分子筛中Li +摩尔数与分子筛阳离子的总摩尔数的比值或 Li +摩尔数占分子筛阳离子的总摩尔数的摩尔百分数。具体地例如为分子筛中 Li +摩尔数/ (Li + +Na++K+)总摩尔数的摩尔百分数。所述阳离子的含义具体请参看式(I)。在一优选例中，本专利技术的吸附剂优选为FAU型分子筛。所述FAU型结构是由国际沸石协会的Structure Commission (结构委员会) 认证的结构，正如W.M. Meier和D.H.Olson的沸石结构类型图谱(1992)第96 页记载的，由Butterworth—Heinemann代表委员会出版。本专利技术的吸附剂可以为条形或球形。还可以是本领域其它传统的或市售的 形状。本专利技术的吸附剂的吸附容量(例如对氮气)可以达到0. 95 0. 98mol/g。 制备方法
本专利技术所述的吸附剂的制备方法，包括如下步骤(a) 提供80 — 90重量^分子筛组分、10 — 20重量％粘结剂的混合物，其中 所述分子筛组分的硅铝摩尔比为1±0. 1;所述混合物进行煅烧成型，得到成型 体；(b) 所述步骤(a)的成型体在锂源存在下进行锂离子交换，使得Li +在所述 成型体中的交换度以分子筛组分的摩尔百分数计不低于88%(优选不低于97 %)，从而得到锂离子交换成型体；且(c) 所述步骤(b)的锂离子交换成型体进行干燥、以及活化，得到所述吸附剂。 步骤(a)分子筛组分与粘结剂的混合可以采用本领域常用或传统的混合方式，只要 不对本专利技术的专利技术目的产生限制即可。通常，为了混合更加均匀，所述分子筛 和粘结剂采用粉体状。分子筛组分的硅铝比为1±0. 1，优选1土0.01。原粉的硅铝比通常由分子 筛合成工艺决定，其合成工艺已经被本领域专家所知晓。我们选取的分子筛结 构属于低硅铝的分子筛原粉。所述混合物的煅烧成型可以采用本领域常用或传统的煅烧成型方式，只要 不对本专利技术的专利技术目的产生限制即可。在一具体实施方式中，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活性分子筛吸附剂，其特征在于，所述吸附剂包括以下重量组分：　８０－９０％的分子筛组分，以及　１０－２０％的粘结剂；　且其中所述分子筛组分的硅铝摩尔比为１±０．１，所述吸附剂中Ｌｉ↑［＋］交换度以摩尔百分数计不低于８８％。

【技术特征摘要】
1. 一种活性分子筛吸附剂，其特征在于，所述吸附剂包括以下重量组分80—90％的分子筛组分，以及10—20％的粘结剂；且其中所述分子筛组分的硅铝摩尔比为1±0.1，所述吸附剂中Li+交换度以摩尔百分数计不低于88％。2. 如权利要求l所述的吸附剂，其特征在于，所述的粘结剂选自黏土。3. 如权利要求2所述的吸附剂，其特征在于，所述黏土选自羊甘土。4. 如权利要求l所述的吸附剂，其特征在于，所述吸附剂为FAU型分子筛。5. 如权利要求1所述的吸附剂，其特征在于，所述吸附剂为条形或球形。6. —种如权利要求l所述的吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤(a) 提供80 — 90重量X分子筛组分、10 — 20重量％粘结剂的混合物，其中 所述分子筛组分的硅铝摩尔比为1±0. 1;所述混合物进行煅烧成型，得到成型 体；(b) 所述步骤(a)的成型体在锂源存在下进行锂离子交换，使得Li +在所述 成型体中的交换度以分子筛组分的摩尔百分数计不低于97%，从而得到锂离子 交换成型体；且...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜义军，郭建伟，
申请(专利权)人：上海恒业化工有限公司，
类型：发明
国别省市：31