[发明专利]一种高强度分子筛吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度分子筛吸附剂的制备方法。该方法包括：在分子筛成型的不同阶段，加入具有不同分解温度的造孔剂：在分子筛的内部，加入分解温度较高的造孔剂；在分子筛的外层，加入分解温度较低的造孔剂。本发明的方法，避免了造孔剂分解对分子筛成型体的破坏作用，所得到分子筛的强度高，破碎率低，且吸附性能优良。

技术领域

本发明属于吸附分离技术领域，具体涉及一种高强度分子筛吸附剂及其制备方法。

背景技术

分子筛作为一种常用的吸附剂，在变压吸附、混合物分离、脱水干燥等领域得到了广泛的应用。其中，分子筛在分离领域的应用是基于其内部具有的丰富的孔道结构。然而，在某些特定的应用场合，不仅要求分子筛具有丰富的微孔结构，还要求分子筛具有优异的传质性能。例如在变压吸附领域，分子筛传质性能的好坏决定着变压吸附的整体效率。在传统的成型分子筛制备过程中，加入一定量的造孔剂如铵盐及有机造孔剂等，在一定温度下造孔剂受热分解或碳化，可以在分子筛内部产生大量的介孔。然而，由于成型分子筛内部造孔剂与外层造孔剂同时受热反应，并释放出大量气体，使得分子筛内部释放出的气体没有有效的传输孔道进行释放，内部气体产生的压力以及内部气体自生孔道的过程导致在分子筛内部产生大量裂痕，并最终导致成型分子筛的破碎。

中国专利CN102874836A公开了一种介孔A型分子筛的合成方法，通过将经硅烷偶联剂处理的多壁碳纳米管加入到硅源中，与另一种硅烷偶联剂反应，完成后将其转移到铝源中反应，经高温煅烧除去模板剂即得介孔A型分子筛。但是其合成的是一种粉状分子筛，并未给出成型A型介孔分子筛的合成方法。

中国专利CN105692626A公开了一种球形介孔分子筛的制备方法，本发明通过引入低沸点、低极性和低表面张力的丁酮作为共溶剂，方便、快捷地得到粒径更小的球形介孔分子筛，大大缩短了合成的时间，降低了生产成本。但是该方法并未能够控制分子筛中介孔的形成过程，不利于提高分子筛的成品率和分子筛的成型强度。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明提供了一种高强度、高成品率、低磨损率介孔分子筛吸附剂的制备方法。

本发明的一种高强度分子筛吸附剂的制备方法，包括以下内容：

（1）将分子筛原料与粘结剂、成型助剂置于转盘成型机中，与喷洒水或溶解有高分解温度造孔剂的喷洒水溶液混合成型，得到颗粒种子；

（2）将步骤（1）所得颗粒种子于成型机中继续成型，将喷洒水或喷洒水溶液调变为溶解有中等分解温度造孔剂的水溶液，得到直径增加的球形颗粒；

（3）将喷洒水溶液调变为溶解有低分解温度造孔剂的水溶液，继续成型，得到直径增加的球形颗粒；

（4）重复步骤（3）0～3次；

（5）对步骤（4）所得球形颗粒进行干燥、焙烧，得到吸附剂产品。

进一步的，步骤（1）中的所述分子筛选自A型分子筛、X型分子筛、Y型分子筛和ETS型分子筛中的至少一种，优选A型分子筛。分子筛的BET比表面积为100~1200 cm²/g，优选150~900 cm²/g，孔直径为0.3~10 nm，优选0.4~9 nm。

步骤（1）中的所述粘结剂选自高岭土、凹凸棒土、膨润土、硅溶胶、铝溶胶中的至少一种，优选膨润土。所述粘结剂的目数为100~1000目，优选200~500目。

进一步的，步骤（1）中所述分子筛和粘结剂的重量比为9~49:1，优选15~35:1步骤（1）水固（喷洒水溶液与固体）质量比为1~30，优选水固比为3~25。

进一步的，步骤（1）中的所述成型助剂选自淀粉、田菁粉、纤维素、栲胶中的至少一种，优选淀粉。