[发明专利]一种可替代氟里昂的沸石制冷吸附剂

说明书

本发明涉及一种沸石制冷吸附剂及其的制备方法。具体地说是制备一种适合于供做制冷或空调用的以水为工质对的制冷机中所需要的制冷量大、COP性能稳定的沸石制冷吸附剂。

随着国民经济的发展与人民生活水平的提高，制冷与空调设备的使用也与日俱增，制冷与空高设备的使用也与日俱增，被广泛用于制冷，控调设备的氟里昂制冷剂(R₁₁、R₁₂)已被公认对大气臭氧层有破坏作用，使得温室效应加剧，直接威胁全球的生态平衡及人类的身体健康.国际上己决定于1996年禁止使用。因而积极研制氟里昂制冷剂的替代物就成为一项极为迫切的重要课题。

目前国内外开发与研究的不用氟里昂制冷机的设备有两种：即溴化锂吸收式制冷机与固体吸附式制冷机。这两者相比，后者具有吸附剂成本低，制冷量大，COP高，RAM性能优越无腐蚀无污染，一次投资成本低，运行费用低，操作维修方便以及不怕振动及摇晃等一系列优点。目前在国际上还是一种新技术。其有关的制冷吸附剂尚未有报导。

本发明的目的提供一种可替代氟里昂的沸石制冷吸附剂。

本发明的沸石制冷吸附剂，其特征是以采用含Ca离子的SiO₂/Al₂O₃为2.5～5.5的Na-八面沸石。该吸附剂中各组分含量的重量比为：Ca离子(以CaO计)：0.1～10％；Na离子(以Na₂O计)：2.5～11％；沸石：75～90％；其余为硅铝酸盐粘合剂。可作为粘合剂的物质为粘土，硅藻土等。

上述本发明的吸附剂在室温下吸附与在200℃左右脱附一次循环操作其制冷量可高达540(千焦/公斤干沸石)，若采用两根制冷吸附剂柱子交替循环操作，则可以连续不断地制取冷量。本发明的吸附剂的另一优点是在很低的水分压下具有高的吸水量，(例为在20℃下P_H2O＝。这说明它能使体系中水的分压维持在近于真空的状态下快速蒸发及吸收大量的汽体潜热，达到高的制冷效果。制冷吸附剂具有吸水速率与脱水速率快的优点，所以在制冷机的吸附脱附平衡循环操作中可缩短操作周期，提高单位时间的制冷效率。该制冷吸附剂完全可以取代氟里昂作为一种高效制冷剂。

本发明的沸石制冷吸附剂的制备方法，其特征是用商品或合成Na-八面沸石，用Ca离子进行交换，使Ca离子含量(以CaO的重量计)为吸附剂的0.1～10％。具体地制备方法(合成沸石)是将所配制的已知浓度的NaOH，偏铝酸钠(NaOH＋Al(OH)₃)及水玻璃按下列的克分子配比范围：

SiO/Al₂O₃＝3～20，Na₂O/SiO₂＝0.5～1.5，H₂O/Na₂O-35～90配制出一种均匀的无定形的硅铝酸盐凝胶。待成胶后，将该反应混合物凝胶在室温下老化2～24小时，然后置于不锈钢合成釜中升温到100℃进行晶体15～30小时左右，即可合成出SiO₂/Al₂O₃比介于2.5～5.5之间的八面沸石产品。也可以采用加入晶化导向剂的方法借以缩短晶化时间，提高结晶度。其晶化导向剂的配比范围为(4～16)Na₂O.Al₂O₃.(3.5～15)SiO₂.(180～320)H₂O按此配比范围制备的均匀的反应混合物凝胶经室温下老化5小时，按5％(体积)的比例加入上述所配制的反应混合物凝胶中，在100℃下晶化10～18小时，即可制得结晶度比较高与SiO₂/Al₂O₃比值介于2.5～5.5之间的Na-八面沸石产品。然后用Ca离子与沸石进行交换，使Ca离子含量(以CaO的重量计)为吸附剂的0.1～10％。具体的制备是取一定量的Na-八面沸石沸石按Na⁺/Ca⁺⁺比介于2.2～1.8之间的配料比加入适量的浓度为0.2～1.0M的CaCl₂溶液，在80～100℃之间进行离子交换2～4小时。再经过滤、水洗、干燥及焙烧后，加入粘土，经机械混合均匀及成型(滚球或挤条)后分别在3～120℃下干燥2～10小时及在500～800℃焙烧2～8小时制得的。下面通过实施例对本发明的技术给予进一步的说明。

实施例1