專利名稱：一種復(fù)合燒結(jié)型沸石吸附式制冷吸附劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸附式制冷領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合燒結(jié)型沸石吸附式制冷吸附劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
吸附式制冷技術(shù)使用可再生能源(如太陽(yáng)能、地?zé)崮?及低品位余熱作為驅(qū)動(dòng)熱源；利用吸附劑在不同溫度下對(duì)制冷劑吸附脫附作用替代壓縮機(jī)；所用的制冷劑為對(duì)環(huán)境無(wú)污染的水，醇等；因此吸附式制冷技術(shù)是一種綠色環(huán)保型的制冷技術(shù)，與當(dāng)今的環(huán)境能源協(xié)調(diào)發(fā)展的趨勢(shì)相吻合，具有廣闊的發(fā)展空間。吸附制冷的基本原理是多孔固體吸附劑對(duì)制冷劑氣體具有吸附作用，吸附能力隨吸附劑溫度的不同而改變。周期性的冷卻和加熱吸附劑，使之交替吸附和解吸。解吸時(shí)，釋放出制冷劑氣體，并在冷凝器內(nèi)凝為液體；吸附時(shí)，蒸發(fā)器中的制冷劑液體蒸發(fā)，產(chǎn)
生冷量。但是實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，吸附式制冷技術(shù)仍有一些需要解決的問(wèn)題。其中吸附劑的性能對(duì)制冷效果影響巨大，良好的吸附劑一般有下面幾個(gè)要求a.傳熱性能好，和流體的傳熱迅速，同時(shí)能夠有效地克服吸附劑低導(dǎo)熱系數(shù)的影響，這樣才能保證吸附劑及時(shí)補(bǔ)充解吸過(guò)程所需要的解吸熱并及時(shí)帶走吸附過(guò)程所放出的吸附熱，它是使吸附劑具有高性能的必要條件。b.傳質(zhì)迅速，吸附劑擴(kuò)散通道暢通，這樣才能保證吸附過(guò)程的吸附速度和解吸過(guò)程的解吸速度，縮短循環(huán)周期，提高單位工質(zhì)的制冷功率。c.熱媒流體本身的熱容和床內(nèi)填充吸附劑的熱容之比也決定了吸附式制冷系統(tǒng)的性能。這主要是由于吸附劑本身的加熱和冷卻，會(huì)造成大量的系統(tǒng)熱量損失，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的性能。公開(kāi)號(hào)CN1001385965A的專利中提到了一種由溴化鍶、氯化鍶和添加劑組成的高溫型吸附劑，具有較高的導(dǎo)熱性能及較好的高溫吸附性能，解吸噴粉的現(xiàn)象得以抑制，解吸及吸附能力明顯提高。不過(guò)其采用有毒的氨作為制冷劑，有一定的危險(xiǎn)性。公開(kāi)號(hào)CN1011144664A的中國(guó)專利中提到了一種燒結(jié)型沸石分子篩吸附制冷單元管的制備工藝。該制備工藝提高了分子篩的導(dǎo)熱系數(shù)，減少分子篩與金屬壁面間的接觸熱阻，從而強(qiáng)化吸附床的傳熱。該專利利用燒結(jié)來(lái)提高分子篩的導(dǎo)熱系數(shù)，雖然比簡(jiǎn)單堆積性能大為提高，導(dǎo)熱性能緊靠燒結(jié)提高但仍有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種復(fù)合燒結(jié)型沸石吸附式制冷吸附劑及其制備方法，該制備工藝提高了吸附劑的導(dǎo)熱系數(shù)，且不影響吸附劑的吸附性能。一種復(fù)合燒結(jié)型沸石吸附式制冷吸附劑，包括沸石、碳纖維粉和添加劑，所述沸石為13X型分子篩，其孔徑IOA能吸附小于IOA的任何分子，具有較高的破壞溫度，粒徑f1. 6mm;所述碳纖維為高導(dǎo)熱型，在纖維方向上的導(dǎo)熱系數(shù)可以超過(guò)銅，最高可達(dá)到700w/ (m · k)，直徑10Mm，長(zhǎng)200Mm ;所述添加劑為酸液、水和粘結(jié)劑；以沸石的質(zhì)量份為100份計(jì)，由以下質(zhì)量份的原料制成
沸石
碳纖維粉
100份 10份O. 8 3份I 6份10 26份
劑液結(jié)酸粘水
所述的酸液為硝酸，硝酸的濃度為2 10% ；
所述的粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉和聚氧化乙烯，其中羧甲基纖維素鈉(CMC)和聚氧化乙烯(PEO)的質(zhì)量比為1:0. Γ4, PEO的平均分子量為30(Γ400萬(wàn)，具有灰分低、分解溫度低、對(duì)玻璃份性能影響較大的堿金屬雜質(zhì)離子含量低的優(yōu)點(diǎn)，在與羧甲基纖維素鈉(CMC)配合使用時(shí)，PEO針對(duì)液相、CMC針對(duì)固相，兩者結(jié)合具有非常好的粘結(jié)性，能使吸附劑坯料緊密結(jié)合，不易分散。本發(fā)明提供了一種復(fù)合燒結(jié)型沸石吸附式制冷吸附劑的制備方法，包括
(O按比例將沸石、碳纖維粉進(jìn)行干混得固體粉料；
(2)按比例向所述固體粉料中加入酸液，混合均勻；然后按比例加入粘結(jié)劑和水，混合均勻；然后將混合物倒入模具，壓實(shí)成型；接著利用超聲波超聲消除顆粒之間空隙；
(3 )最后干燥后，高溫煅燒燒制成型。優(yōu)選地，所述干混時(shí)間為2(T30min，所述模具可根據(jù)實(shí)際吸附床的需求做成圓柱狀或方形殼體；所述超聲時(shí)間為2(T30min ;所述干燥的終溫為55飛5°C ;所述煅燒的終溫為43(T50(TC，煅燒升溫速率80 V /h,到達(dá)最高溫度后保持4 h。本發(fā)明制備的復(fù)合燒結(jié)型沸石吸附式制冷吸附劑，一改原先的物理堆積的方式，而采用粘接劑將吸附劑顆粒粘接在一起，顆粒之間連接更加緊密，熱量的傳導(dǎo)更加迅速；吸附劑燒結(jié)粘接后，強(qiáng)度提高，在反復(fù)吸附解吸過(guò)程不易碎裂分散影響吸附及傳熱；其次采用少量的高導(dǎo)熱的碳纖維粉作為導(dǎo)熱體，增強(qiáng)熱量在吸附劑中的傳遞，同時(shí)不影響吸附劑的吸附性能。本發(fā)明制備的復(fù)合燒結(jié)型沸石吸附式制冷吸附劑，與普通物理堆積的吸附式制冷吸附劑相比，在其吸附性能基本不變的情況下，吸附劑之間的導(dǎo)熱性能提高了 1(Γ20倍。


圖1為復(fù)合燒結(jié)型沸石吸附式制冷吸附劑的制備流程圖。
具體實(shí)施方式
所用原料均為市售產(chǎn)品。實(shí)施例1
復(fù)合燒結(jié)型沸石吸附式制冷吸附劑的制備
(1)稱取沸石原料100g、碳纖維粉IOg進(jìn)行干混2(T30min得固體粉料；
(2)稱取3%的硝酸酸液Ig倒入固體粉料，混合均勻；
(3)稱取羧甲基纖維素鈉Ig和聚氧化乙烯4 g，在10 g熱水中溶解后，倒入固體粉料，緩緩添加并混合均勻；
(4)將混合物倒入模具，壓實(shí)成型；(5)超聲20-30min,消除顆粒之間空隙；
(6)脫模，將成型的原料置于601的烘箱中，低溫干燥24-48 h；
(7)燒制，將干燥好的成型原料放入馬弗爐中燒制，升溫速率80V /h，終溫取500 V,到達(dá)最高溫度后保持4 h，最終得到吸附劑成品110 g。經(jīng)檢測(cè)該吸附劑的有效導(dǎo)熱系數(shù)為O. 811 w/(m*k),與普通的物理堆積的沸石型吸附劑相比，提高了 1(Γ20倍。吸附劑的機(jī)械強(qiáng)度較高可達(dá)120. 2N/cm，反復(fù)吸附脫附過(guò)程中，不易碎裂。吸附性能與沸石原料相比，僅下降7 8%，飽和吸附率可達(dá)33. 45%。實(shí)施例2 將實(shí)施例1中的碳纖維粉質(zhì)量改為5g，硝酸濃度改為1%，其他條件不變，最終制得吸附劑成品113. 6g。經(jīng)檢測(cè)吸附劑的有效導(dǎo)熱系數(shù)為O. 281w/(m *k)，機(jī)械強(qiáng)度較高可達(dá)140. 9N/cm，飽和吸附率可達(dá)34. 75%。實(shí)施例3
將實(shí)施例1中的聚氧化乙烯質(zhì)量改為lg，硝酸濃度改為1%，其他條件不變，最終制得吸附劑成品113. 6g。經(jīng)檢測(cè)吸附劑的有效導(dǎo)熱系數(shù)為O. 756w/(m*k)，機(jī)械強(qiáng)度較高可達(dá)97.1 N/cm，飽和吸附率可達(dá)35. 95%。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合燒結(jié)型沸石吸附式制冷吸附劑，由沸石、碳纖維粉和添加劑燒制成型，所述添加劑為酸液、水和粘結(jié)劑，其特征在于按下列成分質(zhì)量比例配置沸石100份碳纖維粉5 10份酸液O. 8 3份粘結(jié)劑I 6份水10 26份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種復(fù)合燒結(jié)型沸石吸附式制冷吸附劑，其特征在于，所述沸石為13X型分子篩，粒徑I 1. 6mm ;所述碳纖維粉為高導(dǎo)熱型，直徑IOMm,長(zhǎng)200Mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種復(fù)合燒結(jié)型沸石吸附式制冷吸附劑，其特征在于，所述酸液為硝酸，硝酸的濃度為I 10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種復(fù)合燒結(jié)型沸石吸附式制冷吸附劑，其特征在于，所述粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉和聚氧化乙烯，其中羧甲基纖維素鈉和聚氧化乙烯的質(zhì)量比為 1:0. 4 4，聚氧化乙烯的平均分子量為300 400萬(wàn)。
5.一種復(fù)合燒結(jié)型沸石吸附式制冷吸附劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟(O按比例將沸石、碳纖維粉進(jìn)行干混得固體粉料；(2 )按比例向所述固體粉料中加入酸液，混合均勻；然后按比例加入粘結(jié)劑和水，混合均勻；然后將混合物導(dǎo)入模具，壓實(shí)成型；接著利用超聲波超聲消除顆粒之間空隙；(3 )最后干燥后，高溫煅燒燒制成型。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種復(fù)合燒結(jié)型沸石吸附式制冷吸附劑的制備方法，其特征在于，所述干混時(shí)間為20 30min，所述模具為圓柱狀或方形殼體；所述超聲時(shí)間為20 30min ;所述干燥的終溫為55 65°C ;所述煅燒的終溫為430 500°C，煅燒升溫速率80 V /h,到達(dá)最高溫度后保持4 h。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合燒結(jié)型沸石吸附式制冷吸附劑及其制備方法，由沸石、碳纖維粉和添加劑燒制成型，所述添加劑為酸液、水和粘結(jié)劑。以沸石的質(zhì)量份為100份計(jì)，由以下質(zhì)量份的原料制成沸石100份、碳纖維10份、酸液0.8~3份、粘結(jié)劑1~6份、水20~36份。將各組分混合均勻后，倒入模具壓實(shí)成型后超聲使其密實(shí)，然后脫模陰干高溫?zé)啤１景l(fā)明制備的復(fù)合燒結(jié)型沸石吸附式制冷吸附劑，利用高導(dǎo)熱的碳纖維增強(qiáng)導(dǎo)熱，高溫?zé)瞥尚吞岣邚?qiáng)度，與普通物理堆積的吸附式制冷吸附劑相比，在其吸附性能基本不變的情況下，吸附劑之間的導(dǎo)熱性能提高了10~20倍。
文檔編號(hào)B01J20/30GK103007884SQ20121055338
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者俞晉高 申請(qǐng)人:俞晉高, 江蘇錦源節(jié)能科技有限公司