專利名稱：變壓吸附法分離一氧化碳及乙烯的吸附劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種從轉(zhuǎn)爐氣、高爐氣、水煤氣等富含一氧化碳的氣源中，提取純一氧化碳的固體吸附劑。
該吸附劑主要應(yīng)用于常溫-真空-變壓吸附(psa)分離，提純或富集一氧化碳、乙烯等不飽和烴，凈化飽和烴，還可以作色譜分離擔(dān)體。本發(fā)明的目的在于提出一條經(jīng)濟(jì)的制備方法以及應(yīng)用領(lǐng)域。
中國專利CN 86 102838、CN 106219提出一氧化碳固體吸附劑制備方法，其特征為多采用一價銅鹽，或高比表面載體，使用還原介質(zhì)、或采用較高的溫度(＞300℃)。
本發(fā)明制備特征在于采用二價銅鹽、水為溶劑;比表面不高;不采用還原介質(zhì)，還原溫度較低(＜300℃)。
為滿足變壓吸附常溫工業(yè)分離的要求，本發(fā)明選用特定孔結(jié)構(gòu)國產(chǎn)活性炭載體。比表面300-900米2/克，細(xì)孔最可幾半徑2-10nm，中孔、大孔孔容0.1-0.8毫升/克。
本發(fā)明吸附劑可按如下步驟進(jìn)行制備①.載體脫水在150-300℃溫度下通氮或氬惰性氣體或減壓干燥，②.真空浸漬采用工業(yè)純氯化銅浸漬液，或者混以氯化鐵、氯化鎂等鹽，載帶量為1-10毫摩爾/克。將上述浸液引入已被抽空的載體中，(真空度0.05～0.095MPa)，攪拌均勻。
③.脫水還原在150-300℃溫度下通氮等惰性氣體脫水或者減壓干燥。與此同時，進(jìn)行了還原。在惰性氣體保護(hù)下降至室溫，制得特種固體吸附劑。
④.使用賦活在開車前，需經(jīng)150-300℃通氮活化。
本發(fā)明吸附劑可按如下方法進(jìn)行檢測。
測定各純氣體的平衡吸附數(shù)據(jù)及系數(shù)，從而判定吸附選擇性;測定混合氣組份的熱導(dǎo)色譜分離性能判定實際動態(tài)分離性能。
本發(fā)明吸附劑，一氧化碳平衡吸附量中等(0.4～1.6毫摩爾/克)，但在0.09MPa工業(yè)真空度條件下，可抽出量較大(0.4～0.7毫摩爾/克)，常溫、常壓下兩種氣體平衡吸附量之比，即吸附系數(shù)(一氧化碳/二氧化碳)＞2.4，氫、氮、甲烷平衡吸附量≤0.2毫摩爾/克，從而可用變壓吸附分離方法提取純一氧化碳。
本發(fā)明吸附劑吸附系數(shù)(乙烷/甲烷)＞5，可從天然氣中凈化乙烷。吸附系數(shù)(乙烯/甲烷)＞5，可從含乙烯氣源中濃縮或分離乙烯。
本發(fā)明吸附劑在120℃通氮活化后可作色譜分離擔(dān)體。
制備方法和分離應(yīng)用的實例及比較例如下所述。
實施例(1)取特定孔結(jié)構(gòu)活性炭載體10克，浸漬液氯化銅(CuCl2.2H2O)2.6克、水15ml，采用真空浸漬方式，一氧化碳平衡吸附量0.59毫摩爾/克。
比較例(1)條件均同于實施例(1)，但浸漬在空氣中進(jìn)行。一氧化碳平衡吸附量為0.39毫摩爾/克。
實施例(2)
特種孔徑活性炭載體，比表面828米2/克，最可幾細(xì)孔半徑2～10nm。制備條件同實施例(1)。一氧化碳平衡吸附量0.89毫摩爾/克，二氧化碳吸附量0.37毫摩爾/克，吸附系數(shù)(CO/CO2)＝2.4。
比較例(2)吸附型活性炭載體，比表面825米2/克，最可幾半徑＜2nm，制備條件同實施例(1)。一氧化碳平衡吸附量0.54毫摩爾/克，二氧化碳吸附量0.87毫摩爾/克，吸附系數(shù)(CO/CO2)＝0.62。
實施例(3)實施例(2)特種活性炭載體9.433克，浸漬鹽氯化銅6克，水24毫升，真空方式浸漬，250℃通氮干燥，冷卻后測試。一氧化碳平衡吸附量1.04毫摩爾/克。
比較例(3)同實施例(3)，浸漬后先通氮250℃干燥，再通氫還原1小時，冷卻后測試。一氧化碳平衡吸附量為1.01毫摩爾/克。
按上述實例(1-3)和比較例(1-3)結(jié)果，優(yōu)選如下制備條件進(jìn)行實施例(4)。
實施例(4)采用特種孔結(jié)構(gòu)載體12.845克，氯化銅7.7克，水19毫升，真空浸漬后通氮干燥2小時，減壓干燥2小時，然后通氮冷卻。測得一氧化碳平衡吸附量1.51毫摩爾/克。在0.09MPa真空解吸條件下測得一氧化碳有效吸附量0.69毫摩爾/克，二氧化碳平衡吸附量0.46毫摩爾/克，吸附系數(shù)(CO/CO2)＝3.4(＞2.4)，甲烷平衡吸附量0.2毫摩爾/克，氮平衡吸附量0.04毫摩爾/克，氫平衡吸附量0.01毫摩爾/克。
實施例(5)
實施例(4)載體446.7克，三批，制備條件同實施例(4)，測得一氧化碳平衡吸附量分別為1.34毫摩爾/克，1.37毫摩爾/克，1.44毫摩爾/克。0.09MPa真空下一氧化碳吸附量0.67毫摩爾/克，二氧化碳平衡吸附量0.45毫摩爾/克，小樣(例4)和批量(例5)制備結(jié)果重復(fù)。
實施例(6)一種特種活性炭載體14.6克，比表面587米2/克，最可幾孔半徑大于2nm，工業(yè)純氯化銅8.8克，氯化鐵(Fe.Cl2)1.5克，水22毫升，真空浸漬，通氮200℃1.5小時后冷卻。
測得一氧化碳平衡吸附量1.29毫摩爾/克，0.09MPa真空下一氧化碳有效吸附量0.62毫摩爾/克，二氧化碳平衡吸附量0.29毫摩爾/克，吸附系數(shù)(CO/CO2)＝4.4。
實施例(7)實施例(6)載體13.38克，工業(yè)純氯化銅8克，氯化鎂2.7克，水20毫升，真空浸漬，通氮200℃1.5小時，冷卻至室溫。
測得一氧化碳平衡吸附量1.24毫摩爾/克，有效吸附量0.67毫摩爾/克，二氧化碳平衡吸附量0.22毫摩爾/克，吸附系數(shù)(CO/CO2)＝5.7。
實施例(8)銅吸附劑擔(dān)體40-80目，色譜柱3毫米/2米，活化溫度為120℃通氮脫水，柱溫100℃，載氣為氫，50毫升/分，電流150毫安。
樣品氣組份氧+氮5%，甲烷5%，二氧化碳5%，一氧化碳5%，其余為氫。
色譜保留時間氧+氮28秒，甲烷41秒，二氧化碳1分7秒，一氧化碳2分32秒。
圖(1)為O2+N2-CH4-CO2-CO的色譜分離圖譜。
實施例(9)吸附劑擔(dān)體40-80目，條件同實施例(8)。
樣品氣組份甲烷5%，乙烷5%，乙烯5%，其余為氫。
保留時間甲烷38秒，乙烷2分55秒，乙烯5分55秒。
圖(2)是CH4-C2H6-C2H4的色譜分離圖譜。
實施例(10)實施例(6)吸附劑。甲烷吸附量0.09毫摩爾/克，乙烷吸附量0.59毫摩爾/克，吸附系數(shù)(C2H6/CH4)＝6.47(＞5)乙烷在加熱或減壓下解吸。
實施例(11)實施例(2)吸附劑。甲烷平衡吸附量0.02毫摩爾/克，乙烯平衡吸附量1.25毫摩爾/克，吸附系數(shù)(C2H4/CH4)＝6.2(＞5)乙烯在加熱或減壓下解吸。
權(quán)利要求
1.一種吸附分離一氧化碳用的吸附劑，其特征在于，以氯化銅為主的原料制成，載體為比表面不高的特定孔結(jié)構(gòu)的活性炭。
2.按權(quán)利要求1的吸附劑，其特征是氯化銅中還可以混以Ⅱ價氯化鐵、氯化鎂等金屬鹽。
3.按權(quán)利要求1的吸附劑，其特征在于，載體活性炭具有如下孔結(jié)構(gòu)比表面300-900m2/克，細(xì)孔最可幾半徑2-10nm，中、大孔孔容為0.1-0.8毫升/克。
4.按權(quán)利要求1的吸附劑，其制備特征在于，采用真空浸漬方法，真空度為0.05-0.095MPa。
5.按權(quán)利要求1的吸附劑，浸漬后只需在150-300℃溫度下干燥(還原)，就能制得一氧化碳吸附，解吸性能好的吸附劑。
6.按權(quán)利要求1-5的吸附劑，其應(yīng)用特征在于，在室溫下有較好的一氧化碳解吸性能，真空0.09MPa下吸附系數(shù)(一氧化碳/二氧化碳)＞2.4。(乙烯/甲烷)＞5，(乙烷/甲烷)＞5，吸附氣體經(jīng)加熱或減壓即可脫附，可以從混合氣中分離一氧化碳或乙烯，可以從天然氣中凈化乙烷，作為變壓吸附特用吸附劑。
7.按權(quán)利要求1-5的吸附劑，其應(yīng)用特征是可以作為氣體色譜分離的擔(dān)體。對氧+氮-甲烷-二氧化碳-一氧化碳混合氣和甲烷-乙烷-乙烯混合氣進(jìn)行分離。柱溫100℃，活化溫度120℃。
全文摘要
變壓吸附法分離一氧化碳和乙烯的吸附劑，屬于凈化和分離領(lǐng)域。將氯化銅水溶液真空浸漬于比表面中等特定孔結(jié)構(gòu)活性炭載體上，加熱脫水、冷卻而制成。該吸附劑一氧化碳平衡吸附量中等(0.4-1.6)毫摩爾/克，但常溫下易于脫附，0.09MPa真空下吸附量為0.4-0.7毫摩爾/克，氫、氮、甲烷平衡吸附量≤0.2毫摩爾/克。吸附系數(shù)(CO/CO
文檔編號C10K1/32GK1050403SQ89104109
公開日1991年4月3日 申請日期1989年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1989年9月19日
發(fā)明者朱愛民, 黃桂秋, 樊越, 崔吉成 申請人:化學(xué)工業(yè)部西南化工研究院