[发明专利]一种高性能TC-5A分子筛吸附剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能TC‑5A分子筛吸附剂的制备方法，其以中小晶粒4A沸石(2～3μm)和高岭土为原料，通过混合、造粒、表面处理、活化焙烧、粘土转晶、钙交换、真空活化和高纯氮气吹扫等工序，生成CO₂吸附容量大于6％(4torr/15℃),产品磨耗小于0.05％，粉尘小于30ppm的TC‑5A型分子筛，该种分子筛CO₂吸附容量高、耐磨性能优良、粉尘产出低，作为吸附剂应用于CO₂脱除系统，可以高效脱除浓度在3000～8000ppm空气中的CO₂，满足密闭舱室环境中人类健康生活需要。

技术领域

本发明专利涉及一种高性能TC-5A分子筛吸附剂的制备方法。

背景技术

二氧化碳是人体新陈代谢的产物之一，当潜水艇、人防工程等密闭舱室空气中的二氧化碳浓度积累到一定程度后，便会使人头晕眼花、思维混乱、恶心、呕吐，达到5％浓度时，人的呼吸仅能维持30分钟，当达到10％以上时，会使人失去知觉甚至死亡。空气中的二氧化碳浓度是400ppm，密闭舱室对二氧化碳浓度的控制要求在5000ppm以下,最好在3000ppm，因为密闭舱内空间狭小，一旦失去控制，二氧化碳浓度会快速上升。二氧化碳浓度控制系统的效率和可靠性在很大程度上影响到工作人员在密闭舱中的健康生活。

密闭舱室中的CO₂脱除一般采用分子筛吸附、氢氧化锂吸附和固态胺三种方案，氢氧化锂吸附CO₂具有吸附剂不可再生、消耗量大、氢氧化锂粉末对人体呼吸器官伤害较大等缺陷；固态胺材料不稳定，再生过程容易分解，出现二次污染和性能衰减。密闭舱室CO₂控制方案一般采用分子筛吸附CO₂去除技术方案，该方案具有可再生、吸附剂性能稳定等优点，已在很多行业广泛成功应用。

文献1(CN1530167A)公布一种高性能变压吸附5A分子筛的制备方法，以80～90％的4A、8～90％的高岭土、1～50％的植物纤维为原料，经过混合、造粒、焙烧、碱化处理和钙交换，再在300～800℃温度下进行焙烧，得到的无粘结剂5A产品，强度为30N,，该产品应用于变压吸附分离空气中氮气和氧气，获得富氧气体，氧气的纯度可达到90以上，产氧量为20～23L/kg·h；文献2(CN10890332A)公布一种变压吸附专用高性能5A分子筛的制备方法，配料和制备工艺与文献1基本相同，但使用石灰水进行钙交换，活化温度在380℃～450℃，最终产品该交换度大于80％，产品主要用于变压吸附制氧、制氢和石油脱蜡等，产品强度为50N，氮气吸附量15ml/g，氮氧分离比大于3.22，CO吸附量大于30ml/g，抗压强度大于50N；文献3(CN 107376835 A)公布一种高效制氢吸附剂，制备工艺与前两种方法类似，产品强度35～65N。

文献1、2、3研制的A分子筛均侧重于变压吸附制氢、制氧技术的分子筛性能要求，没有考虑到密闭舱室系统高效运行要求的分子筛CO₂容量高、粉尘产出小、耐磨性能优良等指标。对于密闭舱室来说，由于空间体积有限，分子筛CO₂吸附容量越高，分子筛的重量和体积越小，分子筛CO₂去除系统或装置的重量或体积越小。并且，密闭空间对分子筛的耐磨性能和粉尘产出也有很高的要求，为避免粉尘迁移到真空阀门密封面、破坏阀门的气密性并影响整个系统的密封性能(在真空系统作用下，分子筛材料在热交变和压力交变过程中产生的粉尘很容易迁移到真空阀门的密封面上，破坏阀门的密封性，从而造成密闭空间内大气的流失)，需要在密闭舱室管路上加装粉尘过滤装置，但是舱员需要花费很大精力来更换过滤器，因此，降低分子筛的粉尘产出对于密闭舱室CO₂脱除系统的长期稳定运转非常必要。

发明内容

本发明旨在提供一种高性能TC-5A分子筛吸附剂的制备方法，以中小晶粒4A沸石(2～3μm)和高岭土为原料，通过混合、造粒、表面处理、一次焙烧、粘土转晶、钙交换、真空活化和高纯氮气吹扫等工序，生成强度高、磨耗低、粉尘小、CO2吸附性能优越的TC-5A型分子筛。