[发明专利]一种异形吸附剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种异形吸附剂颗粒的制备方法。本发明方法中，首先将混合物料进行挤条，所得条形颗粒与硬质惰性小球一起在滚圆机中进行滚圆，得到两面中央凹的圆饼状吸附剂；圆饼状吸附剂颗粒再经后续处理得到异型吸附剂。本发明方法制备的异形吸附剂颗粒具有外比表面积大，气体传质速率快等优点；同时生产工艺简单，设备投资低，成品率高，适合大规模生产。

技术领域

本发明专利涉及催化剂或吸附剂设计技术领域，更具体为一种异形吸附剂的制备与应用。

背景技术

在变压吸附领域，通常使用球型和条形吸附剂。球形吸附剂虽然装填规整，但球形吸附剂内部的利用率低，同时吸附剂之间空隙率低，产生压降较大。条形吸附剂制备简单，但易磨损，装填空隙率高，气体易穿透等缺点。

在吸附剂设计方面，研究人员较为关注吸附剂原粉、粘结剂以及制备方法等，关于吸附剂形状的影响却鲜有报道。现有专利中，主要是关于异形催化剂的报道，CN106824254A报道一种异形催化剂载体及其制备方法与应用。该发明采用种子生长的方式，通过调节喷淋的酸溶液浓度来控制催化剂载体表面的形貌，所得异形催化剂为带刺球形催化剂载体颗粒，形状均一，体表面积大、同时保留球形，更有利于降低反应气体通过床层的压力降，并同时改善反应器中气体分布不均的现象，减少沟流及死体积现象，但制备方法过于繁琐，不利于大规模工业化生产。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，开发具有外比表面积大，气体传质速率快，同时易于工业化生产的异形吸附剂。

本发明的一种异形吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）混合物料与一定量的水进行充分捏合；

（2）将捏合均匀的团状物加入到挤条机当中进行挤条，得到条形吸附剂；

（3）将步骤（2）得到的条形吸附剂和惰性小球放入滚圆机中进行滚圆，在滚圆过程中，由于惰性小球的两面挤压，形成了两面中央凹的圆饼状吸附剂（或红细胞形吸附剂）；

（4）步骤（3）所得物料进行筛分，惰性小球可以重复利用，圆饼状异形吸附剂进行后续处理。

步骤（1）中所述的混合物料，由分子筛、粘结剂以及助剂按一定比例混合均匀而成。

具体的，所述的分子筛为4A分子筛。所述的粘结剂为高岭土、膨润土、羊甘土和凹凸棒土的一种或几种。所述的助剂为田菁粉、玉米淀粉、栲胶、柠檬酸和酒石酸中的一种或几种。

步骤（2）中所述的挤条操作为本领域技术人员熟悉的内容。

步骤（3）中所述的惰性小球，其莫氏硬度为9级以上，密度与所加入条形吸附剂的密度相近。惰性小球的直径为步骤（2）中条形吸附剂直径的1/2~1/4，其数量一般为条状吸附剂数量的2~3倍。所述惰性吸附小球可以选自氧化锆小球和惰性瓷球中的一种，优选氧化锆小球。

为了提高惰性小球对条状吸附剂的塑形效果，优选在加入步骤（3）前对惰性小球进行预湿润处理。所述预湿润可以通过用水或蔗糖溶液对惰性小球进行快速浸渍实现。

更进一步的，步骤（3）中在加入惰性小球的同时，还往滚圆机体系中加入赋形剂。所述的赋形剂一般选自微晶纤维素和骨胶中的至少一种，优选为微晶纤维素。赋形剂的加入量一般为惰性小球加入量的1%～5%。

步骤（4）所述的后续处理过程一般为：将得到的异形吸附剂在50-150℃下进行干燥，然后在600-750℃下焙烧；冷却后，在浓度为0.05mol/L~3mol/L的NaOH溶液中进行转晶；然后在浓度为0.05mol/L~3mol/L的CaCl₂溶液中进行交换，在50-150℃下干燥，在300-450℃下进行焙烧，得到异形吸附剂成品。

与现有技术相比较，本发明方法的有益效果在于：