[发明专利]一种变压吸附提氢吸附剂、制备方法及应用

权利要求书

1.一种变压吸附提氢吸附剂，为比表面积1200-1500m²/g、直径0.8-2.0nm微孔体积0.2-0.3mL/g的改性柱状活性炭，其含质量含量3-6%的原位生成Si₃N₄；所述变压吸附提氢吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)以质量份数比例计，在捏合机中，将无烟煤粉65-80份、煤沥青粉30-35份混匀，加质量浓度40-50%的氢氧化钠溶液20-30份，捏合均匀后挤条，控制挤条温度120-130℃；

(2)步骤(1)的挤出条，在隔绝CO₂和150-250℃的条件下干燥1-3h后，在隔绝O₂的条件下升温到600-700℃焙烧炭化1-3h后降温；降温后炭化料水洗，用质量浓度5-10%的稀盐酸浸洗2-10h、水洗、100-130℃干燥，至干燥条灰分≤0.5%，得炭化条；

(3)步骤(2)炭化条的通过等体积浸渍法，浸渍所需浓度的水玻璃溶液，湿条干燥至所含的水分去除20-40%，再在CO₂气氛处理至半湿条断面pH10.5以下，水洗除碱、100-130℃干燥，之后在隔绝O₂和400-500℃的条件下焙烧1-3h后降温，得负载SiO₂炭条，控制所得负载SiO₂炭条中SiO₂的质量含量为3.5-7%；

(4)步骤(3)的负载SiO₂炭条等体积浸渍新制备的甲阶酚醛树脂水溶液，密闭放置均化5-20h，130-150℃干燥脱水和固化处理，之后在含CO+NH₃+CO₂气流的条件下升温至900-950℃活化焙烧处理3-5h后降温，得所述变压吸附提氢吸附剂；

其中，步骤(1)所述无烟煤粉的质量指标包括：可燃基挥发分3.5-10%，灰分4-10%，粒度-200目；所述煤沥青粉的质量指标包括：软化点80-100℃，结焦值≥45%，粒度-80目；

步骤(4)所述甲阶酚醛树脂水溶液，由如下方法制成：在搅拌反应器中，将甲醛和苯酚按物质的量比例1.5-2.0:1配料，升温到60-65℃，搅拌5-20min，滴加0.5-1mol/L的乙酸亚铁溶液，升温至80-85℃并维持该温度范围反应1-3h，之后在80-85℃温度范围减压蒸馏至水分的质量含量30-40%和粘均分子量300-600；所加乙酸亚铁溶液折算为FeO的量，以质量百分数计，为所得变压吸附提氢吸附剂的0.2-0.5%；

步骤(4)所述含CO+NH₃+CO₂气流，以体积含量计，其组成为NH₃3-10%，CO₂5-10%，H₂O≤0.5%，N₂+H₂≤20%，余为CO。

2.如权利要求1所述的变压吸附提氢吸附剂，其特征在于，外径为1.5-2.2mm，长度为3-8mm。

3.如权利要求1所述变压吸附提氢吸附剂，其特征在于，步骤(1)所述煤沥青粉包括符合GB/T 2290-2012要求的1号中温煤沥青或1号高温煤沥青；所述1号中温煤沥青的软化点80-90℃、结焦值≥45%；所述1号高温煤沥青的软化点95-100℃、结焦值≥52%。

4.如权利要求1所述变压吸附提氢吸附剂，其特征在于，步骤(2)所得炭化条具有0.3-0.4mL/g的孔体积。

5.如权利要求1所述变压吸附提氢吸附剂，其特征在于，步骤(4)负载SiO₂炭条浸渍的甲阶酚醛树脂，其浸渍质量百分数为10-20%。

6.如权利要求1所述变压吸附提氢吸附剂，其特征在于，步骤(4)负载SiO₂炭条浸渍甲阶酚醛树脂时，再次进行所述等体积浸渍甲阶酚醛树脂水溶液、130-150℃干燥脱水和固化处理的过程，之后再在含CO+NH₃+CO₂气流的条件下升温、活化焙烧处理。