[发明专利]一种高效低氯一氧化碳吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高效低氯CO吸附剂及其制备方法。所述方法包括：将HY分子筛原粉和CuO混合均匀后，进行高温焙烧，得到CuY载体；将CuY载体、CuCl、粘结剂、助剂混合均匀后，加入去离子水进行混捏，之后进行挤出成型；吸附剂成型体经干燥、惰性气氛二次焙烧后即可得到低氯CO吸附剂。本发明方法生产过程没有废水和废气排放，所制备的吸附剂具有CO吸附容量大、低氯等特点。

技术领域

本发明涉及一种用于变压吸附和变温吸附提纯一氧化碳或脱除微量一氧化碳的低氯吸附剂及其制备方法。

背景技术

如今，氢气被认为是未来的替代燃料之一，它具有热值高，产物不污染环境，原料来源丰富等优点。氢气的主要来源是化石燃料制取以及工业副产气回收，这些气源中会含有一定量的CO。在大多数氢气参与的反应中，CO是一种有害的杂质，必须限制其浓度，特别是在氢燃料电池中使用H₂时，要求CO浓度低于0.2ppm，因为微量CO会使氢燃料电池中的阳极催化剂中毒。同时，许多工业废气中也含有大量的CO气体，如焦炉煤气、高炉煤气、电石炉尾气和黄磷尾气等，若不将这些废气中的CO分离提纯而直接排放到大气中，不仅会对环境造成严重的污染，也浪费了宝贵的CO资源。其中变压吸附（PSA）和变温吸附（TSA）由于能耗低、操作简单而被广泛应用于CO的脱除和提纯。

吸附分离技术的关键在于开发高效的吸附剂。近年来，π-络合物吸附分离CO的技术得到迅速发展。该技术通过吸附剂上的活性成分（Cu⁺或Ag⁺）与CO之间的π-络合相互作用来实现气体分离。该技术将吸附分离过程与π-络合的可逆特性相结合，兼具两者的优点，既提高了吸附选择性，同时可以通过降低压力或升高温度等简单的工程方法进行吸附剂的再生以及产品气的回收。

中国专利CN 86102838A、CN 103418337A和CN 110652960 A分别介绍了一种CO吸附剂及其制备方法和应用，具体方法是将一价铜化合物负载于高比表面积载体上，为了得到吸附量较大的样品，均需要负载大量的CuCl，而实际吸附过程中主要是Cu⁺起到作用，这样造成Cl^-的浪费和污染。

固态离子交换制备Cu(I)分子筛研究进展（化工进展，2012年第31券第9期，第1950-1956页）介绍了固态离子交换制备Cu(I)型分子筛的反应原理、制备条件的影响以及不同结构Cu(I)型分子筛的应用。指出制备过程中存在两个焙烧温度区间；一个是较高温度区间，主要是铜前体与分子筛发生固态离子交换反应；另一个则是高温区间，主要是铜离子与分子筛表面的羟基发生交换。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种高效低氯的CO吸附剂及其制备方法。

本发明第一方面提供了一种低氯CO吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）将HY分子筛原粉和CuO按照一定比例混合均匀；

（2）将步骤（1）得到的粉体进行焙烧，得到CuY载体；

（3）将步骤（2）得到CuY载体与CuCl、粘结剂、助剂混合均匀后，加入去离子水进行混捏，混捏后湿物料进行挤出成型；

（4）步骤（3）得到吸附剂成型体经干燥后，于惰性气氛中焙烧后即可得到低氯CO吸附剂。

进一步，步骤（1）中，以HY分子筛原粉的重量为基准，CuO的加入量为1%~25%。所述HY分子筛选择本领域的常规HY分子筛，HY分子筛的硅铝（即SiO₂/Al₂O₃）摩尔比为本领域技术人员所熟知。如，HY分子筛的SiO₂/Al₂O₃摩尔比一般为3~6，Na₂O质量分数低于1%。