[发明专利]变压吸附法分离一氧化碳及乙烯的吸附剂

说明书

本发明提供一种从转炉气、高炉气、水煤气等富含一氧化碳的气源中，提取纯一氧化碳的固体吸附剂。

该吸附剂主要应用于常温-真空-变压吸附（psa）分离，提纯或富集一氧化碳、乙烯等不饱和烃，净化饱和烃，还可以作色谱分离担体。本发明的目的在于提出一条经济的制备方法以及应用领域。

中国专利CN  86  102838、CN  106219提出一氧化碳固体吸附剂制备方法，其特征为多采用一价铜盐，或高比表面载体，使用还原介质、或采用较高的温度（＞300℃）。

本发明制备特征在于：采用二价铜盐、水为溶剂;比表面不高;不采用还原介质，还原温度较低（＜300℃）。

为满足变压吸附常温工业分离的要求，本发明选用特定孔结构国产活性炭载体。比表面300-900米²/克，细孔最可几半径2-10nm，中孔、大孔孔容0.1-0.8毫升/克。

本发明吸附剂可按如下步骤进行制备：

①.载体脱水

在150-300℃温度下通氮或氩惰性气体或减压干燥，

②.真空浸渍

采用工业纯氯化铜浸渍液，或者混以氯化铁、氯化镁等盐，载带量为1-10毫摩尔/克。将上述浸液引入已被抽空的载体中，（真空度0.05～0.095MPa），搅拌均匀。

③.脱水还原

在150-300℃温度下通氮等惰性气体脱水或者减压干燥。与此同时，进行了还原。在惰性气体保护下降至室温，制得特种固体吸附剂。

④.使用赋活

在开车前，需经150-300℃通氮活化。

本发明吸附剂可按如下方法进行检测。

测定各纯气体的平衡吸附数据及系数，从而判定吸附选择性;测定混合气组份的热导色谱分离性能判定实际动态分离性能。

本发明吸附剂，一氧化碳平衡吸附量中等（0.4～1.6毫摩尔/克），但在0.09MPa工业真空度条件下，可抽出量较大（0.4～0.7毫摩尔/克），常温、常压下两种气体平衡吸附量之比，即吸附系数（一氧化碳/二氧化碳）＞2.4，氢、氮、甲烷平衡吸附量≤0.2毫摩尔/克，从而可用变压吸附分离方法提取纯一氧化碳。

本发明吸附剂吸附系数（乙烷/甲烷）＞5，可从天然气中净化乙烷。吸附系数（乙烯/甲烷）＞5，可从含乙烯气源中浓缩或分离乙烯。

本发明吸附剂在120℃通氮活化后可作色谱分离担体。

制备方法和分离应用的实例及比较例如下所述。

实施例（1）

取特定孔结构活性炭载体10克，浸渍液氯化铜（CuCl₂.2H₂O）2.6克、水15ml，采用真空浸渍方式，一氧化碳平衡吸附量0.59毫摩尔/克。

比较例（1）

条件均同于实施例（1），但浸渍在空气中进行。一氧化碳平衡吸附量为0.39毫摩尔/克。

实施例（2）

特种孔径活性炭载体，比表面828米²/克，最可几细孔半径2～10nm。制备条件同实施例（1）。一氧化碳平衡吸附量0.89毫摩尔/克，二氧化碳吸附量0.37毫摩尔/克，吸附系数（CO/CO₂）＝2.4。

比较例（2）

吸附型活性炭载体，比表面825米²/克，最可几半径＜2nm，制备条件同实施例（1）。一氧化碳平衡吸附量0.54毫摩尔/克，二氧化碳吸附量0.87毫摩尔/克，吸附系数（CO/CO₂）＝0.62。

实施例（3）

实施例（2）特种活性炭载体9.433克，浸渍盐氯化铜6克，水24毫升，真空方式浸渍，250℃通氮干燥，冷却后测试。一氧化碳平衡吸附量1.04毫摩尔/克。

比较例（3）

同实施例（3），浸渍后先通氮250℃干燥，再通氢还原1小时，冷却后测试。一氧化碳平衡吸附量为1.01毫摩尔/克。

按上述实例（1-3）和比较例（1-3）结果，优选如下制备条件进行实施例（4）。

实施例（4）

采用特种孔结构载体12.845克，氯化铜7.7克，水19毫升，真空浸渍后通氮干燥2小时，减压干燥2小时，然后通氮冷却。测得一氧化碳平衡吸附量1.51毫摩尔/克。在0.09MPa真空解吸条件下测得一氧化碳有效吸附量0.69毫摩尔/克，二氧化碳平衡吸附量0.46毫摩尔/克，吸附系数（CO/CO₂）＝3.4（＞2.4），甲烷平衡吸附量0.2毫摩尔/克，氮平衡吸附量0.04毫摩尔/克，氢平衡吸附量0.01毫摩尔/克。

实施例（5）