[发明专利]一种高效制氢吸附剂及其制备方法

说明书

本发明介绍了一种高效制氢吸附剂其制备方法，吸附剂包括基料和成型助剂；基料为89%~93%质量的4A分子筛，7%~11%质量高岭土；成型助剂为4~6‰的粘结剂助剂及占基料干基总重1.5~2.0%造孔剂；混合后经一次焙烧、晶化、Ca交换、二次焙烧得到吸附剂，其比表面积为580~600m²/g，微孔容为0.25~0.27ml/g，平均孔径为2.1~2.2nm。本发明大幅度提高5A分子筛吸附剂的性能，并且采用成型焙烧后分子筛趁热泡水工艺，改善了成品外观，分子筛抗压碎强度大于30N，已用于制氢吸附剂的工业制备中。

技术领域

本发明涉及一种制氢吸附剂技术，特别是一种高效制氢吸附剂及其制备方法。

背景技术

氢气是一种重要的工业原料及洁净的能源，与水电解、膜分离制氢法相比，变压吸附制氢具有纯度高、产气量大、能耗低及流程简单的明显优点。含氢量55%（体积分数）左右的焦炉煤气资源丰富，工业上普遍以焦炉煤气为原料，利用变压吸附工艺去除焦炉煤气中含有的N₂、CO₂、CH₄及CO等杂质气体得到99.999%纯度的氢气。

变压吸附制氢工艺中吸附剂至关重要，沸石分子筛、活性炭及硅胶都能作为制氢吸附剂，与活性炭及硅胶相比，沸石分子筛吸附剂对分压很低的杂质气体仍具有较强的吸附能力，产品气纯度更高。

分子筛由于具有均匀规整的孔道结构、较大的比表面积、良好的吸附性能，对焦炉煤气中除H₂外的杂质气体具有较大的吸附容量，被广泛的应用于变压吸附制氢。人工合成分子筛一般呈粉末状，在使用过程大部分需要加入粘结剂成型，成型后的分子筛，由于粘结剂的存在，导致了分子筛的有效利用率下降，成型分子筛中的粘结剂经过老化、晶化过程转化为分子筛有效组分，再经过交换即制得所需无粘结剂分子筛，则可克服由于粘结剂的存在带来的成型分子筛吸附性能下降的问题。

中国专利CN103028372A报到了一种无粘结剂沸石吸附剂及其制备方法。该方法该以NaA沸石粉体为原料，以硅溶胶或硅酸钠为粘结剂成型，后浸入含有一定Al₂O₃的碱性溶液中，在一定条件下晶化制得无粘结剂NaA成型分子筛，再经过Ca交换转换为无粘结剂CaA分子筛。主要解决现有技术中存在的吸附剂吸附容量小，吸附速率低，吸附剂杂质含量高的问题，但其生产成本较高过程复杂。

现有的无粘结剂分子筛的制备中，在一次成型及晶化过程中，需要按照一定比例添加的硅源、铝源，这给实际生产过程带来一定程度的不便，合成过程较为繁琐，并且成本较高。直接利用天然高岭土中的硅铝做硅、铝源，不需要额外添加硅源、铝源即可制备出高吸附量的无粘结剂分子筛，简化优化合成步骤，具有明显的经济价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高效制氢吸附剂及其制备方法，该吸附剂具有比表面积高、孔容大及吸附容量高的优点；制备方法工艺简单、经济实用。

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：

高效制氢吸附剂，即无粘结剂5A分子筛，其特征在于：包括混合成型的基料和成型助剂；基料为89%~93%质量的4A分子筛，7%~11%质量高岭土，二者总量为100%；成型助剂为基料干基总重4~6‰的粘结剂助剂及占基料干基总重1.5~2.0%造孔剂；混合后经一次焙烧、晶化、Ca交换度≥85%的Ca交换、二次焙烧得到的粘结剂含量小于5%的吸附剂，其比表面积为580~600m²/g，微孔容为0.25~0.27ml/g，平均孔径为2.1~2.2nm。

进一步具体的，高效制氢吸附剂其比表面积为580~600m²/g，微孔容为0.25~0.27ml/g，平均孔径为2.1~2.2nm。

所述的基料干基总重是指4A分子筛和高岭土干燥后的总重。