專利名稱：分子篩吸附劑摻混物的生產(chǎn)方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及分子篩吸附劑，更具體地涉及一種含有沸石和高度分散的凹凸棒石粘合劑的分子篩吸附劑摻混物。本發(fā)明還涉及一種制備分子篩吸附劑摻混物的方法，該方法包括摻混沸石和高度分散凹凸棒石粘合劑。
2.背景技術(shù)沸石是水合的金屬硅鋁酸鹽，具有通式M2/nO∶Al2O3∶xSiO2∶yH2O，其中M通常表示堿族或堿土族的一種金屬，n是金屬M的化合價，x根據(jù)沸石結(jié)構(gòu)類型而在2～無窮大之間變化，y表示沸石的水合狀態(tài)。大多數(shù)沸石是晶體尺寸在0.1～30μm之間的三維晶體。將這些沸石加熱到高溫導致水合的水的損失，使得晶體結(jié)構(gòu)留有分子尺寸的通道，為無機或有機分子的吸附提供了高表面積。這些分子的吸附受沸石通道限制。吸附的速率受擴散定律限制。
應用這些沸石晶體的一個限制就是它們極細的粒度。這些晶體的大的天然形成的附聚物容易打碎。因為通過床的壓降過高，這些沸石晶體就不能用于諸如天然氣干燥、空氣干燥、雜質(zhì)從氣流中的分離、液體產(chǎn)品流的分離等多種動態(tài)用途的固定床中。因此，理想的是使這些晶體和其它材料附聚，以提供一種具有降低壓降的晶體的附聚塊。
為使這些分子篩晶體的應用成為可能，不同類型的粘土被用作粘合劑，例如凹凸棒石、坡縷石、高嶺土、海泡石、膨潤土、蒙脫石及其混合物。例如，美國專利號2,973,327披露了包括凹凸棒石在內(nèi)的大量不同類型粘土作為分子篩粘合劑的應用。粘合后分子篩的粘土含量可以在低至1質(zhì)量％到高至40質(zhì)量％的范圍內(nèi)變化，但優(yōu)選范圍為約10質(zhì)量％～約25質(zhì)量％。
美國專利號3,219,590披露了另一種分子篩摻混物，包括高嶺型粘土和作為粘合劑的磺化木質(zhì)素。
美國專利號5,001,098公開了一種吸附劑材料，它含有5A型沸石分子篩和高嶺土型粘合劑，其中高嶺土構(gòu)成組合物的約10％～約40％。
含有脫鋁Y型沸石和粘合劑材料的模制體公開在美國專利號5,316,993中。
與粘合劑摻混、而且含有膠態(tài)金屬氧化物、氧化物吸附劑和酸的吸附劑和/或催化劑公開在美國專利號5,948,726中。
EP0940174A2中公開了一種用于分離氣體的吸附劑，該吸附劑含有粘合劑、晶體和低二氧化硅八面沸石型沸石，其二氧化硅與氧化鋁的摩爾比為1.9～2.1。
通過摻混沸石和粘合劑系統(tǒng)而形成的耐磨顆粒沸石公開在美國專利號4,420,419中。還可參見美國專利號5,292,360，該專利公開了一種用于氣體純化的吸附劑，包括5A型分子篩和高嶺土粘合劑。
常規(guī)成型的沸石摻混物的一個問題是下降的擴散。所形成沸石的直徑越大，待吸附分子的擴散速率越小。尤其是在變壓吸附領(lǐng)域，這一作用對縮短循環(huán)時間及因此的產(chǎn)量有著高度不利的影響。增強的動力值或更快的傳質(zhì)速率能導致更短的循環(huán)時間和更低的能量消耗，以及因此更高的吸附劑產(chǎn)量。
已經(jīng)認識到，所形成沸石粒度的減少可導致更短的傳質(zhì)區(qū)和更短的循環(huán)時間。這是基于這一假定被吸附物穿過吸附劑大孔所需的時間限制循環(huán)時間，也就是說，大孔擴散是這些過程中的限速步驟。這一問題可以通過在成型步驟前往沸石粘土摻混物中加入致孔劑而得以提高。
因此，本發(fā)明的一個目的是公開一種用于制備具有提高的擴散速率的分子篩吸附劑的方法。
本發(fā)明更進一步的目的是公開一種用于制備尤其適用于變熱吸附(TSA)和變壓吸附(PSA)的分子篩吸附劑摻混物的方法。
本發(fā)明更進一步的目的是公開一種即使在減少的粘合劑百分比下仍保持其物理特性和擴散容量的分子篩吸附劑摻混物。
本發(fā)明更進一步的目的是公開一種用高度分散凹凸棒石纖維制備分子篩吸附劑摻混物的方法。
本發(fā)明更進一步的目的是公開一種含有沸石粉末和高度分散凹凸棒石粘合劑的分子篩吸附劑摻混物的方法。
本發(fā)明的更進一步的目的是公開一種用于干燥原料流的方法，包括使原料流通過含有沸石和高度分散的凹凸棒石粘合劑的分子篩吸附劑摻混物。
本發(fā)明更進一步的目的是公開一種從空氣流中吸附二氧化碳的方法，包括使空氣流通過含有沸石粉末和高度分散的凹凸棒石粘合劑的分子篩吸附劑摻混物。
本發(fā)明更進一步的目的是公開一種分離氣體或液體原料流的組分的方法，包括使氣體或液體原料流通過含有沸石粉末和高度分散的凹凸棒石粘合劑的分子篩吸附劑摻混物。
這些及其它的目的通過這里所公開的發(fā)明的生產(chǎn)、使用方法和產(chǎn)品而得以實現(xiàn)。
發(fā)明概述本發(fā)明是一種用于生產(chǎn)具有提高性能特性的分子篩吸附劑摻混物的方法，包括制備一種沸石，制備一種含有高度分散凹凸棒石纖維的凹凸棒石粘合劑，在水相混合物中混合沸石和凹凸棒石粘合劑，由該混合物形成分子篩吸附劑產(chǎn)品，焙燒該吸附劑產(chǎn)品以形成一種分子篩吸附劑摻混物產(chǎn)品，其中，高度分散的凹凸棒石纖維根據(jù)DIN/ISO 787所測量的振實堆積密度大于550g/l，并且其中高度分散凹凸棒石纖維的水吸附量大于35％(w/w)。
本發(fā)明還是一種分子篩吸附劑摻混物，包括
與高度分散凹凸棒石粘合劑相摻混的沸石，其中高度分散凹凸棒石纖維根據(jù)DIN/ISO 787所測量的振實堆積密度大于550g/l，并且其中高度分散的凹凸棒石纖維的水吸附量大于35％(w/w)。
本發(fā)明還是一種干燥原料流的方法，包括使原料流通過如上所述含有與高度分散的凹凸棒石粘合劑相摻混的沸石的分子篩吸附劑摻混物。
本發(fā)明還是一種分離氣體或液體原料流中的組分的方法，包括使氣體或液體原料流通過如上所述含有與高度分散的凹凸棒石粘合劑摻混在一起的沸石的分子篩吸附劑摻混物。
發(fā)明詳述本發(fā)明是一種由與高度分散凹凸棒石粘合劑相摻混的沸石所形成的分子篩吸附劑摻混物，以及形成該產(chǎn)品的方法。本發(fā)明基于這一發(fā)現(xiàn)分子篩產(chǎn)品的吸附速率不僅依賴于所形成沸石顆粒的尺寸，而且依賴于與沸石相摻混的粘合劑類型和特性。已經(jīng)令人吃驚地發(fā)現(xiàn)，當與不同粘合劑摻混時，相同類型和數(shù)量的沸石產(chǎn)生了具有不同吸附特性的沸石摻混物，這些特性取決于所用粘合劑。術(shù)語“吸附速率”或“吸著速率”或“傳質(zhì)速率”是指對既定吸附分離過程而言，加載在原料流中的被吸附物在既定時間內(nèi)的變化速率。
現(xiàn)有技術(shù)建議分子篩吸附劑的吸附速率僅是分子篩吸附劑孔隙率和粒度的函數(shù)。現(xiàn)在令人吃驚地發(fā)現(xiàn)，用于粘合沸石晶體的粘合劑的類型也在沸石材料的吸附速率中起作用。
吸附劑附聚物或摻混物是通過混合沸石晶體和粘合劑材料而形成的。多種類型的沸石可用于形成吸附劑摻混物，包括A型沸石，X型沸石，Y型沸石，ZSM-5型沸石，β沸石，合成絲光沸石，以及它們的摻混物。這些沸石可以單獨或以兩種或多種沸石混合物的形式使用。沸石可以以它們的堿金屬或堿土金屬取代形式存在。摻混物中沸石的特定類型取決于需要從原料流中吸附的被吸附物。例如，當所需吸附劑是氣流中的二氧化碳時，優(yōu)選的沸石包括X型沸石或LSX型沸石。當吸附方法用于氣體純化時，尤其是采用變壓吸附法(PSA)和變溫吸附法(TSA)的氣體純化時，優(yōu)選的沸石包括A型沸石或X型沸石。
粘合劑材料是用來將單獨的沸石晶體粘合在一起，以形成成型產(chǎn)品并減少吸附中的壓降的。但是在過去粘合劑材料沒有提高沸石的吸附量。事實上，常規(guī)的粘合劑材料通常降低了沸石的吸附量。過去和沸石一起使用的粘合劑材料包括諸如高嶺土的粘土礦物，諸如凹凸棒石的坡縷石型礦物，以及諸如蒙脫石或膨潤土的蒙脫石型粘土礦物。這些粘土粘合劑可以單獨使用，或以兩種或多種不同類型粘土粘合劑混合物的形式使用。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當粘土材料是一種已經(jīng)“高度分散”的凹凸棒石粘土時，可以產(chǎn)生一種特別有用的沸石和粘土粘合劑摻混物。總而言之，粘土顆粒，尤其是凹凸棒石粘土顆粒是以致密材料的形式存在的，只有很有限的吸附量。這些常規(guī)的粘土粘合劑顆粒在尺寸和形狀上不同于沸石顆粒。當與沸石晶體摻混以后，它們趨向于占據(jù)沸石晶體之間的空間，并幫助通過沸石晶體的吸附，而不會增加沸石摻混物的總吸附。
特別地，凹凸棒石粘土顆粒即使在采礦和加工之后也天然地形成為叢生短纖維(bristle)的致密束。這些束的存在已經(jīng)用掃描電子顯微鏡(SEM)得以證實。這些短纖維必須被分離除去或磨碎以使得它們能作為沸石顆粒的粘合劑應用。如果不將這些凹凸棒石粘土顆粒研磨成更小的尺寸，沸石摻混物中將出現(xiàn)凹凸棒石粘土顆粒的無孔層，從而妨礙或基本上限制被吸附物通過摻混物的擴散。過去所使用的常規(guī)凹凸棒石粘土是通過干法研磨凹凸棒石粘土而制備的。在常規(guī)方法中，這些干研磨凹凸棒石粘土的短纖維束隨后與沸石晶體進行摻混。但是，即使在這一凹凸棒石粘土束的常規(guī)研磨之后，仍存在大束的凹凸棒石粘土短纖維。當這些常規(guī)的凹凸棒石粘土束與沸石摻混形成吸附劑之后，沸石材料吸附所需被吸附物的能力并未充分提高。
本發(fā)明用“高度分散的”凹凸棒石粘土作為與沸石粉末摻混的粘合劑材料。常規(guī)的致密凹凸棒石粘土束和本發(fā)明“高度分散的”凹凸棒石粘土顆粒之間的區(qū)別可以很容易地通過掃描電子顯微鏡得以區(qū)分。區(qū)分常規(guī)的致密凹凸棒石粘土和本發(fā)明“高度分散的”凹凸棒石粘土產(chǎn)品的另一個方法是用根據(jù)DIN/ISO 787所確定的振實堆積密度(tappedbulk density)測量。致密的凹凸棒石粘土粘合劑含有約20～25％的殘余水含量，且具有約400g/l～約530g/l的振實堆積密度。“高度分散的”凹凸棒石粘合劑也含有約20～25％的殘余水含量，但具有約550g/l～約700g/l的振實堆積密度。
區(qū)分常規(guī)的致密凹凸棒石粘土和本發(fā)明的高度分散凹凸棒石粘土產(chǎn)品的另一個方法是通過確定凹凸棒石粘土產(chǎn)品的水吸附量。為了確定粘土粘合劑是否“高度分散”，該粘土粘合劑在50％的相對濕度和25℃下充分飽和直至實現(xiàn)平衡吸附。該過程可能花費72小時。實現(xiàn)粘土的充分水合后，粘土在550℃下至少干燥2小時。充分水合粘土和干燥粘土之間的重量差就是水吸附量。對致密凹凸棒石粘土而言，水吸附量低于30％，但對“高度分散的”凹凸棒石粘土而言，水吸附量高于35％。
雖然任何能生產(chǎn)如上所述“高度分散的”凹凸棒石纖維的方法都在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，但一個優(yōu)選的方法公開在美國專利號6,130,179中，該專利的內(nèi)容通過引用而包括在本申請中。該專利并沒有公開或暗示該高度分散的凹凸棒石粘土與沸石的使用。美國專利號6,130,179的方法使用了一種分散劑，該分散劑分散了水中單獨的凹凸棒石顆粒，從而即使在包括其它粘土和礦物質(zhì)在內(nèi)的其它材料被從溶液中除去后，這些顆粒仍保持分散。一旦制備出“高度分散的”凹凸棒石粘土，就可以用于本發(fā)明分子篩吸附劑產(chǎn)品的生產(chǎn)了。
通常，根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)具有提高性能特性的分子篩吸附劑摻混物產(chǎn)品的方法如下制備一種沸石材料，制備一種含有高度分散凹凸棒石纖維的凹凸棒石粘合劑，在水相混合物中混合沸石與凹凸棒石粘合劑，由該混合物形成一種未焙燒材料，和焙燒該材料以形成本發(fā)明的分子篩吸附劑摻混物產(chǎn)品。
一旦針對既定應用選定了適當?shù)姆惺牧希驮谒拇嬖谙聦⑵渑c高度分散的凹凸棒石粘合劑混合。沸石粉末和高度分散的凹凸棒石粘合劑與水摻混在一起。所用高度分散凹凸棒石粘合劑的量以質(zhì)量計可在5～約30％之間變化，優(yōu)選為約5～約20％，最優(yōu)選為摻混物的約10％。沸石和非高度分散凹凸棒石粘土粘合劑的常規(guī)混合物使用約20％或更多的凹凸棒石粘土。足夠的水留在或被加入混合物中以形成一種可成型混合物，也就是說，易于擠出的混合物。
用諸如常規(guī)混合器的常規(guī)摻混裝置摻混混合物，直至得到具有適于成型的粘度的塊。已摻混的混合物然后通過例如擠出而被成形為適當?shù)某尚彤a(chǎn)品。產(chǎn)品可被成形為任何常規(guī)形狀，例如粒狀、丸狀，片狀或其它諸如此類的常規(guī)成型產(chǎn)品。一旦所形成的產(chǎn)品被生產(chǎn)為適當?shù)男螤?，它們就在?yōu)選約600℃下焙燒約30分鐘～2小時。
在一個可選的優(yōu)選實施方式中，可以在混合步驟中往沸石/凹凸棒石粘土混合物中加入一種致孔劑以提高最終產(chǎn)品的總孔體積。在可接受的致孔劑中有纖維，包括人造絲、尼龍、劍麻、亞麻等；和有機聚合物，包括玉米淀粉、淀粉衍生物、磺化木質(zhì)素、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、纖維素、纖維素衍生物等?？杉尤氲闹驴讋┑牧恳再|(zhì)量計為約2～約15％。
由本發(fā)明的方法生產(chǎn)的產(chǎn)品具有提高的吸附速率。吸附速率能用多種不同方法進行測定。例如，在一個優(yōu)選方法中，根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的吸附劑產(chǎn)品能進行測試以確定達到材料最大吸附量的95％所需的時間。達到該值的時間越短，吸附速率越快。
在另一種確定本發(fā)明分子篩吸附劑摻混物的吸附速率的方法中，測定在既定時間內(nèi)被吸附的被吸附產(chǎn)品量。
在吸附比較的另一個方法中，本發(fā)明摻混物的傳質(zhì)區(qū)與在既定條件下的常規(guī)摻混物的吸附區(qū)進行比較。傳質(zhì)區(qū)越短，吸附速率越高。
最后，對某些氣體或液體而言能夠直接測定擴散速率。擴散速率越高，吸附速率越快。
已經(jīng)令人吃驚地發(fā)現(xiàn)，通過用相同數(shù)量的本發(fā)明的“高度分散的”凹凸棒石粘合劑置換常規(guī)的凹凸棒石粘合劑，不管采用那種方法測量都有提高的吸附速率。與含有常規(guī)凹凸棒石粘土粘合劑的產(chǎn)品相比，吸附速率的提高為至少約10％，可高至200％。由于高度分散凹凸棒石粘合相對于常規(guī)凹凸棒石粘合劑增加的成本，這一提高尤其重要。
一個進一步的提高在于即使當加入混合物中的凹凸棒石粘合劑數(shù)量減少時，沸石吸附劑摻混物保持其抗碎強度的能力?？偠灾?，成型過程中存在的粘合劑越多，制成品的抗碎強度越好。對常規(guī)的致密凹凸棒石粘合劑而言，當最終產(chǎn)品中的凹凸棒石粘合劑百分比從零增至約組合物的20％時，抗碎強度的這一提高是顯著的。用10％或更少的常規(guī)致密凹凸棒石粘合劑制得的產(chǎn)品是不實際的，因為它們的抗碎強度降至可接受的水平以下。已經(jīng)令人吃驚地發(fā)現(xiàn)，用本發(fā)明的高度分散凹凸棒石纖維制得的產(chǎn)品產(chǎn)生了一種最終產(chǎn)品，該產(chǎn)品即使當最終產(chǎn)品中高度分散凹凸棒石粘合劑的數(shù)量低至10％或更低時也具有適當?shù)目顾閺姸?。進一步，在粘合劑的任何特定百分比下，用本發(fā)明的高度分散凹凸棒石纖維制得的產(chǎn)品的抗碎強度都高于用常規(guī)的致密凹凸棒石粘合劑制得的產(chǎn)品。
還令人吃驚地發(fā)現(xiàn)，即使當吸附劑中使用較低百分比的高度分散凹凸棒石纖維時，水吸附速率也增加。這可通過達到特定的預定待吸附量所需時間的減少得以證明。這一提高為至少10％，且在很多情況下為30％或更多。
高度分散凹凸棒石粘合劑能與沸石相摻混，并用于很多不同的方法。例如，高度分散凹凸棒石粘土和沸石的摻混物能用于干燥原料流，例如用于從氣體或液體乙醇流中除去水。該摻混物還可用于從空氣流中分離氮氣。另外，該摻混物能用于從烷烴流中除去含硫和含氧的化合物。該摻混物的另一用途是用于從氫氣流中除去一氧化碳、二氧化碳和氮氣。該摻混物還可用于從氣體或液體烷烴流中除去水，或從氣體或液體致冷劑流中除去水。另一個用途是用于從空氣中除去水和一氧化碳。本發(fā)明的吸附劑材料還可用于分離有機化合物，例如從異鏈烷烴和正鏈烷烴的混合物中分離正鏈烷烴，或者用于某些有機化合物的轉(zhuǎn)化。還存在該高度分散凹凸棒石粘土和沸石的摻混物能適用的大量其它方法，它們對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是公知的，而且都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
這些提高可由下面的實施例說明。
實施例實施例1測試通常用作沸石粘合劑的凹凸棒石材料和高度分散的凹凸棒石粘土材料試樣，以確定振實堆積密度、殘余水和水吸附量。振實堆積密度是根據(jù)DIN/ISO 787確定的。(在所有實施例中都用從ITCFloridin得到的Actigel 208作為高度分散的凹凸棒石粘土。常規(guī)凹凸棒石粘土是不同牌子，均從ITC Floridin得到。)在瓷坩鍋中稱量約10克的粘土試樣(稱量精度1mg)并加熱到550℃，維持2小時。試樣在干燥器中冷卻至室溫并進行稱量(稱量精度1mg)。由重量差得到殘余水量。
在瓷坩鍋中稱量約10克的另一種粘土試樣(稱量精度1mg)并在50％的相對濕度和20℃下水飽和。在72小時內(nèi)達到平衡。稱量該試樣(稱量精度1mg)并加熱至550℃，維持2小時。試樣在干燥器中冷卻至室溫并進行稱量(稱量精度1mg)。充分水合的試樣和充分干燥的試樣之間的重量差得到在下表1中所給出的水吸附量。取充分干燥的質(zhì)量為100％粘土。
表1
從表中可以看出，高度分散粘土的振實堆積密度顯著大于常規(guī)凹凸棒石粘土的振實堆積密度。另外，高度分散凹凸棒石粘土的水吸附量顯著大于常規(guī)致密凹凸棒石粘土的水吸附量。
實施例2比較用常規(guī)致密凹凸棒石粘土制備的分子篩吸附劑摻混物產(chǎn)品試樣，和用高度分散的凹凸棒石粘土制備的分子篩吸附劑摻混物產(chǎn)品的抗碎強度。
制備分子篩摻混物以確定不同試樣的抗碎強度。使鈉A型分子篩與各種量的常規(guī)致密凹凸棒石粘土和高度分散凹凸棒石粘土摻混。往100克分子篩/粘土粘合劑混合物中，加入約30～40克水，再用常規(guī)摻混器摻混最多180分鐘。然后將產(chǎn)品擠出為1/16”擠出料的形式。然后，這些擠出料在約120℃下干燥8～12小時，再在600℃下焙燒約2小時。
表2與所用粘合劑量有關(guān)的抗碎強度
令人吃驚地，用20％高度分散凹凸棒石纖維制得的產(chǎn)品的抗碎強度顯著大于用相同百分數(shù)常規(guī)致密凹凸棒石粘合劑制得的產(chǎn)品。另外，即使高度分散凹凸棒石纖維的量降至10％時抗碎強度也保持在合理高的水平，而采用常規(guī)凹凸棒石粘合劑的材料的抗碎強度卻顯著下降。
實施例3-水吸附動力學用實施例2中制備的材料測試水吸附動力學。令人吃驚地發(fā)現(xiàn)，粘合劑的量對用常規(guī)粘合劑制備的材料的水吸附動力學并沒有影響。相反地，令人吃驚地發(fā)現(xiàn)當高度分散的凹凸棒石纖維含量降至10％時，達到吸附量的95％的水吸附速率顯著增加。細節(jié)表示在所附表3中。
表3粘合劑類型和粘合劑用量對水吸附動力學的影響
實施例4-粒狀分子篩3A
將預混合的3A沸石粉末/凹凸棒石粘土組合物連續(xù)加入制粒盤中。該3A沸石是從CU Chemie Uetikon AG得到的。在制粒過程中將水噴到粉末混合物上以保持恒定的濕度。以300kg/hr的速度添加粉末混合物。完成粉末混合物的添加之后，珠粒再滾動10分鐘。該新鮮珠粒在100℃下干燥然后在600℃焙燒。焙燒后的珠粒儲存在良好封閉的容器中并進行分析。表4給出了兩種不同粒狀材料的比較結(jié)果。雖然兩種試樣諸如抗碎強度和堆積密度的物理特性基本上相同，但對用高度分散凹凸棒石粘土制備的產(chǎn)品而言，其傳質(zhì)區(qū)明顯更短，而且水吸附速率驚人地更快。
表4常規(guī)3A分子篩與以10％高度分散凹凸棒石粘土作為精選凹凸棒石粘合劑制備的分子篩的比較結(jié)果
實施例5用于天然氣干燥的粒狀分子篩3A將預混合的3A沸石粉末/有機添加劑/粘土組合物連續(xù)加入制粒盤中。在制粒過程中將水噴到粉末混合物上以保持恒定的濕度。以300kg/hr的速度添加粉末混合物。完成粉末混合物的添加之后，珠粒再滾動10分鐘。該新鮮珠粒在100℃下干燥然后在630℃焙燒。焙燒后的珠粒儲存在密閉容器中并進行分析。有機添加劑的量在兩個實驗中保持恒定。表5給出了兩種不同粒狀材料的對比結(jié)果。雖然兩種試樣的物理特性、磨耗和堆積密度基本上相同，但對用高度分散凹凸棒石粘土制備的產(chǎn)品而言，水吸附速率驚人地增加。珠粒遠小于實施例4，但是吸附速率的增加仍然非常高，表明效果是固有的。
表5用于天然氣干燥的常規(guī)3A分子篩和以10％高度分散凹凸棒石粘土作為精選凹凸棒石所制備的分子篩的比較結(jié)果
實施例6-粒狀分子篩5A將預混合的5A沸石粉末/粘土組合物連續(xù)加入制粒盤中。該5A沸石是從Zeochem公司得到的。在制粒過程中將水噴到粉末混合物上以保持恒定的濕度。以300kg/hr的速度添加粉末混合物。完成粉末混合物的添加之后，珠粒再滾動10分鐘。該新鮮珠粒在100℃下干燥然后在630℃焙燒。焙燒后的珠粒儲存在密閉容器中并進行分析。表6給出了兩種不同粒狀材料的比較結(jié)果。雖然丁烷吸附量在預期范圍內(nèi)增加，但氮氣吸附動力學驚人地增加，確實超出預期。
表6常規(guī)5A分子篩與以10％高度分散凹凸棒石粘土作為精選凹凸棒石粘合劑所制備的分子篩之間的比較結(jié)果
實施例7-粒狀分子篩4A用與實施例6中相同的制備過程，所不同的是將從CU ChemieUetikon得到的4A沸石用于制粒過程。用于該新配方的粘合劑量增至15％。干燥和焙燒過程在與實施例6中相同的溫度范圍之后。結(jié)果示于表7。采用15％的高度分散凹凸棒石粘土粘合劑的實施例顯示出吸附速率的驚人提高。傳質(zhì)區(qū)從137mm降至106mm，120分鐘后的水吸附量從15.0％增至17.2％。
表7常規(guī)5A分子篩與以15％高度分散的凹凸棒石粘合劑作為精選凹凸棒石粘合劑的分子篩的比較結(jié)果
實施例8用于空氣凈化和/或空氣分離的粒狀分子篩13X將預混合的13X沸石粉末/有機添加劑/粘土組合物連續(xù)加入制粒盤中。該13X沸石是從CU Chemie Uetikon AG得到的。在制粒過程中將水噴到粉末混合物上以保持恒定的濕度。以500kg/hr的速度添加粉末混合物。完成粉末混合物的添加之后，珠粒再滾動10分鐘。該新鮮珠粒在100℃下干燥然后在620℃焙燒。焙燒并冷卻的珠粒儲存在氣密容器中并進行分析。最終產(chǎn)品的分析結(jié)果示于表8中。物理特性再次仍在預料之中，但本發(fā)明組合物的吸附速率增加程度遠超出預期，尤其是對氮氣的吸附。
表8用于空氣凈化的常規(guī)13X分子篩吸附劑與以10％高度分散的凹凸棒石粘土作為精選凹凸棒石粘合劑的分子篩的比較結(jié)果
由這些實施例可以看出，通過采用由高度分散凹凸棒石纖維制備的凹凸棒石粘合劑，分子篩吸附劑摻混物的性能有驚人的提高。這些抗碎強度、吸附動力學及其它如實施例所示的特性方面的提高是驚人而顯著的。
盡管已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明，但應當清楚地理解這絕不能被認為是一種限制。本發(fā)明的范圍只能通過所附權(quán)利要求書而進行限定。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)具有提高的性能特征的分子篩吸附劑摻混物的方法，包括制備一種沸石產(chǎn)品；制備一種含有高度分散凹凸棒石纖維的凹凸棒石粘合劑；混合沸石和凹凸棒石粘合劑和水以產(chǎn)生一種混合物；由該混合物形成一種分子篩吸附劑產(chǎn)品；焙燒該吸附劑產(chǎn)品以形成分子篩吸附劑摻混物產(chǎn)品，其中，高度分散的凹凸棒石纖維根據(jù)DIN/ISO 787所測量的振實堆積密度大于550g/l。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中高度分散的凹凸棒石纖維的水吸附量大于35％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中凹凸棒石粘合劑占分子篩吸附劑摻混物產(chǎn)品的5～30重量％，優(yōu)選5～20重量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項的方法，其進一步包括使一種致孔劑與高度分散凹凸棒石粘合劑和沸石粉末相摻混。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中致孔劑占該凹凸棒石粘合劑/沸石粉末混合物的2～15重量％。
6.由權(quán)利要求1至5中任一項的方法所形成的分子篩吸附劑摻混物產(chǎn)品。
7.一種用于分離、除去、吸附或催化轉(zhuǎn)化氣體或液體原料流中的組分的方法，包括使氣體或液體原料流的組分通過根據(jù)權(quán)利要求6的分子篩吸附劑摻混物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中氣體或液體原料流包括一種氣流，且被分離或除去的組分包括二氧化碳。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中氣體或液體原料流包括一種氣體或液體乙醇流，且被分離或除去的組分包括水。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中氣體或液體原料流包括一種空氣流，且被分離或除去的組分包括氮和氧。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中氣體或液體原料流包括一種烴流，且被分離或除去的組分包括硫和氧。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中氣體或液體原料流包括氫，且被除去的組分包括一氧化碳、二氧化碳和氮。
13.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中氣體或液體原料流包括一種氣體或液體烴流，且被除去的組分包括水。
14.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中氣體或液體原料流包括異鏈烷烴和正鏈烷烴的混合物，且被分離的組分包括正鏈烷烴。
15.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中氣體或液體原料流包括制冷劑的氣體或液體原料流，且被除去的組分包括水。
16.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中氣體或液體原料流包括空氣，且被除去的組分包括水和二氧化碳。
17.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中氣體或液體原料流包括通過分子篩吸附劑摻混物的有機化合物。
全文摘要
一種用于生產(chǎn)具有提高性能特征的分子篩吸附劑摻混物的方法，包括準備一種沸石粉末，制備一種高度分散的凹凸棒石纖維粘合劑，混合該沸石粉末和高度分散的凹凸棒石粘合劑以形成一種混合物，使分子篩吸附劑產(chǎn)品形成為一種成型材料，并焙燒該成型材料，其中，高度分散的凹凸棒石纖維根據(jù)DIN/ISO 787的振實堆積密度大于550g/ml。
文檔編號B01J20/18GK1638861SQ03804491
公開日2005年7月13日 申請日期2003年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月22日
發(fā)明者D·若索, K·韋斯頓, A·普芬寧格, B·克萊伯 申請人:奇奧凱姆有限責任公司