專(zhuān)利名稱(chēng)：具有優(yōu)良導(dǎo)熱與吸附性能的塊狀沸石吸附劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸附劑材料及其成型技術(shù)，尤其涉及一種以沸石為主的具有優(yōu)良導(dǎo)熱和吸附性能的塊狀復(fù)合吸附劑材料及其成型技術(shù)，屬于化工材料領(lǐng)域。
沸石對(duì)水的吸附性能隨溫度的高低而不同，對(duì)沸石進(jìn)行加熱脫附和冷卻吸附的循環(huán)過(guò)程，改變其內(nèi)吸附質(zhì)的含量，可達(dá)到氣體分離或吸附制冷的目的。在循環(huán)過(guò)程中，沸石除了要有優(yōu)良的吸附性能外，還要求具有較好的導(dǎo)熱性能，以縮短循環(huán)周期。但沸石為多孔介質(zhì)，其固有的導(dǎo)熱系數(shù)低，因此由沸石顆?；蚍劢M成的吸附床的導(dǎo)熱性能很差。改善吸附床傳熱傳質(zhì)的一種有效方法是將沸石顆粒或粉與粘接劑合成復(fù)合吸附劑。朱冬生，汪立軍等“太陽(yáng)能吸附器中強(qiáng)化熱傳導(dǎo)性能的實(shí)驗(yàn)研究”(太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，1998，Vol.19，No.2186-190)研究了聚苯胺/沸石復(fù)合吸附劑。國(guó)內(nèi)外對(duì)復(fù)合吸附劑的制備的研究主要存在兩個(gè)問(wèn)題一是在增強(qiáng)吸附劑導(dǎo)熱系數(shù)的同時(shí)，吸附性能下降；二是原料配備不易或制備工藝較復(fù)雜。解決上述問(wèn)題主要從尋找合適的復(fù)合材料及配比關(guān)系和探索新的工藝過(guò)程兩方面著手。
本發(fā)明的目的是提供一種以沸石為主的具有優(yōu)良導(dǎo)熱性能和吸附性能的塊狀復(fù)合吸附劑，其原材料來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，制備工藝簡(jiǎn)易可行，該吸附劑有利于改善吸附床內(nèi)部的傳熱傳質(zhì)，減小吸附器體積，增加循環(huán)吸附量并縮短循環(huán)時(shí)間。
為實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明制成該復(fù)合吸附劑的原材料為NaX沸石原粉和水玻璃溶液，成品中沸石和水玻璃的質(zhì)量含量分別占70～80％和20～30％。制備工藝過(guò)程如下將一定質(zhì)量比例的沸石粉和水玻璃溶液混合攪拌均勻后放入模具中加壓，模具可按要求制成方形、圓筒形或圓柱形等形狀，吸附劑塊制作時(shí)也可按換熱器傳熱壁面形狀成型，以減小吸附床與換熱壁面的接觸熱阻，復(fù)合吸附劑塊內(nèi)留有小孔道作為吸附質(zhì)蒸汽的傳質(zhì)通道。加壓方式采用沖擊力加壓，所加壓力為10～20MPa，再將加壓成型后的復(fù)合吸附劑進(jìn)行熱處理，熱處理過(guò)程采用分段升溫加熱的方法，即使復(fù)合吸附劑分別處于幾個(gè)不同的溫度環(huán)境中一段時(shí)間，熱處理之后便可得到高強(qiáng)度的塊狀復(fù)合吸附劑產(chǎn)品。
本發(fā)明所述的復(fù)合吸附劑的最大含水量約為30％，接近于NaX沸石粉的最大含水量(32％)，而比一般顆粒狀沸石的(25％)提高了約20％。該復(fù)合吸附劑在常溫常壓下吸附平衡時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)為0.25Wm-1K-1，接近于沸石顆粒堆積床的導(dǎo)熱系數(shù)(0.08～0.1Wm-1K-1)的三倍，其密度比沸石顆粒的增大了約1/3。此外該復(fù)合吸附劑的脫附和吸附速率均比沸石顆粒有所提高。從而使采用沸石吸附床的吸附式制冷機(jī)或氣體分離裝置運(yùn)行時(shí)的吸附質(zhì)循環(huán)量加大和循環(huán)時(shí)間縮短。對(duì)于沸石含量為80％的復(fù)合吸附劑塊，其最大吸附量略有提高，但強(qiáng)度下降，而當(dāng)沸石含量為70％時(shí)，其最大吸附量將下降約6％。
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1復(fù)合吸附劑的原材料采用最大含水量為32％的NaX沸石原粉和濃度約為40％的水玻璃溶液，兩者的質(zhì)量(濕重)比為1.7∶1，這樣經(jīng)加壓成型及熱處理后得到的不含吸附質(zhì)的塊狀吸附劑成品中，沸石的質(zhì)量含量為76％。
將混合攪拌均勻后的沸石粉與水玻璃混合物放入模具中加壓，加壓方式采用沖擊力加壓，所加壓力為10～20MPa。再將加壓成型后的復(fù)合吸附劑進(jìn)行熱處理，熱處理過(guò)程采用分段升溫加熱的方法，加熱時(shí)間與各溫度段的溫度差值有關(guān)，使其在60℃、90℃、140℃和200℃的環(huán)境中各加熱約30分鐘，熱處理之后便可得到高強(qiáng)度的塊狀復(fù)合吸附劑，其最大含水量為30％，吸附平衡時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)為0.23Wm-1K-1。
實(shí)施例2
復(fù)合吸附劑的原材料采用最大含水量為32％的NaX沸石原粉和濃度約為40％的水玻璃溶液，兩者的質(zhì)量(濕重)比為1.5∶1，這樣經(jīng)加壓成型及熱處理后得到的不含吸附質(zhì)的塊狀吸附劑成品中，沸石的質(zhì)量含量為74％。
將混合攪拌均勻后的沸石粉與水玻璃混合物放入模具中加壓，加壓方式采用沖擊力加壓，所加壓力為10-20MPa。再將加壓成型后的復(fù)合吸附劑進(jìn)行熱處理，熱處理過(guò)程采用分段升溫加熱的方法，加熱時(shí)間與各溫度段的溫度差值有關(guān)，使其在在50℃、80℃、120℃、160℃和200℃的環(huán)境中各加熱約20分鐘，熱處理之后便可得到高強(qiáng)度的塊狀復(fù)合吸附劑，其最大含水量為29％，吸附平衡時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)為0.25Wm-1K-1。
權(quán)利要求
1.一種具有優(yōu)良導(dǎo)熱與吸附性能的塊狀沸石吸附劑，其特征在于以沸石原粉和水玻璃溶液為原材料，復(fù)合吸附劑中沸石所占質(zhì)量比例為70％～80％，水玻璃的質(zhì)量比例為20～30％。
2.一種具有優(yōu)良導(dǎo)熱與吸附性能的塊狀沸石吸附劑的制備方法，其特征在于將沸石粉和水玻璃溶液混合攪拌均勻后放入模具中加壓，成型后采用分段升溫加熱的方法進(jìn)行熱處理。
3.一種如權(quán)利要求2所說(shuō)的具有優(yōu)良導(dǎo)熱與吸附性能的塊狀沸石吸附劑的制備方法，其特征在于加壓方式采用沖擊力加壓，所加壓力為10～20Mpa。
全文摘要
一種具有優(yōu)良導(dǎo)熱與吸附性能的塊狀沸石吸附劑,以沸石原粉和水玻璃溶液為原材料,復(fù)合吸附劑中沸石所占質(zhì)量比例為70%～80%,水玻璃的質(zhì)量比例為20～30%。制備方法為將原料混合攪拌均勻后放入模具中加壓,成型后采用分段升溫加熱的方法進(jìn)行熱處理。本發(fā)明制備的復(fù)合吸附劑的導(dǎo)熱系數(shù)高、密度大,最大含水量和脫附與吸附速率均有所提高,從而改善了沸石吸附床的傳熱,減小吸附器體積,增大吸附質(zhì)循環(huán)量和縮短循環(huán)時(shí)間。
文檔編號(hào)B01J20/18GK1266741SQ00115349
公開(kāi)日2000年9月20日 申請(qǐng)日期2000年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月6日
發(fā)明者盧允莊, 劉震炎 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)