專利名稱：具有優良導熱與吸附性能的塊狀沸石吸附劑的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種吸附劑材料及其成型技術，尤其涉及一種以沸石為主的具有優良導熱和吸附性能的塊狀復合吸附劑材料及其成型技術，屬于化工材料領域。
沸石對水的吸附性能隨溫度的高低而不同，對沸石進行加熱脫附和冷卻吸附的循環過程，改變其內吸附質的含量，可達到氣體分離或吸附制冷的目的。在循環過程中，沸石除了要有優良的吸附性能外，還要求具有較好的導熱性能，以縮短循環周期。但沸石為多孔介質，其固有的導熱系數低，因此由沸石顆粒或粉組成的吸附床的導熱性能很差。改善吸附床傳熱傳質的一種有效方法是將沸石顆粒或粉與粘接劑合成復合吸附劑。朱冬生，汪立軍等“太陽能吸附器中強化熱傳導性能的實驗研究”(太陽能學報，1998，Vol.19，No.2186-190)研究了聚苯胺/沸石復合吸附劑。國內外對復合吸附劑的制備的研究主要存在兩個問題一是在增強吸附劑導熱系數的同時，吸附性能下降；二是原料配備不易或制備工藝較復雜。解決上述問題主要從尋找合適的復合材料及配比關系和探索新的工藝過程兩方面著手。
本發明的目的是提供一種以沸石為主的具有優良導熱性能和吸附性能的塊狀復合吸附劑，其原材料來源豐富，價格低廉，制備工藝簡易可行，該吸附劑有利于改善吸附床內部的傳熱傳質，減小吸附器體積，增加循環吸附量并縮短循環時間。
為實現這樣的目的，本發明制成該復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量含量分別占70～80％和20～30％。制備工藝過程如下將一定質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，復合吸附劑塊內留有小孔道作為吸附質蒸汽的傳質通道。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合吸附劑進行熱處理，熱處理過程采用分段升溫加熱的方法，即使復合吸附劑分別處于幾個不同的溫度環境中一段時間，熱處理之后便可得到高強度的塊狀復合吸附劑產品。
本發明所述的復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％。該復合吸附劑在常溫常壓下吸附平衡時的導熱系數為0.25Wm-1K-1，接近于沸石顆粒堆積床的導熱系數(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或氣體分離裝置運行時的吸附質循環量加大和循環時間縮短。對于沸石含量為80％的復合吸附劑塊，其最大吸附量略有提高，但強度下降，而當沸石含量為70％時，其最大吸附量將下降約6％。
下面通過實施例對本發明作進一步描述。
實施例1復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，兩者的質量(濕重)比為1.7∶1，這樣經加壓成型及熱處理后得到的不含吸附質的塊狀吸附劑成品中，沸石的質量含量為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合吸附劑進行熱處理，熱處理過程采用分段升溫加熱的方法，加熱時間與各溫度段的溫度差值有關，使其在60℃、90℃、140℃和200℃的環境中各加熱約30分鐘，熱處理之后便可得到高強度的塊狀復合吸附劑，其最大含水量為30％，吸附平衡時導熱系數為0.23Wm-1K-1。
實施例2
復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，兩者的質量(濕重)比為1.5∶1，這樣經加壓成型及熱處理后得到的不含吸附質的塊狀吸附劑成品中，沸石的質量含量為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合吸附劑進行熱處理，熱處理過程采用分段升溫加熱的方法，加熱時間與各溫度段的溫度差值有關，使其在在50℃、80℃、120℃、160℃和200℃的環境中各加熱約20分鐘，熱處理之后便可得到高強度的塊狀復合吸附劑，其最大含水量為29％，吸附平衡時導熱系數為0.25Wm-1K-1。
權利要求
1.一種具有優良導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，復合吸附劑中沸石所占質量比例為70％～80％，水玻璃的質量比例為20～30％。
2.一種具有優良導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行熱處理。
3.一種如權利要求2所說的具有優良導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
一種具有優良導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,復合吸附劑中沸石所占質量比例為70%～80%,水玻璃的質量比例為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行熱處理。本發明制備的復合吸附劑的導熱系數高、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,增大吸附質循環量和縮短循環時間。
文檔編號B01J20/18GK1266741SQ00115349
公開日2000年9月20日 申請日期2000年4月6日 優先權日2000年4月6日
發明者盧允莊, 劉震炎 申請人:上海交通大學