稀土复合吸附剂的制备及变压吸附CO特性的研究

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1、第15卷第4期高校化学工程学报No.4Vol.152001年8月JournalofChemicalEngineeringofChineseUniversitiesAug.2001文章编号1003-9015(2001)04-0323-05稀土复合吸附剂的制备及变压吸附CO特性的研究刘晓勤,马正飞,梅华,姚虎卿(南京化工大学化工学院江苏南京210009)摘要:以活性炭负载Cu(I)为原料添加适量稀土化合物制备成稀土复合吸附剂实验测定了COCO2CH4N2在稀土复合吸附剂和5A分子筛上的吸附平衡考察了CON2混合体系在稀土复合吸附剂和5A分子筛上的变压吸附性能实验结果表

2、明该吸附剂对CO有很高的选择性能满足变压吸附的要求具有工业应用价值关键词:稀土吸附剂变压吸附一氧化碳氮气中图分类号:TQ028.1+5;O647.33文献标识码A1引言在含有N2的体系中需要净化或富集提纯CO的场合较多如羰基合成原料CO的制备合成氨原料气的净化工业废气中CO的回收利用等等变压吸附技术具有操作简单不需外供热量能量消耗低等优点已广泛应用于各种气体的分离过程但对于N2的体系中分离CO现有的吸附剂受分离系数的限制使分离过程变得复杂而不经济因此选择性高的吸附剂是实现用变压吸附过程净化或富集提纯含N2体系中的CO的关键到目前为止CO吸附剂的开发大多数是以铜为活

3、性组分负[1~3]载在载体上;其吸附CO的机理是一价铜与CO形成络合物这样的吸附剂主要有Cu(I)-分子筛[4~6][7]活性炭负载Cu(I)以及含铜活性氧化铝氧化硅等本文以用Cu(I)-活性炭-稀土化合物制成复合吸附剂来与5A分子筛相比前者明显提高了CO的吸附选择性并通过变压过程可实现吸附剂的再生故有工业应用价值本文将着重讨论稀土复合吸附剂的制备并比较CO在稀土复合吸附剂和5A分子筛上的吸附特性2实验2.1吸附剂平衡数据的测定实验中CO在不同温度下的吸附平衡曲线各种气体在稀土复合吸附剂和5A分子筛上吸附平衡曲线以及活性炭的比表面均由OMNISORP100CX比表

4、面和孔容吸附测定仪(美国Coulter公司产品)测定2.2有效吸附量及穿透曲线的测定有效吸附量及动态穿透曲线均在吸附柱动态实验装置上完成有效吸附量测定的方法是吸附柱经变压再生后将由一种不被吸附的惰性气与所测组分构成的混合气通过吸附柱测定吸附后流出气体的组成与流量当出口组成稳定不变时即认为在此压力和温度下吸附柱内已达到吸附平衡通过对流出各组分的积分等计算可求出被测体系中各组分的有效吸附量实验中选择Ar为惰性组分吸附柱的尺寸为f38mm720mm稀土复合吸附剂装量为330g5A分子筛装量为450g;含CO的混合气由钢瓶气体配制吸附前后的气体组成由SPN-501气相色谱

5、仪热导池检测H2作载气色谱固收稿日期2000-09-11;修订日期2001-03-23基金项目国家科技部九五攻关项目(编号:96-A12-0305)江苏省自然科学基金资助项目(编号BK2000018)作者简介刘晓勤(1958-)女江苏如皋人南京化工大学教授博士324高校化学工程学报2001年8月-3定相为60~80目的5A分子筛测定动态穿透曲线时用GXH型红外线分析仪器(0~50mL·m)分析检测CO的穿透点3结果与讨论3.1稀土复合吸附剂的制备与文献[7]制备Cu(I)吸附剂的方法不同稀土复合吸附剂直接由粉状活性炭负载Cu(I)适量稀土化合物及无机粘结剂按一定的

6、比例加水挤条成f1.6mm的条状经焙烧而制成3.1.1活性炭的筛选活性炭由于原料及加工工艺的不同性能差别较大实验中选择了数种粉状活性炭分别测定了比表面积及孔径分布其中部分结果列于表1由表1可见AC-W活性炭的比表面积最大AC-W和AC-F两种活性炭的孔径较大因此选用AC-W活性炭作载体;几种活性炭在同样条件下负载Cu(I)后测得的对CO的吸附量也证明AC-W为最好表13种活性炭的比表面积和孔径Table1SurfaceareaandmicroporediameterofactivatedcarbonSampleAC-WAC-JAC-FBETspeeificsurf

7、acearea,m2g-111507281094Majoritymicroporediameter,mm1.561.201.583.1.2稀土化合物的添加实验中分别比较了添加稀土化合物的复合吸附剂(稀土化合物与活性炭的质量比为1:30)与未加稀土化合物的吸附剂的动态吸附容量当CO分压为0.02MPa温度为289K时未加稀土的吸附剂的-1-1-1动态吸附容量为18mLg而复合吸附剂则为23mLg~25mLg吸附容量有明显提高表明加入稀土化合物促进了络合吸附其机理有待进一步探讨3.1.3焙烧气氛的选择为了不使分布在活性炭上的一价铜离子还原成零价铜或氧化成二价铜焙烧气氛

8、的选择很重