专利名称：含Li交换沸石的吸附剂介质的制作方法
技术领域：
本公开涉及吸附体系。特别地，其是吸附体系中所用的吸附剂介质。相关技术描述吸附体系，如HVAC体系、液体和气体提纯、溶剂和汽油蒸气回收和脱臭、吸附制冷法、某些大批量(bulk)气体分离等有时使用吸附介质除去气相杂质或气体混合物中的较强吸附的主要组分。吸附法和吸附制冷法通常使用置于金属容器中的一些吸附剂介质，它们可以是自承载的或包含在金属网或表面上。吸附剂在吸附必需的条件范围内与含有可吸附组分的流体或气流接触。循环吸附法常用于分离气体混合物的组分。通常，循环吸附法在一个或多个装填有微粒吸附剂材料的吸附剂容器中进行，所述微粒吸附剂材料对气体混合物的至少一种气体组分的吸附强于其对该混合物的至少一种其它组分的吸附。该吸附法包括反复进行一系列步骤，该序列的具体步骤取决于所进行的特定循环吸附法。在任何循环吸附工艺中，吸附剂床具有有限的吸附指定气体组分的容量，因此该吸附剂需要定期再生以恢复其吸附容量。再生吸附剂用的程序随工艺而变。在VSA工艺中， 通过在吸附容器中建立真空来至少部分再生吸附剂，由此使吸附的组分从吸附剂中解吸， 而在PSA工艺中，在比用于吸附步骤的压力低的压力下再生吸附剂。在VSA和PSA工艺中， 吸附步骤都在比解吸或再生压力高的压力下进行。一些常规吸附介质由薄片或层，如纸、金属箔、聚合物膜等，和吸附剂材料，如硅胶、活性氧化铝、活性炭和分子筛如沸石构成。这些吸附剂片或层与常规珠粒、挤出物或颗粒相比相对较薄。由于较薄介质提供较短的从气相或液相进料到吸附位点的路径长度，经过这些吸附剂的传质比珠粒或颗粒中快。此外，大孔尺寸分布，特别是在湿法成网 (wet-lay)的含吸附剂的纸中，可以大致为比典型吸附剂珠粒中更大的量级。这种较大的大孔尺寸也与珠粒或颗粒相比提高介质的传质。含锂分子筛，如含Li沸石X(LiX)常用在空气分离法中，与氧气(O2)相比选择性吸附氮气(N2)。锂(Li)具有比其它更大的一价阳离子(例如Na、K、Cs等)或二价阳离子 (例如Mg、Ca、Ba等)高的电荷密度。锂的较高电荷密度增强其与氮的四极矩-来自氮分子中的N原子之间的共价三键的相互作用。相应地，在使用例如LiX的空气分离法中，N2优先被LiX吸附并在吸附步骤过程中产生富&产物流。通常，分子筛(即沸石)含有质子或一价阳离子，如Na，二价阳离子，如Ca，或三价阳离子，如La，以为它们的骨架，如SiO2Al2O3骨架提供电荷平衡。相应地，为改进沸石对更高极性或可极化化合物如队的选择性，该沸石用Li盐(例如LiCl、LiN03、LiOH等)水溶液进行离子交换(IEX)处理。但是，如果在Li-交换沸石的后继加工中所用的水含有阳离子，如Na、Ca和Mg-常存在于许多供水中-这些阳离子优先置换沸石中的Li。这又造成沸石的Li含量降低并因此降低交换沸石例如与A相比对N2的吸附选择性和容量。例如，在使用LiX由水性浆料混合物制造吸附剂介质，如含LiX的纸时，面临这种特定问题。
因此，沸石IEX领域技术人员相信，使用去离子(“DI”)或蒸馏水对避免由竞争阳离子，如Na、Ca和Mg引起的不利IEX作用而言是重要的(例如参见US 6461412)。 根据 American Chemical Society ( "ACS" ) Specifications(Reagent Chemicals, 8thEd. 1993)-化学试剂标准的主导权威-对DI和蒸馏水的要求是严格的。具体而言，根据下列分析测量，DI或蒸馏水依据ACS Specifications的最大容许
限为
权利要求
1.吸附剂介质组合物，其包含 第一介质组分材料；第二介质组分材料，其具有至少30重量％的包含终介质锂交换沸石X(LiX)的吸附剂组合物，该终介质LiX具有终Li含量，其中该终介质LiX源自具有介质生产前Li含量的 LiX前体；其中(a)终介质LiX的Li含量与LiX前体的Li含量相比降低，(b)终介质LiX的Li含量为96%至83%，基于LiX中的总阳离子当量，和(c)由包含水、介质生产前的LiX和第一介质组分材料的浆料混合物获得所述吸附剂介质组合物，其中(i)水具有2. 2微西门子/cm至150微西门子/cm的比电导；和 ( )终介质LiX具有0. 05%至3%的一价阳离子含量，基于终介质LiX中的总的可交换阳离子当量，其中一价阳离子选自Na、K、Rb、Cs及其组合。
2.权利要求1的介质，其中终介质LiX具有0.05%至15%的二价阳离子含量，基于终介质LiX中的总阳离子当量，其中二价阳离子选自Ca、Mg、Sr、Ba及其组合。
3.权利要求1的介质，其中用于制造所述浆料混合物的水分别具有一价阳离子浓度和二价阳离子浓度，其中水中的一价阳离子总摩尔数小于或等于原始沸石中的总锂当量的 3%，且水中的二价阳离子总摩尔数小于或等于所述沸石中的总锂当量的15%，以使终介质 LiX具有0. 05%至3%的一价阳离子含量，基于终介质LiX中的总的可交换阳离子百分数。
4.权利要求1的介质，其中所述第一介质组分材料选自聚合物纤维、无机纤维、天然纤维、碳纤维及其混合物。
5.权利要求1的介质，其中所述沸石X具有1.0至1. 5的Si/Al比。
6.权利要求1的介质，包含至少60重量％的吸附剂。
7.权利要求1的介质，具有0.10毫米至1. 00毫米的基本均勻厚度。
8.权利要求4的介质，其中所述聚合物纤维是对芳族聚酰胺。
9.权利要求4的介质，其中所述浆料混合物进一步包含有机胶乳和无机氧化物粘合剂。
10.分离具有至少第一气体组分和第二气体组分的气体混合物的方法，该方法包括 将该气体混合物引入至少具有权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9的吸附剂介质组合物的吸附区，和回收富集所述至少第一气体组分的气体产物流，所述至少第一气体组分不如所述至少第二气体组分优先被终介质LiX吸附。
11.权利要求10的方法，其中所述气体混合物是空气，且所述至少第一气体组分是氧气，所述至少第二气体组分是氮气。
全文摘要
吸附剂介质组合物具有终介质锂交换沸石X(LiX)，其终Li含量为96％至83％，基于LiX中的总阳离子当量。由包含水、具有大于终介质LiX的Li含量的介质生产前Li含量的LiX前体和另一介质组分材料如纤维的浆料获得吸附剂介质组合物。用于制造该介质的水具有2.2微西门子/cm至150微西门子/cm的比电导。该终介质LiX具有0.05％至3％的一价阳离子(Na、K、Rb、Cs及其组合)，基于终介质LiX中的总的可交换阳离子当量。
文档编号B01J20/18GK102316977SQ200980156749
公开日2012年1月11日 申请日期2009年9月1日 优先权日2008年12月17日
发明者E·T·科列夫, R·L·贝达德 申请人:环球油品公司