CO吸附分離技術的應用研究

李 麗， 耿 露， 呂毓剛

(晉中職業技術學院，山西 晉中 030600)

1 背景研究及意義

變壓吸附PSA技術是近年來應用廣泛的混合氣分離提純目標氣體的技術，通過壓力(溫度)規律性變換實現吸附質氣體的凈化和提純, 測試方便快捷，準確度高，成本低。PSA技術選用高效氣體吸附劑大大提高目標氣體組分的吸附量和選擇有效性，同時對環境污染問題及節能等方面做出很大貢獻。

隨著新能源化工的不斷發展，CO作為有機合成的原料氣有重大意義，但是在有些工業廢氣中含有部分CO，對環境污染有很大影響。隨著日益強調節能減排的重要性，從混合氣中分離、提純CO氣體有著重要的工業意義[1-3]。目前PSA變壓吸脫附工藝多數采用較高比表面的沸石分子篩負載銅基的吸附劑，X和Y型分子篩載體以其高比表面積，金屬分散力強，CO有效吸附性好的優勢在CO吸附領域占據有利地位，極大地提高了混合氣中CO組分的吸附性和選擇性[4-5]。

依托變壓吸附技術的優點，以增加CO吸脫附量為目的，通過直接負載法制備研究了亞銅離子中心高效結合CO的有效性分子篩吸附劑，研究分析吸附裝置對CO有效吸附分離性能的是否有提高，從而達到進一步提高CO的分離提純目的。

2 測試研究

樣品對CO、CO2等氣體組分的吸脫附量利用實驗室自制重量法測試吸脫附系統，該系統采用重量法測試方便簡易，平行法測試同一樣品的平衡吸附量準確度大大提高，也可進行不同吸附劑對目標氣體的吸脫附性能測定，操作性簡便測試時間短，這是該系統的一大優點。重量吸附裝置，如圖1所示。

圖1 重量吸附裝置

如表1所示，體現了氯化亞銅分別與X型和Y型分子篩混合在一定溫度下焙燒后分形成的銅基吸附劑，同時在上述測試系統中對CO和CO2氣體組分進行吸附平衡量的測試及其兩者有效分離比的比較 研究。由表分析出當CuCl負載量為0.4時，吸附劑對CO吸附量遠高于CO2，二者分離比分別高達1.4和1.9。

表1 吸附劑的吸附性

當13X分子篩負載分散了大量氯化亞銅后，由于亞銅離子更好的和CO絡合進而達到吸附的目的，同時使二氧化碳的吸附量較大降低,因此亞銅分子篩吸附劑有效CO/CO2的選擇分離比,以此看出亞銅化合物負載在Y型分子篩上在工業上對CO的吸附分離有一定的研究價值。

3 吸附機理研究

如圖2所示，表示了兩種載體負載行銅基的CuCl/13X和CuCl/NaY)吸附劑N2條件下經350 ℃，4 h焙燒后吸附劑的XRD圖。

圖2 各樣品的XRD譜圖

XRD顯示焙燒前的中吸附質中顯示有氯化亞銅晶相峰，在一定溫度焙燒后不存在氯化亞銅的晶相峰，也就是說吸附劑在焙燒過中其氯化亞銅在分子篩表面發生了極大的分散，同時也有部分固態離子的交換,是一種熱力學的自發過程。