TW200911361A - Spherical agglomerates based on zeolite(s), process for their production and their use in adsorption processes and in catalysis - Google Patents

Spherical agglomerates based on zeolite(s), process for their production and their use in adsorption processes and in catalysis Download PDF

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Description

200911361 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於具有受控尺寸及形態（小於或等於_ _ 之尺寸及極佳球型）且具有高沸石材料含量的以沸石及黏 土為主之球型黏聚物及其製造方法。 該等黏聚物之使用尤其有利於就尺寸、均勻性及/或球 型而言之形態控制與活性物質（彿石材料）之高含量同樣重 要的應用及需要高機械破碎與磨擦強度及受控壓降之製 私，尤其吸附製紅且更尤其有利於壓力模組或催化反應。 【先前技術】 一般而言，合成沸石係在矽鋁酸鹽凝膠成核及結晶製程 結束時獲得：如此所產生之角微晶之尺寸為約丨微米至數 微米：因而使用表述”粉末”。該等粉末在工業上很難使 用：因其在涉及自由流動流體之動態製程中之不良可流動 性（pourability)，故很難處理，其在床中產生高壓降及不 良流動分布。 顆粒狀黏聚物形式之使用係較佳的：該等黏聚物，無論 其呈片狀、珠粒、線狀或擠出物形式，通常皆由構成活性 物質之沸石粉末及意欲使沸石晶體彼此黏著之黏合劑（最 常見為惰性黏合劑）組成。通常對黏合劑進行選擇以使其 為黏聚物提供足以承受各種用途期間其所經受之振動及移 動之機械強度。 黏聚物通常係由沸石及黏合劑以及（視情況）一或多種添 加劑之糊狀混合物形成，該或該等添加劑旨在（例如）藉由 131945.doc 200911361 改變流變性及/或膠黏性而有助於糊狀物之處理，或賦予 最終黏聚物令人滿意之性質’尤其在吸附應用中極其重要 之孔隙率。 形成固體之方法極多，此如由參考書"size ^
By Agglomeration-, W. Pietsch, John Wiley and Sons, Chichester所示。
在沸石黏聚領域中’熟習此項技術者使用藉由壓製、尤 其擠壓而成形之方法。如此所獲得之黏聚物為圓柱形及非 球形，此使得均勻填充吸附管柱變得困難。 雖然有可能經由研磨圓柱形黏聚物來獲得較細粒子，但 因而該等粒子之形態極不規則且形成大量粉塵。 亦普遍使用藉由_及碰㈣成之成形法，例如連續操 作之造粒滾筒、造粒盤或通常以分批模式使用之混合機_ 造粒機’有時亦稱為"nodulator”。 …、、而，當需要獲得尺寸極小、形態規則、具有可為工業 吸附製程中之使㈣接受之機械性質的黏聚物時，該等技 術已達到其極限制。實際上，工業造粒裝置之操作變得困 難，再循環速率較高，從而大大增加製造成本，由於黏聚 物滯留時間太短而不允許充分麼實，目此其形態不規則且 其機械性質較差。 此外，在藉由篩分所要粒度級之粒子來進行選擇之前， 通吊有必要至少部分地乾燥黏聚物。亦應注意，靜粒子 常常阻塞篩網。 ‘ 另—技術在於使得粉末靠重力連續流動至内部置放有具 131945.doc 200911361 有可調節离楚 y 、 _ 果片之快速垂直式渦輪機的垂直管中。在上 、字黏口劑連續噴霧於分散粉末流上。如此所形成之粒 子與其他潤湛# j ^ , ’、 ’子相碰撞以形成小黏聚物。雖然其粒度亲 細，伸装 又干人
-、不甚緻密，不成形且不甚堅固，其適用於要求 聚物之交总B ^ 勿快速分散之應用中，而當該等黏聚物用於吸 附製％ (例如工業氣體吸附製程）中時為不適用的。 此外存在藉由以懸浮液液滴形式進行之分散、繼之以 、”土由嘁膠化、聚合、凝固或乾燥進行之固結階段而成形的 方法。溶膠·凝膠法藉由使不可溶混液體中之懸浮液之液 滴减膠化而運作。雖然該技術有效，但特別昂貴。 另方法在於將粉末捕獲於原位聚合於懸浮液界面處之 連續膜中。所獲得之粒子尺寸較小，通常具有小於20 μηι 之體積平均直徑（D5Q)。 另一方法係基於用自聚合物之不穩定膠體溶液沈澱之聚 合物的臈塗佈粉末。 稱為”製粒”之另一方法在於藉由在上升氣流中自由降落 來使熔融液滴固化，以便形成數毫米之珠粒。其機械抗性 低。此外’所需之降落高度大，以致於投資昂貴。 最後，噴霧乾燥技術同時執行噴霧於熱氣體氣氛中之液 滴之連續乾燥及液滴中懸浮固體之形成。清潔劑工業藉由 含有以下各物之複雜混合物的噴霧乾燥而對其使用得很 多：提供清潔力之界面活性劑、旨在藉由軟化水且增加鹼 度來增大界面活性劑之效率的錯隔劑（諸如沸石、碳酸鹽 或磷酸鹽）、有助於汙物懸浮之膨潤土型黏土或具有軟化 131945.doc 200911361 性質之蒙脫石型黏土、用於調節密度或促進清潔之中性可 /容) 生孤防止再沈積之有機添加劑（諸如纖維素衍生物）、 光學校正劑'污潰去除劑、酶、消泡劑或發泡劑、絮凝聚 合物、流變流化劑或分散劑。 f
形成呈相對球型之小黏聚物體形式的洗衣清潔劑或部分 其組分使得改良粉末之可流動性及阻止其結塊（亦即，儲 存期間之黏聚現象’尤其在高相對濕度氣氛下）成為可 能n應用於清潔劑調配物之噴霧乾燥技術尤其具有 製造僅極稍微地緻密、常常空心、僅稍具機械抗性、能夠 極快速地崩解而不形成結塊之黏聚物的優點。該等黏聚物 之表觀密度小於500 g/L。 作為實例列舉以下文獻。 EP-B1-1 215 277因而提供能夠快速崩解的基於彿石、水 溶性聚合物及鹽之界面活性劑载體粒子。 為阻止儲存期間發生結塊且改進清潔力，EP-A1-1 529 833介紹製造具有㈣至54%之沸石及州至抓之㈣醋聚 合物與視情況諸如界面活性劑、流變流化劑、餐合劑、 鹽、軟化黏土之添加劑的黏聚物(亦即洗衣清潔劑之組 分）。 _望製造比僅藉由噴霧乾燥技術獲得之洗衣清潔劑 更达、實而又㈣就僅極稍微地緻密之喷霧乾燥黏聚物而獲 得之性質的洗衣清潔劑’·為增加密度，執行後處理：例： ㈣W_77丨4〇及W〇_Al_2_/G77i4i提出併入一小 部分藉由除喷霧乾燥以外之方法所獲得的黏聚物。 13I945.doc 200911361 常常需要藉由噴霧乾燥形成含有沸石之混合物的另一工 業領域為催化反應領域。摧化劑之機械強度，尤其其抗磨 性特別重要，此係因為其係在極其苛刻之條件下使用，諸 如在流體化床催化裂化製程中。 如文獻 US.A-4 022 714 ' US_A_4 357 加、Ερ_Α1_〇 ιΐ2 95 6及^18-人-4 826 793中所~：?~，&^=1；，山 ’、為賦予催化劑合適之機械性 質，通常將沸石活性物質之量限制為小於黏聚物之6〇%。 獲得高機械強度之另_方式在於使沸石與二氧化石夕或氧 化紹溶膠黏合，隨後加以乾燥或凝膠化以使其硬化，例如 #£GB-A-1 145 405 . US-A-4 252 688 ^ US-A-4 542 1 18 及 US-A-5 164 073。在仍_“ 612 298及 Ερ_Αι 〇 μ 956 中在》周配物中引入黏土，其主要用於捕獲可能的催化劑 毒物且從而增加催化效率。
在-些狀況下’由經炮燒且經受使得轉化為沸石材料之 處理以便產生催化反應之活性物質且使黏聚物硬化的黏土 或黏土混合物珠粒製備催化劑。可提及（例如卿…W 171 ^ US-A-5 559 067 > US 2004/235642 ^ US-A-4 520 U9。該技術並未使獲得極高沸石含量成為可能，此係因 為僅部分轉化為沸石且相對較慢。 藉由噴霧乾燥形成_石黏聚物極少用於吸附領域中。 仙⑸301提出一種用於合成冻石，視情況接著藉由嘴 霧乾無成形之方法，·用於使滿石微晶黏聚之黏合劑為液體 石夕酸納。此類黏合劑使獲得合適機械性質成為可能，" 傾向於阻斷對黏聚物之孔隙的接近，此在吸附製程中且破 13 J945.doc -10- 200911361 壞性 同樣地’ ΕΡ-Β1-0 506 282提出藉由噴霧乾燥由沸石及 10 %至3 0 %充當黏合劑之膠狀非晶形二氧化矽粒子製造4 〇 μηι至800 μηι之黏聚物。 為了獲得具有良好抗磨性且具有介於5〇 4!^與2〇〇 μηΐ2 間的平均尺寸之分子篩（此對於流體化床中之使用而言為 最佳的）’ FR 1 505 184及US 3 472 6U提出使用藉由喷霧 乾燥形成之二氧化矽-氧化鋁或高嶺土粒子，將其在大於 425°C之溫度下煅燒且使之經受可分為中溫老化階段及約 1 00 C結晶階段之苛性鹼分解以便使其轉化為沸石（尤其 A、X或Y沸石）。 轉化緩慢且為部分轉化，此使得該方法不經濟且長時間 却性驗處理存在危及粒子完整性之風險。 ί. 文獻US-A 1-2006/0 148642提出用於自煙霧移除c〇2之吸 附劑，其包含一或多種能夠形成碳酸鹽且因此滯留c〇2之 活性化合物、多孔載體及無機黏合劑。由該方法製造之吸 附劑為半球g ’多a載體僅佔黏#物之較小比例且藉由併 入氧化铭或矽酸鈣提供機械強度，該氧化紹或石夕酸鈣在鹼 性介質中之反應結束時形成極硬黏合劑。 US 5 856 264提出藉由噴霧乾燥由沸石與黏土之混合物 製造供雙層玻璃用之空心吸附劑黏聚物（空心微珠， Cen〇sPhere)。所要之效應為黏聚物中吸附材料比例之減小 及低填充密度。黏土狀非活性材料之量為至少2{)%。黏聚 物具有有限的機械強度以致於其不可量測，此如“行第 131945.doc 200911361 5 2至5 5行中所指示 製程。 此類黏聚物完全不適合用於動態吸附 對得到具有高沸石含量（根據锻燒等效物㈣，以質量 計通常大於观）、具有小於或等於Q6 _之尺寸（體積平 均直徑）且具有適用於吸附製 町I%、催化反應之良好機械強 度的二沸石為主之球型黏聚物存在未得到滿足之需求。 申π者已發現有可能克服先前技術中提及之缺點且藉由 喷霧乾燥經濟地製造具有高含量彿石活性物質之黏聚物， 其緻密、具機械抗性、具有儘可能接近球型之受控形能。 【發明内容】 t 除非另有說明，否則在下文中，所指之比例為重量比 例，其係針對作為基於95〇t：下進行之丨小時煅燒之烺燒等 效物的固體組分量測而得。 本發明係關於沸石黏聚物： •具有以質量計含量嚴格大於或等於70°/。、較佳大於或 等於80%且有利地為大於或等於9〇%之沸石，且含有 至多30%或較佳至多20%且有利地為至多1〇%之惰性 黏合劑（根據煅燒等效物測得），該惰性黏合劑包含黏 土或黏土混合物，較佳由黏土或黏土混合物組成； • 具有小於或專於600 μηι、較佳5 0 μηι至5 0 〇 pm、較佳 50 μιη至400 μιη、更佳50 4„1至25〇 μΐΏ範圍内之體積 平均直徑（D50); • 具有0,5 g/cm3至0.8 g/cm3範圍内之表觀密度； • 具有根據ASTM 7084-〇4標準測得之介於〇 5馗〜至] I3I945.doc 12 200911361 MPa範圍内、較佳介於0.75 MPa至2.5 MPa範圍内之堆 積壓碎強度（BCS); 具有85%至100%、較佳90%至ι00%範圍内之平均圓 度； •具有使得伸長率為〇%之粒子百分率在10至1〇〇且較佳 25至1〇〇之範圍内且伸長率小於1〇%之粒子百分率在 70至100且較佳8〇至100之範圍内的伸長率。
在本發明中，黏聚物包含有利地選自A沸石、八面沸 石、較佳Y、X、LSX、菱沸石及斜髮沸石之沸石或沸石混 合物。彿石有利地具有使用掃描電子顯微鏡（sem)測得之 包含0.5 μη與20 _之間 '較佳〇.5叫與1〇 _之間的晶體 尺寸。然而’雖然可觀察到尺寸小於〇 5 _之沸石，但其 不佔主導地位。 ^ 本發明之沸石黏聚物中所含之黏合劑包含(亦即，以... 為主）黏土或黏土混合物。 ,, 肩荨黏土較佳係選自高嶺土 (_η)、高嶺石(ka〇Hnite)、珍珠陶i、狄克石 (如kne)、埃洛石（hall〇ysite)、鎂紹海泡石、海泡石、蒙 脫:、膨潤土、伊利石⑽叫及/或偏 高嶺土及埃洛石。 m “自 人根據本發明之一特別較佳的態樣，㈣物中 口劑僅由-或多種黏土、較佳單—黏土組成。 物= 亦可包含-或多種相對於沸石黏聚 物之重$而s介於0與5重量。/。之 ' 之間、較佳介於0與0.5重量。 1於0與1重量％ 間的罝的其他組分。該等 131945.doc 200911361 其他組分通常為來自該等沸石黏聚物之合成的添加劑殘餘 物及其他助劑，諸如此後所述之彼等者。 該等組分之實例例如為煅燒後添加劑之灰分、二氧化矽 及其類似物。應瞭解，該等其他組分通常以殘餘物或痕量 物之狀態存在且不用於賦予本發明之沸石黏聚物任何黏= 或黏著特性。 ° 藉由篩分測定黏聚物之體積平均直徑⑴μ)。藉由稱重由 黏聚物自已知孔之漏斗自已知高度自由降落填充的給定量 測體積中所含之產物之量測定表觀密度。 如上所指示，本發明之沸石黏聚物之體積平均直徑 小於或等於600 μπι，較佳介於50 4„1與5〇〇 μπι之間，較佳 介於50 μιη與400 μπι之間。體積平均直徑介於5〇 &111與18〇 μηι之間的沸石黏聚物尤其更佳。根據另一態樣，體積平 均直徑介於25 0 μιη與400 μπι之間的沸石黏聚物較佳。 所選用於表徵黏聚物之機械強度之方法為ASΤΜ 〇 7084-04標準，其使得測定由長度小於或等於4 8 mm之珠 粒或擠出物組成之固體的堆積壓碎強度成為可能。利用活 塞對置放於具有已知内橫戴面之金屬圓柱體中之2〇 cm3. 聚物樣品逐步施加遞增力。 藉由筛分分離在各壓力步驟下所獲得之細粒且加以稱 重所使用之師網適合於具有小於1 〇〇〇 pm之尺寸之黏聚 物。200 μΐΏ、80 μπι及40 μηι之篩網係用於相應具有介於 500 μηι與1〇〇〇 μηι之間、介於18〇 之間及介於 5 0 μιη與1 80 μηι之間的平均尺寸之黏聚物。 131945.doc 14 200911361 ^示與施加於吸附床之力呈函數關係的所得細粒之累 、貝$的圖上’藉由内插施加於〇 5質量％累積細粒之負荷 且藉由用圓柱體之内橫截面之表面面積表示内插力來計算 應壓力（MPa)，從而求得堆積壓碎強度（Bcs)。 以百分率表示且在文獻中有時稱為"橢圓形狀因子"之伸 長率A係才艮據式A= i 〇〇(I-a/b)由粒子认b之慣量摘圓之長車由 與短軸之間的比率計算。對於球型粒子，伸長率等於〇;
對於偏離球型之形狀’其增加；且對於諸如纖維之伸長粒 子’其趨向於100。 以百分率表不之圓度係根據複雜過濾由内切於粒子且相 切於粒子輪廓之點的圓之分布力矩所算得。其代表粒子之 曲率半徑變化且反映磨擦過程中晶粒之成熟度。微觀粗糙 度比高度凸出之粗糙度更有意義。粒子形狀越接近於完美 球型’圓度越接近於100〇/〇。 本發明之目標亦為一種製造上述黏聚物之方法該方法 包含以下步驟： 17將一或多種粉末狀天然或合成沸石之微晶、至少一種 以黏土或黏土混合物為主之黏合劑、視情況使用之一 或多種有助於懸浮液之分散與維持之以煅燒等效物計 佔固體總質量之至多5%、較佳〇.1%至1%之添加劑（較 佳為有機添加劑）及視情況使用之以煅燒等效物計佔 固體總質量之至多5%、較佳佔該等固體總質量之i0/〇 至5 °/。的液體及/或固體二氧化石夕源混合且懸浮於水 中； 131945.doc 15 200911361 2/在110°C至30(TC範圍内、較佳13〇。〇至25〇(3(：範圍内之 入口 /m度下在熱氣體中藉由噴霧乾燥丨/中所獲得之懸 浮液而成形以製造球型黏聚物，視情況接著進行篩分 及/或旋流步驟； 3/在5GGT：至6GG°C範圍内之溫度下锻燒2/中所獲得之黏 聚物，視情況在此之前進行喷霧乾燥後之乾燥階段； 4/視情況使由3/所得之產物與驗性水溶液接觸，接著進 行洗滌；
D/ 丨月几使W或4/中所獲得之沸 全離子交換，接著洗滌之； 6/在200 C至咖它範圍内之溫度下乾燥且活化自步驟4, 或5/獲得之產物。
如上所指示，本發明之方法中所使用之沸石較佳選自A 满石、八面沸石’較佳Y、X、LSX、菱沸石及物弗石。
步驟"中所使用之濟石係呈粉末形狀且一 SEM測得介於〇.5與 、有使用 ㈣之間的晶體尺寸。㈣之間、較佳介㈣ 所使用之黏合劑和会 十、夕 或多種黏土且較佳由一或多 :組成，該(等)黏土較佳係選自高嶺土、高嶺石、珍= 狄克石、埃洛石、鎂銘海泡石、海泡石、蒙脫石 潤土、伊利石及/或偏$ 、膨 石。 戈偏-嶺土’較佳選自高嶺土及埃洛 曰在幫助懸浮液之分散與維持 劑(較佳為有機添蝴為熟習此項技術 131945.doc 200911361 里，且更尤其係選自陽離子、 活性劑分子。 科非離子或兩性界面 素及(但非詳盡地)甲基纖維素及其衍生物、木質 二::1:::酸及共聚物叛酸、其含胺衍生物及其 二二 録鹽、緩衝溶液。引入以锻燒等效 二t佔固體總質量的〇至5重量％、較佳〇1重量 之量的添加劑。 里里0 ί ^入之水量使得在使懸浮液達至9抓之溫度達】小時 後^乾殘餘物質係介於40%與6〇%之間，較佳介於观與 ^之間。當所引入之水量使得乾殘餘物質（固體）小於 4:時’例如當用大量水製備懸浮液時’所獲得之黏聚物 分緊實及/或緻密以展現合適之機械性質。 田所引入之水量使得乾殘餘物質（固體）超過60%時，例 如當用少量水製備懸浮液時，該懸浮液變得極黏稠或甚至 呈糊狀且無法再泵送或傳輸。
C 在授拌下進彳丁步驟"之混合及懸浮以便獲得—均勾懸浮 液’其可容易地被泵送且較佳未經高度傾析。混合物:組 刀可（例如）個別地或以於先前補充之水中或與有機界面活 性劑之混合物形式引入。 視情況將混合物保持授拌以免固體粒子沈降。必要時， 在噴霧乾燥之前過濾懸浮液。 —在混合物之組分中，有可能(但並非必需)添加如上所指 不之二氧切源。’然而，二氧切源之此添加未必較佳， 不然則僅以小比例（例如在以锻燒等效物計之固體之總質 131945.doc 200911361 量的0·1 %至2%、較佳0.1 %至1.5%範圍内）添加。 利用泵將自步驟1 /獲得之懸浮液送入喷霧乾燥器中，加 以喷霧且使之乾燥以形成具有介於4〇 μm與 600 μηι之間的 尺寸之球型粒子。熱氣體（例如乾燥空氣或氮氣）在一般介 於11〇t與3〇〇°C之間' 較佳在13〇°C至250。〇範圍内的溫度 下進入喷霧乾燥腔室。 熱氣體之溫度應加以設定以便使所製得之黏聚物充分乾 燥，以至於彼此不發生膠黏且自球型晶粒排出水同時保持
曰曰 其物理完整性，亦即，在水蒸汽極突然爆炸之效應下無 粒破裂或變成穿孔狀。 根據喷霧乾燥器之幾何結構及喷嘴之類型調節噴霧乾燥 條件。舉例而言’如書”Drying Handb〇〇k", κ
Masters 第 5版 ’ L〇ngman scientific & Technical，（1991) 所教示固體之含量及懸浮液之黏度、腔室及喷嘴中之懸 子液或耽體（右其為雙流體時）之流動速率及壓力使得調節 黏聚物之平均尺寸成為可能。 拘蒹謂乾燥器、較大尺寸之工業喷霧乾燥器之使用或 其他類型之喷霧嘴之使用不會脫離本發明之範嘴。 在步驟2/結束時’可藉由旋流及/或_分移除最細粒子 且/或藉由篩分移除過大粒子。 步驟2/之持續時間應使得在步驟2/結束時，黏聚 乾煉以至於彼迚尤欢a _ 71 1物… 自球型晶粒排出水同時保持
具物理完整性。 T 根據本發明之一變體 步驟2/中所獲得之黏聚物亦可根 I3J945.doc -18- 200911361 據熟習此項技術者已知之習 術諸如用星有$音〆 術！文精工處理，該等技 或具有不同配u u 驟/之〜合物）之組成及/ 个丨j配方之糊狀物塗佈。 (亦即步驟1/之混合物)之組成及/或具有不：=似於核心 的該等沸石黏聚物形成本發明®己之糊狀物 論形成本發明之另一目標。 了或缺的部分且就此而 通常在介於5〇0。(：與6〇〇。〇 均。除喷霧乾燥外，可能奸兄^度下切锻燒（步驟 外乾烨在"丰 π視L兄在此之前進行乾燥，該額 “在上述步驟2,與步驟3/之間進行。 (牛自步驟3/獲得之黏聚物經受於驗性水溶液 y 之處理：如國際中請案WO 1999/〇5〇63中所述， 該處理可⑽如）藉由熱浸潰於鹼金屬或鹼土金屬氣氧化物 之洛液中、較佳熱浸漬於氫氧化鈉溶液中或熱浸漬於氯氧 化鈉或虱乳化鉀之混合物中來進行，該溶液之濃度較佳大 於 0.5 Μ 。 繼此類處理後，且尤其當黏合劑係以高嶺土、高嶺石' 珍珠陶土、狄克石、埃洛石及/或偏高嶺土為主時，達成 料吸附而言為惰性之黏合劑至少部分轉化成對於吸附而 言具活性之物質。隨後一般用水洗滌黏聚物。 可視情況藉由在冷或熱狀態下與鹽溶液（例如鋰鹽、鈉 鹽、鉀鹽、鈣鹽及/或鋇鹽溶液）接觸使自步驟3/或4/獲得 之黏聚物經受所有或部分其陽離子之一或多種交換。離子 父換（步驟5/)之後為一般用水洗滌之步驟。 對自步驟4/及/或5/獲得之產物及/或黏聚物進行乾燥及 131945.doc 19 200911361 活化步驟6/。此乾燥及活化步驟之目的在於至少部分移除 沸石微晶中所存在之水，以賦予吸附劑習用性質。該步驟 通常在2〇0°C與600t之間進行。 本發明亦係關於以上所定義之沸石黏聚物在基於吸附之 分離製程中及在催化反應領域中的用途。 本發明之黏聚物尤其適用於就尺寸、均勻性及/或球型 而言之：態控制與沸石活性物質之高含量同樣重要的應用 及需要高機械破碎與磨擦強度及受控壓降之製程，尤其適 用於壓力調控型吸附製程。 由於本發明之黏聚物之無角、規則且球型的形態，因此 其可有利地用於控制待分離或純化之氣體或液體流之流動 很重要的任何分離製程中。 尤其可提及氣相壓力調控型吸附製程，諸如變壓吸附 (pressure swing adsorption)或 PSA 或者壓力參數泵送 (pressure parametric pumpingKppp(如"⑽叫㈣“⑽ adsorption processes", R.T. Yang, Butterworths, (1987)， 第6早第201至235頁中所述）、氣相及/或液相溫度調控型 吸附製程、無再生固定床吸附製程、藉由吸附自混合物中 移除之物質係利用第三組分（諸如溶劑）置換（尤其在模擬流 體化床技術中）之分離製程。 本發明之黏聚物尤其適於基於（例如）輔助呼吸用之氡氣 濃縮器中之極短循環的壓力調控吸附裝置。 根據另一態樣，本發明係關於一種固定吸附床，其可視 情況再生且包含至少一種本發明之沸石黏聚物。該固定床 131945.doc • 20· 200911361 有利地包含含有小於50 kg、較佳小於15 kg、較佳小於8 kg之量之沸石黏聚物的容器。有利地，固定吸附床含有小 於3 kg、較佳小於1 kg、較佳小於5〇〇 g之量的黏聚物。該 里一般大於l〇g，較佳大於25g，通常大於5〇呂。 、此類固定吸附床在輔助呼吸用之氧氣濃縮器、尤其移動 式、行動式或甚至攜帶型濃縮器中得到最有利的應用。 根據另一態樣，本發明係關於一種複合材料，其包含至 少一種本發明之沸石黏聚物及至少-種（例如）選自熱塑性 聚合物及熱固性聚合物之聚合物基質。本發明之複合物可 根據本身已知之任何方法獲得，該方法例如混合、化合、 乾摻合及其類似方法。 本發明之複合材料通常包含相對於複合物之總重量而言 為5重量。/。至95重量％、較佳20重量％至95重量％、較佳乃 重量％至95重量％之至少一種本發明之沸石黏聚物。 本發明之彿石黏聚物且尤其含有該等黏聚物之上述複合 /物係完全適合作為輔助呼吸用之氧氣濃縮器中之吸附組 根據本發明之一特別有利的態樣，沸石黏聚物、尤其含 有其之複合物構成拋棄式沸石吸附劑濾筒之活性物質:、； 濾筒可插入移動式、行動式或較佳攜帶型輔助呼吸用之： 氣濃縮器中。 风 、作為變體，拋棄式濾筒可另外包含或替代複合材料包人 以上所定義之沸石吸附劑固定床。 3 根據另—態樣，本發明係關於一種移動式、行動式、較 I31945.doc 200911361 佳攜帶型輔助呼吸用之氧氣濃縮器，其包含剛在發明内容 中所述之至少一種沸石黏聚物或至少一個固定吸附床或至 少一種複合材料或至少一個濾筒。 【實施方式】 對於以下實例，申請者使用一種喷霧乾燥器，其主要特 徵如下： 利用連接於一不鏽鋼腔室之頂部的外部混合式雙流體氣 動喷嘴喷霧懸浮液，其中該不鏽鋼腔室呈具有5·25 m之高 度及0.7 m之直徑之圓筒倉形式。熱氣體以開式循環方式 並流循環且藉由用於分配氣體之板分配於腔室之整個表面 上。熱氣體之流動稱呈湍流且利用通風機在腔室中維持微 小低壓。 其可在〇·1 MPa與0,6 MPa之間的壓力下及在〇 Nn^.h·1與 260 Nm .h 1之間的輸出量下利用。噴嘴之内徑為2 miT1。利 用偏心螺桿泵引入懸浮液且在0.1 MPa與2 MPa之間的壓力 下以介於5 L.h·1與25 L.h·1之間的流速進行喷霧。 藉由熟習此項技術者已知之方法評估黏聚物之物理性 質：藉由在95(TC下煅燒1小時之前及之後稱重來測定燒失 量。 藉由習知方法估算黏聚物之結晶度，該等方法諸如量測 杜比寧（Dubinin)體積（在77 K下液氮之吸附）或甲苯吸附值 (如專利申請案EP-A-1 116 691或專利US-B-6 464 756中所 述，甲苯在0.5之相對壓力及25。(：下暴露2小時後之吸附能 力）或水吸附值（如專利申請案EP-A-1 223 147中所述，在 131945.doc •22- 200911361 相對濕度等於50%之23±2°C密閉容器中滯留時間24小時後 的水吸附能力）。 根據杜比甯-雷杜舍科維奇（Dubinin-Radushkevich)方程 式計算杜比寧體積，此如Lowell等人在"Characterization of Porous Solids and Powders: Surface Area, Pore Size and Density” ’ 第 9 章 ’ "Micropore Analysis"，第 143-145 頁中 所述： , p f log V = log V〇 - D log— V P〇> 其使吸附材料中所吸附之氮氣體積v與相對壓力P/P〇相關 聯。體積VG為可冷凝於吸附材料之微孔中之氮蒸氣的最大 體積。其係以每公克吸附劑之氮蒸氣的立方公分數（cnl3) 表示（針對正常條件調節）。 隨後由氣體體積VG計算杜比寧體積，隨後換算為液體體 積.其係以每公克吸附劑之立方公分數（cm3)表示且對應 於可用於吸附之微孔體積。 \ i … 在量測之前，樣品在真空（P<5xl〇-6托，亦即6·7χ1〇-4
a)中50〇c下預處理12小時。隨後以]viicromeritics ASAP 2020 Μ型設備進行量測。藉助於介於〇〇1與1 之間至 少35點之壓力表繪製等溫線。在圖上繪製與（丨〇g(p/p〇))2呈 函數關係之log V值。杜比寧體積係由丫軸（1〇§(1}/15…2介於 =間（亦即’ 〇.〇39<Ρ/Ρ。復1}之點之線性回歸直線起點處 獲传。量測誤差為±0.003。 可藉由計算黏聚物之杜比寧體積與僅沸石粉末之杜比寧 131945.doc •23- 200911361 體積之比率來估算黏聚物之沸石（活性物質）含量。 掃描電子顯微鏡法允許觀察及目測評估黏聚物之形態。 基於視訊擷取及影像分析之形態量測法可獲取表示粒子 形態特徵之可量化參數。存在各種商業裝置：可提及以下 設備作為實例：來自Malvern之Morphologi G2、來自 Retsch 之 Camsizer、來自 Occhio 之 Alpaga 500 Nano，其描 述於網際網路頁面 www.malvern.com、www.retsch_ technology.com或 www.occhio.be上。 利用Alpaga 500 Nano設備，對針對⑺⑼。顆粒子測試的 各樣品執行擷取且計算各粒子之伸長率及圓度參數。 E. Pirard( 1993，University of Liege，第 25 3 頁）之標題為 ''Morphometrie euclidienne des figures planes. Applications ώ 1 ’analyse des materiaux granulaires" [Euclidean morphometry of plane figures. Applications to the analysis of granular materials]之博士論文中論述了用於其計算之數 學工具。標題為"The descriptive and quantitative representation of particle shape and morphology''之文獻可 以ISO/DIS 9276-6為參照來利用。 伸長率A係如以上所定義。圖1呈現對應於不同伸長率值 之9個粒子之投射陰影。 圓度係如以上所定義。圖2展示對應於不同圓度值之12 個粒子之投射陰影。 實例1(比較） 使用熟習此項技術者所知之技術，在實驗室中由含有 131945.doc -24- 200911361 8300 g(以锻燒等效物表示）Ds〇為2 _至5 _之沸石似粉 末、1 500 g高41 土（以炮燒等效物表示）、⑹g含有％質量 % SiOA以名稱KlebW 3〇出售之膠狀二氧化碎及適當量 之水之糊狀物利用連續操作之造粒盤形成黏聚物。 黏聚物因雪球效應而變大且一旦其達到所要〖寸即藉由 溢出且隨後篩分自造粒盤中分離。使細粒在造粒盤中再循 裱。以此方式，獲得具有藉由篩分確定等於6〇〇 之平均 尺寸之黏聚物。隨後將其在8〇t下乾燥且在55〇t下在通 風烘箱中活化2小時。 在黏聚結束時，將造粒盤之底部在8(rc下乾燥且隨後在 200 4爪與500 μηι之間加以篩分。藉由筛分，估算如此所選 之黏聚物之平均直徑為300 μιη。隨後將其在55〇π下在通 風烘箱中緞燒2小時。 圖3展示在掃描電子顯微鏡下獲取的如此所製備之6〇〇 μηι(圖3a)及300 μηι(圖3b)黏聚物之兩張像片。該等影像顯 不黏聚物具有角形狀且更甚地，觀察到300 μηι黏聚物為粉 狀。此外’ 300 μηι黏聚物之堆積壓碎強度僅為〇 2 Mpa， 而600 μπι黏聚物之堆積壓碎強度為丨8 MPa。 該實例顯示傳統造粒盤黏聚技術未使獲得具有接近於球 型之規則形態且在小粒度下具有合適機械強度之黏聚物成 為可能。 實例2(比較） 此處將Eirich混合機-造粒機用於黏聚。將87〇〇 g(以煅燒 等效物表示）尺寸為5 μηι至1〇 μιη且具有1±〇.〇3之Si/Al莫耳 131945.doc -25- 200911361 比之沸石LSX(簡稱為低二氧化梦χ)粉末與13〇〇 g埃洛石 (以煅燒等效物表示）混合。隨後經約3 〇分鐘逐步引入適量 水以形成糊狀物結塊。 隨後藉由在0.3 mm與0.6 mm之間篩分來選擇結塊且隨後 經由研磨盤研磨。藉由篩分，估算體積平均直徑為5〇〇 μηι。將黏聚物在8〇°C下乾燥且隨後在550〇C下在通風烘箱 中煅燒2小時。 如此所獲得之黏聚物之堆積壓碎強度為〇1 MPa，此係 不良的。圖4展示使用掃描電子顯微鏡獲取的所獲得之黏 聚物之像片。黏聚物具有不規則形狀。 實例3(根據US 5 856 264之比較實例） 藉由依次在去離子水中引入8000 g LSX沸石（以煅燒等 效物計）、2050 g埃洛石（以煅燒等效物計）及2〇〇 g作為添加 劑之含有30%水之羧甲基纖維素鈉製備懸浮液。調節所引 入之水之量以使懸浮液之燒失量為65%。懸浮液之固體含 量為35%。 在南剪切下將懸浮液保持攪拌3小時以使其均勻。接 著’利用粟以9 L.h 1之速率將其傳送至上述噴霧乾燥器 中，加以噴霧且在熱空氣中使其乾燥。懸浮液之黏度為 3 00 cP。並流循環之熱空氣之流速為2〇〇 Nm3.h-i且其入口 溫度為400°C。 送入喷嘴之空氣之壓力為3〇 kPa。將黏聚物收集於喷霧 乾燥塔之底部且使其在550它下在通風烘箱中活化2小時。 圖5展示使用掃描電子顯微鏡獲取的如此所獲得之體積 131945.doc -26· 200911361 平均直徑為1 8 0 μιη之黏聚物之影像。如此所製得之黏聚物 具有接近於球型之規則形態。儘管如此，像片展示存在如 文獻US 5 856 2 64中所述之空腔而且存在破裂。 表觀密度僅為0.47 g.cm·3。黏聚物之堆積壓碎強度實際 上不可罝測。將其估算為〇.〇2 MPa，此意謂黏聚物實際上 不具有機械強度且不適合用於動態吸附製程中。 實例4(本發明） 藉由依次在去離子水中引入8000 g LSX沸石（以煅燒等 〔效物計）、2000 g埃洛石（以煅燒等效物計）及2〇 §由汉讣坩&
Haas公司以名稱Acumer 93〇〇出售之聚羧酸酯型分散劑製 備懸浮液。調節所引入之水之量以使懸浮液之燒失量 48.30/〇。 ”'、 懸浮液之固體含量為5丨.7。/(^在高剪切下將懸浮液保持 授拌3小時且隨後利用果以5 Lh•，之速率傳送至喷霧乾燥 器，加以噴霧且在熱空氣中使其乾燥。懸浮液之黏度為^ P〇。噴霧腔室及噴霧喷嘴具有與實例3中相同之幾何社 構。 、、、。 並流循環之熱空氣之流速為23〇 Nm3上-丨且其入口溫声為 ' 2QGC。送人噴嘴之空氣之壓力為3G kPa。將黏聚物收集於 - 喷務乾燥塔之底部，藉由在18〇 μηι與500 μηι之間篩分進行 選擇且隨後在55(TC下在通風烘箱中活化2小時。 仃 如此所製得之黏聚物之體積平均直徑為310 μπι。圖6&及 圖6b展示使用掃描電子顯微鏡獲取之黏聚物之兩個影像。 其形態為規則的且為球型。歸因於水蒸汽之排出，現皆未 131945.doc •27- 200911361 觀察到如實例3中之破裂及空腔。 …黏聚物之杜比寧體積與起始LSX粉末之杜比寧體積之比 率等於0.8，此指示黏聚物中存在8〇%對於吸附而言具活性 之物貝。表觀密度為〇 6〇 g cm·3。堆積壓碎強度為1 3 MPa此使得黏聚物能夠在機械上承受使用動態吸附製程 之條件。 實例5 利用Alpaga 500 Nan〇設備對由CECA公司以名稱 51出售之體積平均直徑為62〇 μιη的以LSX沸石為主之黏聚 物、藉由篩分所選擇之3 1 5 μπι與63 0 μηι之間（d50 : 5 1 〇 μηι)的另一批次Nitr〇xy 51黏聚物、根據實例i由造粒盤製 備之黏聚物、根據實例2由混合機-造粒機製備之黏聚物及 根據實例4(發明）藉由噴霧乾燥製造之黏聚物執行形態量 測。 圖7呈現各樣品的粒子累積百分率與伸長率之函數關 係。 樣品a/ : Nitroxy 5 1黏聚物； 樣品b/:藉由篩分所選擇之315 μηι與63 0 μηι之間（D 50 : 5 1 0 μηι)的另一批次Nitroxy 51黏聚物； 樣品c/ :根據實例1 (比較）由造粒盤製造之黏聚物； 樣品d/ :根據實例2(比較）由混合機-造粒機製造之黏聚 物； 樣品e/ :根據實例4(發明）藉由噴霧乾燥製造之黏聚物。 超過80%的喷霧乾燥粒子具有小於10°/。之伸長率，而小 131945.doc -28- 200911361 於3 0°/。之由造粒盤或混合機-造粒機製造之粒子具有小於 1 0%之伸長率。經由比較，諸如Nitroxy 5 1之商業黏聚物 (樣品a)或藉由篩分所選擇之ο” 510 gmiNitroxy 51粒度 級黏聚物（樣品b)超過70%亦具有小於1 〇%之伸長率但其平 均尺寸較大。 圖8a及圖讣分別展示以上所定義之各樣品a/及b/及c/至e/ 的计异圓度值（以百分率表示）之分布與粒子尺寸之關係， 且圖9中展示其平均圓度值與粒子尺寸之關係。 商業黏聚物Nitroxy 51及藉由篩分Nitr〇xy 51所選擇之黏 聚物具有主要介於60%與85%之間的圓度值，平均圓度值 為約80%。 ，吧5倜-逯粒機獲得之黏聚物具有 〜w开匁平乂少尺丁 但具有不規則形態，對於大多數而言圓度值介於4〇%與 80%之間’平均圓度值為約6〇0/〇。 相反，藉由喷霧乾燥製造之黏聚物幾乎均具有介於跳 與麵之間的圓度值，平均圓度值接近於㈣，此展示立 幾乎為完美球型。 實例6(本發明） 基於實例4中所述之程序，藉由依次在去離子水中引入 讓gLSX沸石（以锻燒等效物計）、2_“ 等效物計）及20 g由R〇hm & HaasA ^ 瓜疋 A司以名稱Acumer 92 1 0 出σ之聚幾酸醋型分散劑製備懸浮液。 調節所引入之水之量以使懸 液之固體含量為54%。縣淳…堯失量為46%。懸浮 ‘…之黏度為"〇。喷霧 I31945.doc -29- 200911361 嘴中懸浮液之流速為7 L.h-i。喷霧乾燥腔室中並流循環之 熱空氣之流速為230 Nm3.!^1且其入口溫度為200°C。送入 噴嘴之空氣之壓力為58 kPa。 將黏聚物收集於噴霧乾燥塔之底部，藉由在丨8〇 )_1〇1與 500 μηι之間篩分進行選擇且隨後在55〇它下在通風烘箱中 活化2小時。 所形成之黏聚物緻密，呈球型，具機械抗性，活性物質 含量大於70%且尺寸小： • 如此所製得之黏聚物之體積平均直徑為330 μηι ;黏聚 物之杜比寧體積與起始LSX粉末之杜比寧體積之比率 4於0·8 ’此指示黏聚物中存在8〇%對於吸附而言具活 性之物質。 • 黏聚物之表觀密度為0.69 g.cm·3 ; •其堆積壓碎強度為1.0 MPa，此使得黏聚物能夠在機 械上承受使用動態吸附製程之條件； • 29 /(>之粒子具有等於0之伸長率；86%之粒子具有小於 10%之伸長率且平均圓度為96〇/〇。 實例7(本發明） 將100 g實例4之黏聚物浸沒於75〇 mL濃度為1〇〇 §1/1之 溫度被調節在98°C下的氫氧化鈉水溶液中。在輕微攪拌下 將系統之溫度維持3小時。 隨後用水洗滌黏聚物直至洗液之最終1?11值接近於1〇。將 黏聚物在8(TC下乾燥12小時且隨後在55〇t：下在通風烘箱 中煅燒2小時。利用黏聚物之杜比寧體積與起始粉末 131945.doc -30- 200911361 之杜比寧體積之比率估复沾站丄 估算的對於吸附而言具活性之物質之 含量為92%。 黏聚物之堆積壓碎強片望 3 又荨於M MPa。表觀密度等於0.58 g.cm.。形態特徵保持不變。 實例8(本發明） 對於1 0 0 g實例6中所劁Α ie之黏聚物，以與實例7中相同 之方式進行程序。利用逢 黏1物之杜比寧體積與起始LSX粉 末之杜比寧體積之比率估篡Aa f 千怙异的對於吸附而言具活性之物質 之3里為91%。黏聚物之堆積壓碎強度等於G.9 MPa。表觀 密度等於〇.62gCm·3。形態特徵保持不變。 表車乂各只例中所獲得之黏聚物之性質。僅根據本發 明之黏聚物同時具有高活性物質含量、大於G.5g.em-3之表 觀密度、使得其可用於動態吸附製程中之機械強度及接近 於球型之形態。 實例9(本發明） 根據實例4中所述之程序，藉由在去離子水中引入7咖 g沸石(以瓜埏等效物計）、3000 g埃洛石(以煅燒等效 物計）及20 g由Rohm & Haas公司以名稱Acu黯侧出售 之聚羧酸酯型分散劑製備懸浮液。 調節所引入之水之吾w+ 里以使懸汙液之燒失量為49.7%。懸 浮液之固體含量為5〇.3〇/。。 、懸浮液，黏度為12 Pq。噴霧乾燥噴嘴中懸浮液之流速 為5·5 ^―1 °喷霧乾燥腔室中並流循環之熱空氣之流速為 240 NmV且其人σ溫度為副。c。送入噴嘴之空氣之壓 131945.doc •31 - 200911361 力為28 kPa。將黏聚物收集於噴霧乾燥塔之底部，藉由在 180 μηι與400 μιη之間篩分進行選擇且隨後在55〇。〇下在通 風烘箱中活化2小時。 將100 g如此所獲得之黏聚物浸沒於750 mL濃度為1〇〇 g.L 1之溫度被調節在981：下的氫氧化鈉水溶液中。在輕微 攪拌下將系統之該溫度維持3小時。隨後用水洗滌黏聚物 直至洗液之最終pH值接近於1 〇。將黏聚物在8〇它下乾燥J 2 小時且隨後在5501：下在通風烘箱中煅燒2小時。 如此所製得之黏聚物之平均直徑為29〇 μιη。黏聚物之杜 比寧體積與起始LSX粉末之杜比寧體積之比率等於〇74， 此指示黏聚物中存在74%對於吸附而言具活性之物質。 表觀密度為0.51 g.cm_3。堆積壓碎強度為17 Mpa，此使 得黏聚物能夠在機械上承受使用動態吸附製程之條件。 25%之粒子具有等於0之伸長率；75%之粒子具有小於i〇〇乂 之伸長率且平均圓度為93〇/〇。 所形成之黏聚物緻密，呈球型，具機械抗性，活性物質 含量大於74%且尺寸小。 實例10(本發明） 重現實例4中所進行之實驗，但藉由篩分選擇8(M 80 μηι 之粒度級粒子。將所收集之黏聚物在55〇t下在通風烘箱 中煅燒2小時。 如此所製得之黏聚物之體積平均直徑為145 μΓη。黏聚物 之杜比寧體積與起始LSX粉末之杜比寧體積之比率等於 0.80 ’此指示黏聚物中存在8〇%對於吸附而言具活性之物 131945.doc -32- 200911361 質。 表觀密度為0.54 g.cm·3。堆積壓碎強度為丨〇5 Μρ&，此 使得黏聚物能夠在機械上承受使用動態吸附製程之條件。 15%之粒子具有等於〇之伸長率，8〇%之粒子具有小於 之伸長率且平均圓度為88%。 所形成之黏聚物緻密，呈球型，具機械抗性，活性物質 含量大於80%且尺寸小。 實例11(本發明） 根據實例4中所述之程序，用85〇〇 g呈鈉形式之A沸石 (以煅燒等效物計）、1500 g埃洛石（以煅燒等效物計）及2〇 g 由Rohm & Haas公司以名稱Acumer® 921〇出售之聚羧酸酯 型分散劑製備懸浮液。調節所引入之水之量以使懸浮液之 燒失量為47.2%。 懸浮液之固體含量為52.8%。懸浮液之黏度為4 p〇。喷 霧乾燥噴嘴中懸浮液之流速為6 L h-i。並流循環之熱空氣 之流速為150 Nm3.!!·1且其入口溫度g2〇〇t：。送入喷嘴之 空氣之壓力為56 kPa。 將黏聚物收集於噴霧乾燥塔之底部，藉由在8〇 ^1111與5〇〇 μηι之間篩分進行選擇且隨後在55〇。〇下在通風烘箱甲活化^ 小時。 所形成之黏聚物緻密，呈球型，具機械抗性，活性物質 含量大於80%且尺寸小： •如此所製得之黏聚物之體積平均直徑為24〇 μπι ; • 黏聚物之水吸附值與起始Α粉末之水吸附值之比率等 131945.doc -33- 200911361 於0.85，此指示黏聚物中存在85%對於吸附而言具活 性之物質； 〆 表械掛度為0.59 g.crrT3 ; •堆積壓碎強度為0.9 MPa，此使得黏聚物能夠在機械 上承受使用動態吸附製程之條件； • 34%之粒子具有等於〇之伸長率；83%之粒子具有小於 10%之伸長率且平均圓度為95%。 實例12(本發明） 重複實例11之實驗，唯一不同之處在於用84〇〇 g A沸石 (以煅燒等效物計）、1500 g埃洛石（以煅燒等效物計）、1〇〇 g(以煅燒等效物計）以名稱Klebosol® 3〇出售之膠狀二氧化 碎及20 g由R〇hm & Haas公司以名稱Acumer® 92 1 0出售之 聚羧酸酯型分散劑製備懸浮液。 其他參數保持不變。所形成之黏聚物具有與實例〗丨中相 同之性質，尤其相同的堆積壓碎強度·· 〇 9 MPa。存在小 比例之膠狀二氧化矽並未改良黏聚物之機械強度。 實例13(比較） 在約10公升水中引入1670 g埃洛石（以煅燒等效物計）。 在該pH=4.4之懸浮液中引入8330 g Y沸石及另外的約1〇公 升水。調節所引入之水之量以使懸浮液之燒失量為7〇0/〇。 懸浮液之固體含量為30%。根據實例4中所遵循之程 序’將懸浮液傳送至噴霧乾燥器中。噴霧乾燥喷嘴中懸浮 液之流速為6 L.h·1。並流循環之熱空氣之流速為〗5〇 Nm'h·1且喷霧乾燥器出口處之氣體溫度為1〇(rc。送入噴 131945.doc -34- 200911361 嘴之空氣之壓力為9kPa。 、κ物收集於噴霧乾燥$之底部，且P遺後在550t：下 在通風烘箱中活化2小時。 如此所獲得之黏聚物不成形且不具有機械強度。其堆積 ’強度為0· 1 MPa，此使得其在動態吸附製程中之使用 成為不可能。 ( 圖10展不在掃描電子顯微鏡下之黏聚物之影像。該等粒 子不為球型’大多數破裂且—些具有空腔。 實例14(本發明） A升水中引入1670 g埃洛石（以煅燒等效物計）及 g m & Haas公司以名稱Acumer⑧921〇出售之聚羧 酸'型：散劑中。隨後在黏土懸浮液中引入沸 石1即所引入之水之量以使懸浮液之燒失量為Η.2%。 懸浮液之固體会吾盔1 μ。。，, s里為44.8 /。。根據實例4中所遵循之程 序將心'予液傳送至噴霧乾燥器中。喷霧乾燥喷嘴中懸浮 液，机速為6 L.h。並流循環之熱空氣之流速為} 5〇
Nm.h且噴務乾燥器入口處之氣體溫度為1乃。卜送入嘴 嘴之空氣之壓力為19 kPa。 將黏聚物收集於噴霧乾燥塔之底部，且隨後在55〇。〇下 在通風烘箱中活化2小時。 圖11展示在掃描電子ai μ # ' 于倣鏡下之黏聚物之影像。其形態 為規則的且為球型。如竇如〗4 士 貫例14中，歸因於機械脆性及水蒸 汽之排出，未觀察到破裂或空腔。 所形成之黏聚物緻密，3社袖 呈球型’具機械抗性’活性物質 131945.doc -35- 200911361 含量大於80%且尺寸小： • 如此所製得之黏聚物之體積平均直徑為235 μηι ;黏聚 物之杜比寧體積與起始γ粉末之杜比寧體積之比率為 0.83 ’此指示黏聚物中存在83%對於吸附而言具活性 之物質； • 表觀密度為0.5 g.cm-3 ; • 堆積壓碎強度為0.5 MPa，此使得黏聚物能夠在機械 上承受使用動態吸附製程之條件； • 38%之粒子具有等於0之伸長率；89%之粒子具有小於 1 0°/。之伸長率且平均圓度為98〇/〇。 以下表1彙集以上各實例之黏聚物（包括樣品a/至e/)的各 種特徵。 表1 樣品或實例 實例S 樣品a/ 實例S 樣品b/ 實例1 樣品c/ 實例2 樣品d/ 實例3 實例4 樣品e/ 實例6 實例7 實例8 實例9 實例10 平均尺寸(μιη) 620 510 300 500 180 310 330 310 330 290 145 表觀#度 (g· cm'3) BCS(MPa) 0.62 2.1 0.60 1.7 0.68 0.2 0.66 〇 1 0.47 0.60 0.69 0.58 0.62 0.51 0.54 活性物質之含 量(％) - 83 87 U.U2 79 1.3 80 1.0 80 1.4 92 0.9 91 1.7 74 1.05 80 伸長率為〇% 之粒子％ 5 0.8 1.3 0.9 Γ 13 . 47 29 47 29 25 15 伸長率小於 10%之粒子％ 95 71 29 27 85 80 86 80 86 75 S0 平均園度(％) 75 79 58 55 94 96 94 96 93 88 【圖式簡單說明】 圖1展示對應於不同伸長率值之9個粒子之投射陰影。 圖2展示對應於不同圓度值之12個粒子之投射陰影。 圖3a及圖财別展示在掃描電子顯微鏡下獲取之6⑼叫 131945.doc -36- 200911361 及300 μΐΏ黏聚物的像片。 圖4展不使用掃描電子顯微鏡獲取的實例2令所獲得之黏 聚物的像片。 圖5展不使用掃描電子顯微鏡獲取的具有1 80 μηι之體積 平均直徑之黏聚物的影像。 圖6a及圖6b展示具有31〇㈣之體積平均直徑之黏聚物的 兩個掃描電子顯微鏡影像。 圖7展不各樣品a/至e/的粒子累積百分率與伸長率之函數 關係。 …圖及圖8b刀別展不各樣品&/至e/的計算圓度值（以百分 率表示）之分布與粒子尺寸之關係。 圖9展示各樣品3/至6/的平均圓度值與粒子尺寸之關係。 圖1〇展示在掃描電子顯微鏡下之黏聚物之影像。該等粒 子不為球型，大多數破裂且—些具有空腔。 圖11展示在掃描電子顯微鏡 為規則的且為球型。如實例i 4 之排出，未觀察到破裂或空腔 下之黏聚物之影像。其形態 ’歸因於機械脆性及水蒸汽 131945.doc •37-

Claims (1)

  1. 200911361 十、申請專利範圍： 1. 一種沸石黏聚物， • 具有以質量計含量嚴格大於或等於70%、較佳大於 或等於80%且有利地為大於或等於9〇%之沸石，且 3有至多30〇/〇或較佳至多20%且有利地為至多1 〇%之 惰性黏合劑（根據煅燒等效物所測得），該惰性黏合 劑包含黏土或黏土混合物，較佳由黏土或黏土混合 物組成； •具有小於或等於600 μιη、較佳50 μιη至500 μηι、較 佳50 μηι至4〇〇 μπι '更佳5〇 4爪至25〇 μηι範圍内之體 積平均直徑（D5Q); •具有Ο.5 g/cm3至〇·8 g/cm3範圍内之表觀密度； •具有根據ASTM 7084-04標準測得介於〇·5 Mpa至3 MPa範圍内、較佳介於〇.75 ]^1^至2.5厘以範圍内之 堆積壓碎強度（BCS); •具有85〇/°至WO%、較佳90%至1〇0%範圍内之平均圓 度； 具有使得伸長率為0%之粒子百分率在10至1〇〇且較 佳25至100之範圍内且伸長率小於1〇%之粒子百分率 在70至100且較佳80至1〇〇之範圍内的伸長率。 2.如請求項1之沸石黏聚物’其中該（等）彿石係選自a滞 石、八面沸石’較佳選自Y、x、LSX、菱沸石及斜髮沸 石。 3.如請求項1或2之沸石黏聚物，其中該黏合劑包含黏土或 131945.doc 200911361 黏土混合物且較佳由黏土或黏土混合物組成，該（等）黏 土係選自高嶺土（ka〇iin)、高嶺石（ka〇丨inite)、珍珠陶 狄克石（dickite)、埃洛石（haii〇ySite)、鎂銘海泡 石、海泡石、蒙脫石、膨潤土、伊利石（Ulite)及/或偏高 嶺土’更佳選自高嶺土及埃洛石。 4. 如請求項之沸石黏聚物，其具有介於5〇 ^^與“^ μΐΏ之間的體積平均直徑（〇一。 5. 如請求項1或2之沸石黏聚物，其具有介於25〇 ^⑺與々^ μΐΏ之間的體積平均直徑（Ds〇)。 6. —種經塗佈沸石黏聚物，其核心係由一或多種如請求項 1至5中任一項之沸石黏聚物組成且其外殼係由具有類似 於或不同於該核心之組成的糊狀物組成。 7. —種製造如請求項丨至5中任一項之黏聚物的方法，其特 徵在於其包含以下步驟： 1/將一或多種粉末狀天然或合成沸石之微晶、至少一 種以黏土或黏土混合物為主之黏合劑、視情況使用 之或夕種有助於懸浮液之分散與維持之以般燒等 效物計佔固體總質量之至多5%、較佳〇1%至1%之 添加劑（較佳為有機添加劑）及視情況使用之以煅燒 等效物計佔固體總質量之至多5%、較佳佔該等固體 總貝里之1 %至5%的液體及/或固體二氧化矽源混合 且懸浮於水中； 2/在11〇C至300°C範圍内、較佳13(rCi25(rc範圍内 之入口溫度下在熱氣體中藉由喷霧乾燥丨/中所獲得 131945.doc 200911361 l. 之懸浮液而成形以製造球型黏聚物，視情況接著進 行篩分及/或旋流步驟； 在_。(：至_。(：範圍内之溫度下锻燒財所獲得之 黏聚物，視情況在此之前進行噴霧乾燥後之乾燥階 段； 視情況使由3/所得之產物與鹼性水溶液接觸，接著 進行洗滌； 視情況使3/或4/令所獲得之彿石黏聚物進行部分或 完全離子交換’接著洗滌之； 在20(TC至600。〇範圍内之溫度下乾燥且活化自步驟 4/或5/獲得之產物。 :二21之方法’其中步驟17中所使用之該(等)彿石係 刀 > 狀且具有使用㈣測得介於0.5 _與2〇 間、較佳介於0.5 _與】〇μηι之間的晶體尺寸。 :種如請求項丨至6中任—項之黏聚物之用途 催化反應領域中。 ’、用於 10·-種如請求項】至6令任一項之黏聚物 分離氣體哎液髀沒*森丨 具係用於 胸/ 製程中，該等製程係諸如氣相屢力 調控型吸附製程、氣相或液相溫度調控型 再生固定床吸附製程、模擬流體化床分“王、無 用於補助吟吸用之氣氣濃縮器令。 且較佳 一種固定吸府戍 /、包含至少一種如請求@ 5 Λ a 項之沸石黏聚物。 至㈣任一 12.如請求仙之固定床，其包含小於50kg 私佳小於I 5 3/ 4/ 5/ 6/ 8. 9. 11 i31945.doc 200911361 較佳小於I kg、 g、較佳大於5 〇 kg、較佳小於8 kg、有利地為小於3 kg、 較幺小於500 g且大於10 g、較佳大於25 g之量的沸石黏聚物。 13.種複合材料，其包含至少 之沸石黏聚物及至少一種聚合物基質。 14· = 4求項13之複合材料，#包含相對於該複合物之總重 〇里而5為5重I %至95重量％、較佳重量％至％重量
    %、較佳75重量％至95重量％之至少一種本發明之 聚物。 15’ -種拋棄式沸石吸附劑濾筒，其包含至少一種如請求項 至6中任項之沸石黏聚物及/或如請求項丨3或丨4之複合 材料及/或如請求項Π或12之固定床。 種移動式、行動式 '較佳攜帶型輔助呼吸用之氧氣濃 縮器v、包s至少一種如請求項1至6中任一項之沸石黏 聚物或至少—個如請求項11或12中任-項之固定吸附床 或至少一種如請求項13或14中任一項之複合材料或至少 一個如請求項15之濾筒。 131945.doc
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