本發(fā)明屬于分子篩合成加工領(lǐng)域,具體涉及一種膨潤土合成5A型脫蠟分子篩的方法。
背景技術(shù):
分子篩是一種具有特殊孔道結(jié)構(gòu)的架狀硅鋁酸鹽晶體,由[SiO4]和[AlO4]四面體組成框架,具有均勻規(guī)整的孔道和內(nèi)部寬闊的空腔,在分子篩晶格中存在金屬離子(如鉀、鈉、鈣、銅等)以平衡硅鋁四面體中的多余負(fù)電荷,并起到調(diào)節(jié)分子篩孔徑大小的作用。
分子篩由于其獨(dú)特的吸附分離、離子交換性能及良好的化學(xué)穩(wěn)定性能等,作為吸附分離劑、干燥劑、無磷洗衣粉添加劑、催化劑等,廣泛應(yīng)用于石油、化工、食品、醫(yī)藥、機(jī)械、電子、航空等行業(yè)。統(tǒng)計(jì)表明,我國A型分子篩的市場需求每年約30萬噸,還以15~25%的速度增長。
4A型分子篩是一種具有等軸晶系六面體孔道結(jié)構(gòu)的架狀硅酸鹽晶體,理想化學(xué)式為Na12[Al12Si12O48]27H2O。4A型分子篩是鈉A型分子篩,它的孔道直徑約為0.4納米稱為4A型分子篩。鈉A型分子篩用氯化鈣交換后,它的孔徑直徑約為0.5納米稱為5A型分子篩,因此,5A型分子篩又稱CaA型分子篩,其組成為0.7CaO·0.3Na2O·Al2O3·2SiO2·4.5H2O,有效孔徑為0.5nm,比表面積大,熱穩(wěn)定性優(yōu)良,是一種優(yōu)良的選擇性吸附劑。它是在Ca2+鹽交換NaA沸石分子篩中的Na+,二次合成加工而成。因此,當(dāng)Ca2+進(jìn)入沸石骨架時(shí),Ca2+代替Na+占據(jù)八元環(huán)位置,使沸石窗口孔由0.4nm擴(kuò)大到0.5nm。5A型分子篩被廣泛應(yīng)用于工業(yè)吸附分離過程,進(jìn)行各種液體和氣體的分離或凈化。如在煉油過程中,5A型分子篩作為脫蠟的主要吸附劑,將石油餾分中正構(gòu)烷烴與非正構(gòu)烷烴分離。正構(gòu)烷烴分子臨界截面直徑4.9nm,而異正構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴的臨界截面直徑大于5nm。5A型分子篩用于石油脫硫,亦可作為催化劑應(yīng)用于某些擇形催化反應(yīng)。
A型分子篩的制備方法有多種,自70年代以來,傳統(tǒng)的工業(yè)制備分子篩的方法主要是以化學(xué)原料水熱合成方法為主。制備4A型分子篩的化學(xué)原料配比一般是Al2O3:SiO2:Na2O:H2O=1:2:2.78:185,傳統(tǒng)的工業(yè)合成用原料一般是以水玻璃、氫氧化鈉、氫氧化鋁。制備過程為:把水玻璃、氫氧化鈉、氫氧化鋁和偏鋁酸鈉(氫氧化鋁:氫氧化鈉的質(zhì)量比為1.2:1),按以上組成,在40℃以上,強(qiáng)烈攪拌下反應(yīng),生成凝膠,然后升溫至102℃左右靜態(tài)晶化4~6小時(shí),再經(jīng)過過濾、洗滌、烘干,得到4A型分子篩粉末。4A型分子篩用氯化鈣溶液進(jìn)行交換,當(dāng)鈣離子交換度達(dá)到75%以上就轉(zhuǎn)變成5A型分子篩,經(jīng)過洗滌、過濾、烘干,形成5A型分子篩原粉。
此外,以純化工原料合成沸石分子篩雖然工藝成熟、技術(shù)參數(shù)易于控制、合成產(chǎn)品質(zhì)量高,但原料來源有限,價(jià)格普遍較高,嚴(yán)重影響了沸石諸如在洗滌劑、飼料添加劑、農(nóng)藥化肥、涂料、廢水廢氣凈化處理等行業(yè)的大規(guī)模使用,也因?yàn)閮r(jià)格因素限制了在應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬,從而以廉價(jià)礦物原料為基礎(chǔ)的沸石人工合成成為誘人的發(fā)展方向。這些廉價(jià)礦物原料包括高嶺土、膨潤土、硅藻土等。
CN 102275950B公開了一種制備5A型沸石分子篩的方法,包括如下步驟:1)、高嶺土的煅燒:將云南臨滄軟質(zhì)高嶺土在550~700℃煅燒3~5小時(shí),得偏高嶺土;2)、4A型分子篩的制備;3)、5A沸石分子篩的制備:將4A型分子篩與CaCl2溶液在70~90℃條件下、在反應(yīng)釜中反應(yīng)3~5小時(shí),再經(jīng)冷卻、洗滌、過濾,過濾所得濾餅于90~100℃干燥2~4小時(shí),獲得5A沸石分子篩。該方法制備出的5A沸石分子篩的鈣離子交換量大,5A沸石分子篩性能良好。CN 1350053A報(bào)道是一種用鋁廠廢堿液和高嶺土合成洗滌劑用4A型分子篩的方法。它是用鋁廠電化學(xué)處理鋁型材產(chǎn)生的廢堿液和低品位的氫氧化鋁、高嶺土加堿活化燒結(jié)然后再經(jīng)過粉碎配膠、水熱晶化、洗滌、過濾、干燥等工藝合成4A型分子篩。CN 100429149C報(bào)道了用高嶺土噴霧微球晶化合成含NY分子篩的方法。它的制備方法是;在精制高嶺土中加入功能組分、用純凈水經(jīng)過噴霧干燥得到高嶺土微球、再經(jīng)過焙燒與導(dǎo)向劑混合、水熱晶化、過濾、洗滌、干燥、活化、得到含NaY晶體的分子篩。
上述合成分子篩的生產(chǎn)方法存在一些問題:(1)用化學(xué)原料合成分子篩的成本較高;(2)優(yōu)質(zhì)的高嶺土一般用于陶瓷行業(yè)價(jià)格較高,用高嶺土生產(chǎn)高質(zhì)量的分子篩成本和用化學(xué)原料生產(chǎn)分子篩的原料成本相當(dāng),如果采用質(zhì)量較差的高嶺土生產(chǎn)分子篩質(zhì)量又難以保證。
膨潤土是一種以蒙脫石為主的天然粘土礦,又名膨土巖、斑土巖,是具有少量堿和堿金屬含水層狀硅鋁酸鹽礦物,它的化學(xué)成分主要是二氧化硅和三氧化二鋁,并含有少量的鈣、鎂、鐵,膨潤土的顏色一般為白、灰白、灰黃、靑灰等顏色,有石蠟狀光澤,我國膨潤土儲量在世界上排名第一,總儲量占世界60%以上,共約60億噸,分布26個省,膨潤土的年產(chǎn)量和出口居世界前列,一般做為粘合劑用于鑄造模具成型、冶金礦粉成球、鉆井泥漿、生產(chǎn)活性白土用于油脂脫色、建材涂料等領(lǐng)域,雖然產(chǎn)量很大,但產(chǎn)品價(jià)格不高,利用天然礦物膨潤土合成A型分子篩不僅能夠解決市場對A型分子篩的需求,而且能夠降低生產(chǎn)材料成本,開拓膨潤土的應(yīng)用領(lǐng)域,為社會創(chuàng)造巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。
CN 104628009A公開了一種膨潤土合成5A型脫蠟分子篩的方法,包括以下步驟:膨潤土的活化、膨潤土的提純、4A型分子篩的合成、5A型分子篩的合成和脫蠟分子篩的合成,其采用廉價(jià)原料膨潤土,所合成的分子篩產(chǎn)率高,質(zhì)量穩(wěn)定,生產(chǎn)成本低,制備過程易于控制,對環(huán)境無污染,適宜于大規(guī)模生產(chǎn)。但是,生產(chǎn)出的5A型脫蠟型分子篩的正庚烷吸附量仍低于20%,脫蠟效率低于98%。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是,針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種原料成本低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的以膨潤土為原料合成晶化出4A型分子篩再通過鈣離子交換、膠合成型等生產(chǎn)5A型脫蠟分子篩的方法,既降低了分子篩的生產(chǎn)成本,又提高了膨潤土的附加值,得到的5A型脫蠟型分子篩的正庚烷吸附量高于25%,脫蠟效率大于98.5%。
為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種膨潤土合成5A型脫蠟分子篩的方法,包括以下步驟:
第一步:膨潤土的活化:將干燥的膨潤土破碎,放入焙燒爐中進(jìn)行焙燒,將焙燒后的膨潤土研磨成325目以下的膨潤土粉末;
第二步:膨潤土的表面改性:使用氧化石墨烯的乙醇溶液對膨潤土超聲進(jìn)行表面改性;
第三步:膨潤土的提純:把超聲后的膨潤土進(jìn)行干燥并研磨后,將得到的膨潤土粉末加入到含有鹽酸溶液的提純池中,攪拌反應(yīng)0.5~2小時(shí);反應(yīng)結(jié)束后,過濾、洗滌,直至洗滌水中不含氯離子時(shí)取出膨潤土濾餅,并對膨潤土濾餅干基各主要成分的含量進(jìn)行測定和分析;
第四步:4A型分子篩的合成:將分析后的膨潤土濾餅加入到氫氧化鈉溶液中攪拌,使濾餅混合均勻,升溫到40℃以上,再加入偏鋁酸鈉溶液,攪拌30~50分鐘,然后升溫到40~60℃,恒溫靜置老化30~50分鐘;老化結(jié)束后,攪拌升溫到100~102℃,靜置晶化;晶化反應(yīng)結(jié)束后,進(jìn)行沉降分離,得到4A型分子篩,回收母液,在下一次晶化反應(yīng)時(shí)循環(huán)使用;
第五步:5A型分子篩的合成:對4A型分子篩進(jìn)行3~5次洗滌,洗滌到pH=10時(shí)放出洗滌水;接著加入氯化鈣溶液進(jìn)行離子交換,當(dāng)交換度達(dá)到75%以上時(shí),進(jìn)行洗滌、烘干,得到5A型分子篩原粉;
第六步:脫蠟分子篩的合成:5A型分子篩原粉經(jīng)過膠合成型、干燥、活化,得到5A型脫蠟分子篩。
優(yōu)選地,所述膨潤土為南陽白色膨潤土,所述膨潤土化學(xué)組分的質(zhì)量百分含量分別為:SiO2 62.5%,Al2O3 21.3%,MgO 0.72%,CaO 0.93%,F(xiàn)eO 0.004%,K2O 0.002%,其余為雜質(zhì)。
優(yōu)選地,所述第一步中,所述焙燒是在550℃~620℃的溫度下焙燒2~4小時(shí)。
優(yōu)選地,所述氧化石墨烯的乙醇溶液中,氧化石墨烯的含量為5-10mg/L,余量為乙醇。氧化石墨烯的含量例如可為5mg/L、6mg/L、6.5mg/L、7mg/L、8mg/L、9mg/L或10mg/L等。
優(yōu)選地,所述第二步中,所述超聲的時(shí)間為0.5-2h,例如可為0.5h、1h、1.2h、1.5h或2h等。
優(yōu)選地,所述第四步中,所述4A型分子篩的組分摩爾比為Al2O3:SiO2:Na2O:H2O=0.8~1:2:2.0~3.0:160~200。
優(yōu)選地,所述第四步中,所述靜置晶化是每隔1小時(shí)攪拌5~10分鐘,晶化溫度為100~102℃,晶化時(shí)間為4~6小時(shí)。
優(yōu)選地,所述第五步中,所述離子交換是在60~80℃的溫度下交換40~100分鐘。
下面結(jié)合反應(yīng)原理對本發(fā)明的有益效果做如下闡述:
①本發(fā)明中所用膨潤土的純度高(白度80~90,含鐵的質(zhì)量百分含量為0.003~0.15%),原料豐富。膨潤土售價(jià)僅為高嶺土的1/3~1/8。利用膨潤土合成A型分子篩,合成原料不再需要硅源,且提供了22%左右的鋁源,大大節(jié)省了原材料成本,使得合成脫蠟分子篩的成本大大降低,并為膨潤土資源的開發(fā)利用開辟了新途徑;
②本發(fā)明的反應(yīng)原理為:通過焙燒,破壞膨潤土的原有結(jié)構(gòu),形成非晶態(tài)物質(zhì),以增加反應(yīng)活性和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變活性;本發(fā)明通過使用氧化石墨烯的乙醇溶液對膨潤土超聲進(jìn)行表面改性,使氧化石墨烯層包裹在膨潤土的表面,提升了與其他材料的相容性,有利于提高最終得到的產(chǎn)物5A型脫蠟型分子篩的正庚烷吸附量以及脫蠟效率,正庚烷吸附量高于20%,脫蠟效率大于98.5%;通過酸性溶液除去膨潤土原料中的微量鈣鎂鐵離子,不僅提高了膨潤土原料的純度,還進(jìn)一步打破了膨潤土的晶格結(jié)構(gòu),提高了膨潤土的反應(yīng)活性;再用氫氧化鈉和氫氧化鋁制備的偏鋁酸鈉溶液補(bǔ)充合成A型分子篩結(jié)構(gòu)需要的Al2O3、Na2O、H2O,并形成高的堿度;在高堿度體系中進(jìn)行水熱處理,從而使膠體混合物中的硅氧四面體和鋁氧四面體進(jìn)行重組,首先形成由硅氧四面體和鋁氧四面體組成的四元環(huán)、六元環(huán)結(jié)構(gòu),并進(jìn)而演變?yōu)棣粱\和β籠,相互套構(gòu)成、長大為A型分子篩;
③膨潤土的焙燒溫度為550℃~620℃,遠(yuǎn)低于高嶺土的活化溫度(800℃),節(jié)省能源,降低生產(chǎn)成本;
④利用膨潤土合成4A型分子篩,結(jié)晶度高達(dá)95%以上;而且所合成的分子篩質(zhì)量穩(wěn)定;
⑥制備過程對環(huán)境無污染,適宜于大規(guī)模生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
為了更詳細(xì)地進(jìn)一步闡明而不是限制本發(fā)明,給出下列實(shí)施例。
本發(fā)明膨潤土合成5A型脫蠟分子篩的方法,可按以下步驟進(jìn)行:
第一步:膨潤土的活化:把干燥的膨潤土原料破碎到5厘米以下的塊狀或粗粉后放進(jìn)焙燒爐,在550℃~620℃的溫度下焙燒2~4小時(shí);用雷蒙磨或球磨機(jī)將焙燒后的膨潤土研磨成325目以下的膨潤土粉末;
第二步:膨潤土的表面改性:使用氧化石墨烯的乙醇溶液對膨潤土超聲0.5-2h進(jìn)行表面改性,其中,氧化石墨烯的濃度為5-10mg/L。
第三步:膨潤土的提純:把超聲后的膨潤土進(jìn)行干燥并研磨后,將得到的膨潤土粉末加入到含有鹽酸溶液的提純池中,攪拌反應(yīng)0.5~2小時(shí),除去原料中的雜質(zhì);將提純后的膨潤土原料用板框壓濾機(jī)過濾、洗滌,直至洗滌水中不含氯離子時(shí)取出膨潤土濾餅,并對膨潤土濾餅干基各主要成分的含量進(jìn)行測定和分析;
第四步:4A型分子篩的制備:以晶化反應(yīng)混合物的組分摩爾比為Al2O3:SiO2:Na2O:H2O=0.8~1:2:2.0~3.0:160~200分別計(jì)算氫氧化鈉、偏鋁酸鈉和膨潤土的用量比例;將分析后的膨潤土濾餅加入到氫氧化鈉溶液中攪拌,使濾餅混合均勻,升溫到40℃以上,再加入偏鋁酸鈉溶液攪拌30~50分鐘,然后升溫到40~60℃,恒溫靜置老化30~50分鐘,老化結(jié)束后,攪拌升溫到100~102℃,恒溫靜置晶化4~6小時(shí),每隔1小時(shí)攪拌5~10分鐘,晶化反應(yīng)結(jié)束后,進(jìn)行沉降分離,得到4A型分子篩,回收母液,在下一次晶化反應(yīng)時(shí)循環(huán)使用;
第五步:5A型分子篩的制備:對4A型分子篩進(jìn)行3~5次洗滌,洗滌到pH=10時(shí)放出洗滌水;接著加入氯化鈣溶液在60~80℃的溫度下交換40~100分鐘,當(dāng)交換度達(dá)到75%以上時(shí),進(jìn)行洗滌、烘干,得到5A型分子篩原粉;
第六步:脫蠟分子篩的制備:5A型分子篩原粉經(jīng)過膠合成型、干燥、活化、包裝,得到5A型脫蠟分子篩,活化溫度控制在550~620℃。
實(shí)施例一
本發(fā)明所用膨潤土為南陽白色膨潤土,該膨潤土的化學(xué)組分質(zhì)量百分含量為:SiO2 62.5%,Al2O3 21.3%,MgO 0.72%,CaO 0.93%,F(xiàn)eO 0.004%,K2O 0.002%,其余為雜質(zhì)。
第一步:物料的準(zhǔn)備
①膨潤土的活化與提純:把干燥的膨潤土原料破碎到5厘米以下的塊狀或粗粉,取膨潤土顆粒1000重量份置于焙燒爐中,在550℃~620℃條件下焙燒2~4小時(shí),得到活化膨潤土;用雷蒙磨將活化膨潤土磨成325目以下的膨潤土粉末;使用氧化石墨烯的乙醇溶液對膨潤土超聲0.5h,其中氧化石墨烯的濃度為10mg/L,余量為乙醇;然后進(jìn)行膨潤土的提純:把超聲后的膨潤土進(jìn)行干燥并研磨后,在玻璃鋼酸化池中加水3500重量份,在攪拌下加入850重量份膨潤土粉,攪拌40分鐘形成膨潤土漿液;加入鹽酸溶液100重量份,攪拌,酸化提純0.5~2小時(shí),除去原料中的雜質(zhì);把酸化后的膨潤土漿液用板框壓濾機(jī)過濾,并用水洗滌到不含氯離子,取出濾餅,并對膨潤土濾餅干基各主要成分的含量進(jìn)行測定和分析;
經(jīng)過分析濾餅含水40%,提純后的膨潤土干基各主要成分的質(zhì)量百分含量分別是:SiO2 64.3%、Al2O3 20.5%、MgO 0.02%、CaO 0.03%、FeO 0.002%,其余為雜質(zhì),備用。
②偏鋁酸鈉的制備:取32%(質(zhì)量/體積)的液體氫氧化鈉(工業(yè)品)2500升,加入反應(yīng)釜中升溫到100℃,在攪拌下緩慢加入氫氧化鋁1200重量份(工業(yè)品),并攪拌升溫至102~106℃,使固體氫氧化鈉充分溶解后停止升溫,再加水300升,當(dāng)溫度降到60~90℃時(shí)過濾得到清澈的偏鋁酸鈉溶液,經(jīng)過分析偏鋁酸鈉溶液中三氧化二鋁和氫氧化鈉的濃度分別是:c(Al2O3)=254g/L、c(NaOH)=196g/L,備用。
③氫氧化鈉溶液的分析:用工業(yè)級液體氫氧化鈉,經(jīng)過分析NaOH的濃度為391g/L。
第二步:4A型分子篩的合成
先在3000L的不銹鋼反應(yīng)釜中,加水1930L,加工業(yè)級液體氫氧化鈉376L,在攪拌下加入膨潤土濾餅600重量份,攪拌40分鐘,使膨潤土濾餅和水充分混合,并升溫到40℃以上,在強(qiáng)烈攪拌下加入偏鋁酸鈉溶液410L,液體氫氧化鈉溶液形成膠體溶液,繼續(xù)攪拌30分鐘使之分散均勻,該反應(yīng)混合物的化學(xué)組分摩爾比為:Al2O3:SiO2:Na2O:H2O=1:2:2.7:165~200,控制物料總含量為0.34摩爾;當(dāng)膠體溶液分散均勻后,攪拌升溫至60℃后,停止攪拌,靜置老化40分鐘,再攪拌升溫到100~102℃,恒溫靜置晶化5小時(shí),每隔1小時(shí)攪拌5~10分鐘,晶化反應(yīng)結(jié)束后,進(jìn)行沉降分離,得到4A型分子篩,回收母液,在下一次晶化反應(yīng)時(shí)循環(huán)使用;
第三步:5A型分子篩的合成
對4A型分子篩進(jìn)行4次洗滌,洗滌到pH=10時(shí)放出洗滌水;然后加入0.4摩爾的氯化鈣溶液在70℃溫度下攪拌交換60分鐘,經(jīng)過3次洗滌、過濾、干燥得到5A型分子篩原粉;
第四步:5A脫蠟分子篩的合成
用5A型分子篩原粉和20%的硅鋁膠充分混合,加水用成型機(jī)做成條形或球形的5A型分子篩顆粒,經(jīng)過110℃干燥、再在550℃溫度下恒溫活化2小時(shí),經(jīng)包裝,得到5A型脫蠟分子篩。
經(jīng)過分析得到,生產(chǎn)出的5A型脫蠟型分子篩的正庚烷吸附量達(dá)到22.6%,脫蠟效率達(dá)到98.7%。
實(shí)施例二
①膨潤土的活化與提純:把干燥的膨潤土原料破碎到5厘米以下的塊狀或粗粉,取膨潤土顆粒1000重量份置于焙燒爐中,在550℃~620℃條件下焙燒2~4小時(shí),得到活化膨潤土;用雷蒙磨將活化膨潤土磨成325目以下的膨潤土粉末;使用氧化石墨烯的乙醇溶液對膨潤土超聲2h,其中氧化石墨烯的濃度為5mg/L,余量為乙醇;然后進(jìn)行膨潤土的提純:把超聲后的膨潤土進(jìn)行干燥并研磨后,在玻璃鋼酸化池中加水3500重量份,在攪拌下加入850重量份膨潤土粉,攪拌40分鐘形成膨潤土漿液;加入鹽酸溶液100重量份,攪拌,酸化提純0.5~2小時(shí),除去原料中的雜質(zhì);把酸化后的膨潤土漿液用板框壓濾機(jī)過濾,并用水洗滌到不含氯離子,取出濾餅,并對膨潤土濾餅干基各主要成分的含量進(jìn)行測定和分析;
經(jīng)過分析濾餅含水40%,提純后的膨潤土干基各主要成分的質(zhì)量百分含量分別是:SiO2 64.3%、Al2O3 20.5%、MgO 0.02%、CaO 0.03%、FeO 0.002%,其余為雜質(zhì),備用。
②偏鋁酸鈉的制備:取32%(質(zhì)量/體積)的液體氫氧化鈉(工業(yè)品)2500升,加入反應(yīng)釜中升溫到100℃,在攪拌下緩慢加入氫氧化鋁1200重量份(工業(yè)品),并攪拌升溫至102~106℃,使固體氫氧化鈉充分溶解后停止升溫,再加水300升,當(dāng)溫度降到60~90℃時(shí)過濾得到清澈的偏鋁酸鈉溶液,經(jīng)過分析偏鋁酸鈉溶液中三氧化二鋁和氫氧化鈉的濃度分別是:c(Al2O3)=254g/L、c(NaOH)=196g/L,備用。
③氫氧化鈉溶液的分析:用工業(yè)級液體氫氧化鈉,經(jīng)過分析NaOH的濃度為391g/L。
第二步:4A型分子篩的合成,
先在3000L的不銹鋼反應(yīng)釜中,加水1930L,加工業(yè)級液體氫氧化鈉376L,在攪拌下加入膨潤土濾餅600重量份,攪拌40分鐘,使膨潤土濾餅和水充分混合,并升溫到40℃以上,在強(qiáng)烈攪拌下加入偏鋁酸鈉溶液410L,液體氫氧化鈉溶液形成膠體溶液,繼續(xù)攪拌50分鐘使之分散均勻,該反應(yīng)混合物的化學(xué)組成為:Al2O3:SiO2:Na2O:H2O=0.8:2:3.0:160~200,控制物料總含量為0.32摩爾;當(dāng)膠體溶液分散均勻后,在攪拌條件升溫至40℃后,停止攪拌靜置老化50分鐘,再攪拌升溫到100~102℃,恒溫靜置晶化4小時(shí),每隔1小時(shí)攪拌5~10分鐘,晶化反應(yīng)結(jié)束后,進(jìn)行沉降分離,得到4A型分子篩,回收母液,在下一次晶化反應(yīng)時(shí)循環(huán)使用;
第三步:5A型分子篩的合成
對4A型分子篩進(jìn)行5次洗滌,洗滌到pH=10時(shí)放出洗滌水;然后加入0.4摩爾的氯化鈣溶液在60℃溫度下攪拌交換100分鐘,經(jīng)過3次洗滌、過濾、干燥得到5A型分子篩原粉;
第四步:5A脫蠟分子篩的合成
在620℃溫度下恒溫活化2小時(shí)。
經(jīng)過分析得到,生產(chǎn)出的5A型脫蠟分子篩的正庚烷吸附達(dá)到23.5%,脫蠟效率達(dá)到99.1%。
實(shí)施例三
①膨潤土的活化與提純:把干燥的膨潤土原料破碎到5厘米以下的塊狀或粗粉,取膨潤土顆粒1000重量份置于焙燒爐中,在550℃~620℃條件下焙燒2~4小時(shí),得到活化膨潤土;用雷蒙磨將活化膨潤土磨成325目以下的膨潤土粉末;使用氧化石墨烯的乙醇溶液對膨潤土超聲1h,其中氧化石墨烯的濃度為8mg/L,余量為乙醇;然后進(jìn)行膨潤土的提純:把超聲后的膨潤土進(jìn)行干燥并研磨后,在玻璃鋼酸化池中加水3500重量份,在攪拌下加入850重量份膨潤土粉,攪拌40分鐘形成膨潤土漿液;加入鹽酸溶液100重量份,攪拌,酸化提純0.5~2小時(shí),除去原料中的雜質(zhì);把酸化后的膨潤土漿液用板框壓濾機(jī)過濾,并用水洗滌到不含氯離子,取出濾餅,并對膨潤土濾餅干基各主要成分的含量進(jìn)行測定和分析;
經(jīng)過分析濾餅含水40%,提純后的膨潤土干基各主要成分的質(zhì)量百分含量分別是:SiO2 64.3%、Al2O3 20.5%、MgO 0.02%、CaO 0.03%、FeO 0.002%,其余為雜質(zhì),備用。
②偏鋁酸鈉的制備:取32%(質(zhì)量/體積)的液體氫氧化鈉(工業(yè)品)2500升,加入反應(yīng)釜中升溫到100℃,在攪拌下緩慢加入氫氧化鋁1200重量份(工業(yè)品),并攪拌升溫至102~106℃,使固體氫氧化鈉充分溶解后停止升溫,再加水300升,當(dāng)溫度降到60~90℃時(shí)過濾得到清澈的偏鋁酸鈉溶液,經(jīng)過分析偏鋁酸鈉溶液中三氧化二鋁和氫氧化鈉的濃度分別是:c(Al2O3)=254g/L、c(NaOH)=196g/L,備用。
③氫氧化鈉溶液的分析:用工業(yè)級液體氫氧化鈉,經(jīng)過分析NaOH的濃度為391g/L。
第二步:4A型分子篩的合成中,
先在3000L的不銹鋼反應(yīng)釜中,加水1930L,加工業(yè)級液體氫氧化鈉376L,在攪拌下加入膨潤土濾餅600重量份,攪拌40分鐘,使膨潤土濾餅和水充分混合,并升溫到40℃以上,在強(qiáng)烈攪拌下加入偏鋁酸鈉溶液410L,液體氫氧化鈉溶液形成膠體溶液,繼續(xù)攪拌40分鐘使之分散均勻,該反應(yīng)混合物的化學(xué)組成為:Al2O3:SiO2:Na2O:H2O=0.9:2:2:160~200,控制物料總含量為0.32摩爾;當(dāng)膠體溶液分散均勻后,在攪拌條件升溫至50℃后,停止攪拌靜置老化30分鐘,再攪拌升溫到100~102℃,恒溫靜置晶化6小時(shí),每隔1小時(shí)攪拌5~10分鐘,晶化反應(yīng)結(jié)束后,放料得到4A型分子篩;
第三步:5A型分子篩的合成
對4A型分子篩進(jìn)行3次洗滌,洗滌到pH=10時(shí)放出洗滌水;然后加入0.4摩爾的氯化鈣溶液在80℃溫度下攪拌交換40分鐘,經(jīng)過3次洗滌、過濾、干燥得到5A型分子篩原粉;
第四步:5A脫蠟分子篩的合成
在580℃溫度下恒溫活化2小時(shí)。
經(jīng)過分析得到,生產(chǎn)出的5A型脫蠟分子篩的正庚烷吸附量達(dá)到24.9%,脫蠟效率達(dá)到99.2%。
申請人聲明,本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)方法,但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)方法,即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)方法才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了,對本發(fā)明的任何改進(jìn),對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等,均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。