[发明专利]低钾型3A沸石分子筛及其制备方法有效
申请号: | 201310131306.6 | 申请日: | 2013-04-16 |
公开(公告)号: | CN103159226A | 公开(公告)日: | 2013-06-19 |
发明(设计)人: | 刘昂峰 | 申请(专利权)人: | 淄博绿能化工有限公司 |
主分类号: | C01B39/14 | 分类号: | C01B39/14 |
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地址: | 255088 山东省淄博*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 低钾型 分子筛 及其 制备 方法 | ||
技术领域
本发明是一种低钾型3A分子筛及其制备方法,属于A型沸石分子筛的制备和处理方法。
背景技术
沸石分子筛具有规整的空间网络结构、良好的稳定性和孔道结构的可调节性,作为吸附剂和催化剂材料在石油加工、化学工业、冶金工业、建材行业、环境保护产业及其他高新技术领域得到了广泛应用。
沸石分子筛均匀的空隙结构主要来自于结晶型的硅铝酸盐,其空间网络结构由硅氧四面体单元[SiO4]和铝氧四面体单元[AlO4]交错排列而成。分子筛结构中含有大量的结晶水,在加热过程中,由于失去结晶水而形成许许多多大小不同的空腔,空腔之间又有许许多多直径相同的微孔相连通,形成的均匀直径为分子大小的孔道,因此,能将直径大于孔道直径的分子排斥在外,分子筛由此得名。分子筛的空间结构赋予分子筛选择吸附、催化和离子交换三大特殊性能。
现有技术中的3A分子筛型材是由4A沸石分子筛在一定的水热液态条件下经过钾离子交换而得,在钾离子交换前已经是4A分子筛复合材料型材的情况下,将该型材经过水热液态钾离子交换后,再干燥焙烧即可得到3A分子筛复合材料型材;如果在钾离子交换前只是4A分子筛原粉,需将该原粉先经过水热液态钾离子交换后得到3A分子筛原粉,然后再加入粘土等粘合剂造粒成型后干燥焙烧制得。其核心成分为硅铝酸钠钾盐,其简式为:XK2O·YNa2O·2SiO2·Al2O3·4.5H2O,其中X+Y=1,为了获得具有使用价值的3A分子筛,X最小应为0.38,此时标志其选择性吸附特征的氮气吸附量指标(25℃,一个标准大气压)才可能低于每克2毫升。
现有技术中的3A分子筛型材产品制备中存在如下不足:
1. 钾元素含量高,消耗了大量宝贵的高品位钾矿产资源。
2. 水热液态离子交换过程工艺较为繁琐,耗能较高。
3. 产生污水排放,污染环境。
发明内容
本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处,而提供一种钾元素含量较低、节约钾矿资源;同时与现有技术中的经过水热液态离子交换法制得的3A分子筛选择性吸附特征相当的低钾型3A分子筛产品。
本发明的目的还在于克服传统3A分子筛生产工艺复杂、能耗较高的缺点,而提供一种降低能源消耗、大大降低生产成本;实现零排放、零污染,有益环境保护的低钾型3A分子筛的制备方法。
本发明的目的可以通过如下措施来达到:
本发明的低钾型3A分子筛,其特征在于:
①. 在25℃及一个标准大气压条件下,所述低钾型3A分子筛对水的选择吸附性与对氮气的选择吸附性的重量比大于80;
②. 所述低钾型3A分子筛钾元素含量按照重量百分数(分母以不含水计),与其在相对湿度11%且温度在25℃条件下的平衡吸水重量(分母以含水后计)百分数之比小于0.457;
③. 所述低钾型3A分子筛与水热离子液态交换法所得的3A分子筛的选择性吸附特征相当。
本发明的低钾型3A分子筛,由4A分子筛原粉与含钾元素的电解质及粘土为原料,采用固态离子交换工艺,经加水混合成型后,直接焙烧制成。
依据传统3A分子筛的简式:0.38K2O·0.62Na2O·2SiO2·Al2O3·4.5H-2O,传统3A分子筛的最低钾含量(分母以不含水重量计,下同)为9.6%,其在相对湿度为11%,一个标准大气压下的平衡吸附水容量(分母以含水重量计,下同)为21%,无论是传统的3A型分子筛,还是本发明的低钾型3A分子筛,其型材都含有一定的粘合剂,在传统3A分子筛型材中钾元素与传统3A分子筛型材中的沸石核心成分及平衡吸附水的容量成正比关系,钾含量与该分子筛的吸附值之比是一个确定的系数,该系数为9.6%/21%=0.457,因为本发明的低钾型3A分子筛的钾元素含量低于9.6%,所以,本发明的低钾型3A分子筛中的系数就应该低于0.457。
本发明的低钾型3A分子筛型材,在保证氮吸附率合格的同时K元素含量低,节约了大量的高品位钾资源,大大降低了成本。
本发明的低钾型3A分子筛型材,可用做3A分子筛吸附剂,催化剂载体和离子交换材料,特别适用于作为中空玻璃夹层吸附剂使用。
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