[发明专利]一种改性5A分子筛及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种改性5A分子筛的制备方法，包括如下内容：（1）采用含环烷烃的物料同5A分子筛充分接触，快速升温对5A分子筛进行碳化处理；（2）步骤（1）所得物料进行水热处理；（3）步骤（2）处理后的物料进行干燥、焙烧；（4）步骤（3）处理后的物料在氨气水蒸气混合气氛下进行处理，处理后物料经干燥、焙烧后制得改性5A分子筛。所述方法制备的改性5A分子筛不仅具有高吸附容量而且对单甲基异构烷烃具有较高吸附效果。

技术领域

本发明涉及一种改性5A分子筛及其制备方法和应用，具体地说涉及一种高吸附容量的改性5A分子筛及其制备方法和应用。

背景技术

5A分子筛的主孔道是一个内部孔体积为0.776 nm³的立方钠晶格，孔径大小约为0.5 nm，可以允许分子直径小于0.5 nm的分子通过。由于其择形吸附作用，5A分子筛被广泛用于各种石油原料中正构烷烃和非正构烃类的分离过程中，形成了气固吸附的固定床工艺和液固吸附的模拟移动床工艺。

5A分子筛是选择性分离石脑油馏分中正构烷烃的高效吸附材料。石脑油由正构烷烃，异构烷烃、环烷烃及芳烃等多种烃类的混合物组成。对于蒸汽裂解乙烯而言，不同种类的烃对乙烯生成的贡献大小不同。正构烷烃的乙烯收率最高，其次是环烷烃、异构烷烃，而芳烃对乙烯生成无贡献。另一方面，作为催化重整原料，正构烷烃环化脱氢成芳烃的反应速度很慢，转化率低。因此采用5A分子筛吸附剂将石脑油中正构烷烃分析是充分利用石脑油的有效方法。

国外UOP公司、Exxonmobil公司以5A分子筛为吸附剂开展了分离石脑油中的正构烷烃与非正构烃的研究工作，并取得了卓有成效的研究成果。华东理工大学基于分子管理的理念，开发了5A分子筛固定床吸附分离工艺，分别作为蒸汽裂解制乙烯和催化重整的原料，提高了石脑油的综合利用价值。

CN103170304A公开一种涉及采用凹凸棒土制备直链烷烃吸附用5A分子筛的方法。将凹凸棒土在高温下煅烧，并用盐酸溶液浸泡处理后，与氢氧化钠水溶液充分溶解，将氢氧化钠和偏铝酸钠于水中充分溶解，将两种液体迅速混合，剧烈搅拌得到乳白色胶体，胶体在80-95℃下晶化4-6h后，冷却、过滤、洗涤至pH＜9，烘干，即得到4A分子筛原粉；最后将其与氯化钙溶液进行离子交换，得到5A分子筛。该5A分子筛对正癸烷的静态饱和吸附量可达0.0716g/g，对正十五烷的静态饱和吸附量可达0.123g/g。采用廉价易得的凹凸棒土资源制备5A分子筛，替代传统化学原料法，且该分子筛对直链烷烃具有良好的饱和吸附量。

CN104045095A公开了一种5A分子筛的制备方法。将正硅酸乙酯加入氢氧化钠水溶液中，搅拌一段时间，将偏铝酸钠加入水中充分溶解，将两种液体迅速混合，剧烈搅拌得到乳白色胶体，胶体在80-95℃下晶化4-6h后，冷却、过滤、洗涤至pH＜9，烘干，即得到4A分子筛原粉；最后将其与氯化钙溶液进行离子交换，得到5A分子筛。该5A分子筛对正癸烷的静态饱和吸附量可达0.538g/g，对正十五烷的静态饱和吸附量可达0.647g/g。采用有机硅源正硅酸乙酯为硅源制备5A分子筛，替代无机硅源硅酸钠，使得5A分子筛的孔道具备多样性，该分子筛对直链烷烃具有良好的饱和吸附量。

CN1530167A公开一种高性能变压吸附5A分子筛的制备方法，其包括如下工艺步骤：（1）80-90重量份的4A分子筛原粉与5-20重量份的高岭土类粘土混合，加入1-50重量份的添加剂植物纤维，在高速制粒机中造粒。（2）将造粒后的颗粒状中间产物根据产品细度要求进行筛分，烘干后经200℃-1000℃高温焙烧。（3）焙烧后的中间产物浸入4-25％（重量）的氢氧化钠溶液中进碱处理，洗涤后用2-20％（重量）的CaCl₂溶液进行Ca²⁺交换，洗涤、烘干后将颗粒状产物在100℃-800℃进行二次焙烧，得高性能变压吸附5A分子筛产品。该方法制备的5A分子筛具有较大的吸附容量和较快的扩散速率，并具有较高的机械强度，用于变压吸附制氧，制氢及石油脱蜡等方面。