[發明專利]一種13X型分子篩及其制備方法

無效

• 申請號: 200910244351.6
• 申請日: 2009-12-29
• 公開（公告）號: CN101734683A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 李春啟;陳愛平;梅長松;李德炳;忻仕河
• 申請（專利權）人: 大唐國際化工技術研究院有限公司
• 主分類號: C01B39/02
• 分類號: C01B39/02;B01J20/18
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 劉丹妮

技術領域

本發明涉及一種13X型分子篩以及該分子篩的制備方法，屬于化工技術領域。

背景技術

NaX型分子篩一般稱為13X型分子篩，孔徑為能吸附小于的任何分子。13X型分子篩由于其具有較高的水和CO₂共吸附特性，水和H₂S共吸附性，常用于空分裝置中的空氣干燥，以及天然氣、液化石油氣、液態烴等的干燥和脫硫、中空玻璃干燥劑、非食品干燥劑等。此外，13X型分子篩作為吸附劑廣泛運用于變壓吸附制氧，CO₂的分離和提純等。一般合成13X型分子篩的方法是將商品的硅源(如二氧化硅、硅酸鈉等)、鋁源(如鋁酸鈉、硫酸鋁等)、氫氧化鈉等純化工原料與水按一定比例混合后，采用水熱法合成制成。此法合成的13X型分子篩產品純度高，質量穩定，但其最大的缺點是原料成本高，導致成品價格高。為此，也采用了以天然礦物(如煤矸石和高嶺土)為原料，先通過堿熔高溫活化而后水熱合成X型分子篩的方法，此法盡管原料簡單易得，但合成步驟復雜，產品收率較低，易形成雜晶，分離困難。

粉煤灰是熱電廠煤粉燃燒后的細粒分散狀工業廢渣。粉煤灰中最主要的成分是SiO₂和Al₂O₃，兩者的含量之和大概占到了粉煤灰質量的70-80％，Al₂O₃在粉煤灰中大多以鋁硅酸鹽形態存在，所以回收氧化鋁一般采用化學法。在粉煤灰提取氧化鋁的工藝中，粉煤灰通過預脫硅工藝產生了大量的脫硅液，主要成份為硅酸鈉，這種副產物一直沒有找到一個合適的利用途徑。

因此，本發明提供了一種以粉煤灰提取氧化鋁后生成的主要成分為硅酸鈉的脫硅液為原料合成的13X型分子篩的制備方法。

發明內容

除非另外說明，本文中的“13X型分子篩”指的是一種人工合成的鈉型八面沸石型分子篩，以摩爾比計，其骨架SiO₂/Al₂O₃比一般為2～3。13X型分子篩作為重要的吸附劑廣泛用于氣體的吸附分離與凈化，其典型的晶胞組成為：Na₈₆(Al₈₆Si₁₀₆O₃₈₄)·264H₂O。

除非另外說明，本文中的“脫硅液”指的是粉煤灰在提取氧化鋁的工藝中，首先通過預脫硅工藝產生的脫硅液，脫硅液的主要成分為硅酸鈉。

除非另外說明，本文中的“相對結晶度”指的是以常規合成的13X型分子篩為標準品，按照本發明方法合成的樣品與標準品在XRD譜圖2θ為5-35°之間所有特征峰面積之和的比值。

本發明的發明人驚奇地發現，高鋁粉煤灰提取氧化鋁的預脫硅工藝生成的脫硅液中雖然含有多種雜質，但是由于其中硅酸鈉的含量高，依然可以作為制備13X型分子篩的原料，并且由于脫硅液是高鋁粉煤灰提取氧化鋁工藝生成的副產物，所以它作為原料大大降低了制備13X型分子篩的成本。

本發明的一個目的是提供一種制備13X型分子篩的方法，該方法以高鋁粉煤灰提取氧化鋁后得到的中間產物脫硅液作為主要原料制備而成的。

本發明的另一個目的提供了一種通過本發明制備方法得到的13X型分子篩。

本發明一方面提供了一種制備13X型分子篩的方法，該方法將高鋁粉煤灰通過脫硅處理得到脫硅液作為硅源與鋁源制備13X型分子篩。

優選地，以氧化物的摩爾比計，在所述的硅源中SiO₂∶Al₂O₃≥5、Na₂O∶SiO₂≤1.5和H₂O∶Na₂O≤60。根據本領域人員的公知常識，在所述的脫硅液中，Al₂O₃的含量不能為0。在本發明的脫硅液中，如果其中的硅源無法滿足以上要求，需要向其中加入SiO₂以滿足以上要求。

優選地，所述的鋁源選自硫酸鋁、氯化鋁、偏鋁酸鈉、硝酸鋁、異丙醇鋁和鋁酸鈉中的一種或幾種。

更優選地，所述的鋁源為高鋁粉煤灰提取氧化鋁的熟料溶出中產生的粗鋁酸鈉溶液。

再優選地，所述的粗鋁酸鈉溶液中Al₂O₃的含量為100-150克/升，Na₂O的含量為60-100克/升。