[發明專利]一種離子交換方法

有效

• 申請號: 201210313803.3
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN103657154A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 張翊;宗保寧;羅一斌;劉中清
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院
• 主分類號: B01D15/36
• 分類號: B01D15/36;C01B39/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉國平;顧映芬

技術領域

本發明涉及一種離子交換方法，具體地，本發明涉及一種采用離子交換柱對固體物質中的可交換基團進行離子交換的方法。

背景技術

分子篩在石油化工領域應用極為廣泛，目前工業合成分子篩的方法均是在堿性溶液中合成，因此合成出來的分子篩均為鈉型。煉油工業中最大宗的催化劑是催化裂化催化劑，它大多采用Y型分子篩作為活性組元，Y型分子篩人工合成時呈穩定的NaY形態，鈉離子在沸石分子篩中完全中和了負電荷中心，導致鈉型分子篩沒有酸性中心。因此，鈉型分子篩在正碳離子型反應中幾乎沒有活性，若用作催化裂化催化劑，必須對其進行改性處理，即脫除NaY分子篩中的鈉離子。此外，應用較多的還有MFI結構的分子篩，如ZSM-5和Beta分子篩，這些分子篩也需要在使用前將鈉離子交換成氫離子才能作為催化劑使用。

現有的分子篩脫鈉方法通常是先用銨鹽溶液將分子篩中的鈉離子交換為NH₄⁺，再經過高溫焙燒，將NH₄⁺轉換為H⁺，當然這個過程不能一次完成，為了得到Na⁺含量低的分子篩，銨交換過程需要重復進行多次。現有的這種交換方法會產生大量的工業廢水，并且在催化劑廠所有酸性含銨廢水中，氨氮濃度最高的是分子篩銨交換過程產生的交換液和初次洗滌水，其氨氮含量為其它含銨廢水（如二次洗滌水、三次洗滌水）的幾倍以上。這些廢水需要經過處理后才能排放，否則會對環境造成污染。因此，尋求新的分子篩鈉離子交換方法，以減少分子篩生產過程中產生的廢水量，對于催化劑廠節能減排具有重要意義。

JP63159218A公開了一種使用離子交換樹脂降低NaY分子篩中鈉離子含量的方法，其處理過程為將離子交換樹脂與分子篩充分接觸，在40-80℃溫度下，交換一定時間，經兩次交換過程后得到堿金屬含量小于1wt%的氫型分子篩。但是，該方法中分子篩與離子交換樹脂進行接觸的方式為將分子篩與離子交換樹脂混合，導致失效的樹脂不能再與分子篩中的鈉離子進行離子交換，因此脫鈉效果和離子交換樹脂的使用壽命還有待于進行一步提高。

CN101570334A公開了一種離子交換樹脂改性NaY分子篩的方法，該方法將分子篩漿液及樹脂分別置于用篩網隔開的兩個反應室中，使NaY分子篩與離子交換樹脂不產生直接接觸，而H⁺和Na⁺可以通過篩網，在濃度差的推動下實現交換。該方法中，由于分子篩與離子交換樹脂不直接接觸，離子交換是由濃度差來驅動的，因此脫鈉效果還有待于進一步提高。

CN101823727A公開的方法是首先對分子篩進行一次交換，出料，于500-650℃焙燒1-2h，然后自然冷卻，焙燒產品進行二次交換后，繼續于500-650℃焙燒1-2h，得到產品，其中一次交換和二次交換都采用陽離子樹脂進行交換，其中，陽離子樹脂交換步驟為：（1）首先將NaY分子篩在打漿容器中打漿，使得部分Na⁺游離于水中，經過陶瓷膜分離后，分成兩部分：含有Na⁺的清水及濃稠的NaY漿液，其中含有Na⁺的清水進入樹脂柱，實現Na⁺→H⁺交換，此時的樹脂出水含有大量H⁺，進入打漿容器；（2）濃稠的NaY漿液重新進入打漿容器，與樹脂出水在打漿容器中進行H⁺→Na⁺交換，如此往復，Na⁺被吸附在樹脂上，而H⁺代替Na⁺在NaY上的位置，實現降鈉改性的目的，直至NaY分子篩中Na₂O含量不大于1%，結晶度不小于80%時出料；（3）當樹脂柱失效時，與另外一個備用樹脂柱進行切換，樹脂柱再生后備用，當產出的分子篩中Na₂O含量滿足（2）中要求出料時，同時由進料口進料，繼續改性的過程；（4）交換過程中，樹脂的加入量為NaY等交換樹脂量的2-4倍，樹脂柱出水pH值控制在3-6之間，交換溫度為20-70℃，交換時間為10-60分鐘。該方法雖然能將分子篩中堿金屬含量降到小于1wt%，但是該方法的操作較為繁瑣。