[發明專利]一種離子交換方法

有效

• 申請號: 201210413502.8
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN103769249A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 張翊;劉中清;羅一斌;宗保寧
• 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: B01J47/02
• 分類號: B01J47/02;B01J49/00
• 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，特別涉及一種對分子篩進行離子交換的方法。

背景技術

分子篩作為固體酸催化劑，被廣泛應用于石油化工過程。目前，最重要的工業用分子篩有Y型分子篩、ZSM-5型分子篩和Beta型分子篩等。分子篩原粉通常為Na型，需制成H型才能作為酸性催化劑的活性組分使用。

以Y型分子篩生產過程為例，分子篩原粉NaY先經過銨交換制成NH₄型分子篩NH₄Y，再經過焙燒才能轉化為H型分子篩HY。其中，銨交換過程是將分子篩原粉NaY與銨鹽（如硫酸銨）溶液混合，分子篩中的Na⁺與溶液中的NH₄⁺發生交換，生成NH₄型分子篩。由于化學平衡和分子篩結構的限制，NH₄⁺不可能一次完全取代Na⁺，為了得到Na₂O含量低的分子篩，銨交換過程需要重復多次，因而會產生大量銨氮超標的廢水。目前催化劑廠每生產1噸成品Y型分子篩，產生約20噸NH₄⁺質量濃度約為5000～6000mg/L的廢水。

國家制定的工業污水排放標準GB8978-1996中規定：石油化工工業銨氮廢水一級排放標準為NH₄⁺質量濃度小于15mg/L，二級排放標準為NH₄⁺質量濃度小于50mg/L。為了滿足NH₄⁺質量濃度小于15mg/L的國家排放標準，需要對氨氮污水進行處理，能耗大、成本高。因此，為了滿足日益嚴格的環保法規和工廠提高經濟效益的要求，迫切需要開發清潔化且低成本的分子篩脫Na⁺技術。

CN102020288A公開了一種分子篩的離子交換方法，該方法包括將分子篩漿液與陽離子交換樹脂接觸，回收與陽離子交換樹脂接觸后的分子篩漿液，所述分子篩漿液為含有分子篩和水的混合物，陽離子交換樹脂的陽離子位包括陽離子A，分子篩的陽離子位包括陽離子B，所述陽離子A與所述陽離子B各自為一種或多種陽離子，且所述陽離子A與所述陽離子B的種類不完全相同，分子篩漿液與離子交換樹脂接觸的條件使分子篩上陽離子位的陽離子B至少部分被陽離子A的另一種陽離子所取代。盡管該方法在離子交換的初期能夠將分子篩中的氧化鈉含量降到3重量%以下，但是隨著離子交換的進行，得到的分子篩中的氧化鈉含量不斷上升，導致最終得到的分子篩產品中氧化鈉含量非常不均勻。

發明內容

本發明的目的在于克服現有的采用離子交換樹脂柱對分子篩進行離子交換時，存在著隨離子交換的進行，得到的分子篩中的氧化鈉含量不斷上升，導致最終得到的分子篩產品中氧化鈉含量非常不均勻的問題。

本發明的發明人在研究過程中發現，如果設置多根離子交換柱，并將多根離子交換柱按照流過的物料的種類，分為交換區、再生區和轉型區，并隨時間將流過各個區的物料種類按一定的方向進行切換，得到的經離子交換的分子篩中的可交換基團的含量變化小，能夠穩定地處于預定范圍之內；同時還能夠實現離子交換與離子交換樹脂再生和轉型的連續化運行。在此基礎上完成了本發明。

本發明提供了一種離子交換方法，該方法在一種裝置中進行，所述裝置包括交換區、再生區、轉型區以及物料切換單元，所述交換區、再生區和轉型區各自具有物料入口、物料出口和至少一個離子交換樹脂床層，所述離子交換樹脂床層的至少一部分位于所述物料入口和物料出口之間；

該方法包括：在交換區中，使含分子篩的漿液流過離子交換樹脂床層，使所述分子篩中的可交換基團與離子交換樹脂中的離子交換基團進行離子交換，并收集從所述離子交換樹脂床層中流出的含分子篩的漿液，所述離子交換基團為除氫離子外的離子交換基團；

在再生區中，使酸液流過離子交換樹脂床層，以將離子交換樹脂床層中的離子交換樹脂再生；以及

在轉型區中，使含有所述離子交換基團的水溶液流過離子交換樹脂床層，以將再生后的離子交換樹脂轉型；

所述物料切換單元被設置成使流過各個區域的物料隨時間按以下方向進行切換：將流過交換區的物料切換至轉型區，將流過轉型區的物料切換至再生區，將流過再生區的物料切換至交換區。