[發明專利]一種膨潤土合成5A型脫蠟分子篩的方法

有效

• 申請號: 201510070699.3
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104628009B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 劉興宇;盧仁義;吳宗順
• 申請（專利權）人: 河南環宇分子篩有限公司
• 主分類號: C01B39/18
• 分類號: C01B39/18
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙)41117
• 代理人: 季發軍

技術領域

本發明屬于分子篩合成加工領域，具體涉及一種膨潤土合成5A型脫蠟分子篩的方法。

背景技術

分子篩是一種具有特殊孔道結構的架狀硅鋁酸鹽晶體，由[SiO₄]和[AlO₄]四面體組成框架，具有均勻規整的孔道和內部寬闊的空腔，在分子篩晶格中存在金屬離子（如鉀、鈉、鈣、銅等）以平衡硅鋁四面體中的多余負電荷，并起到調節分子篩孔徑大小的作用。

分子篩由于其獨特的吸附分離、離子交換性能及良好的化學穩定性能等，作為吸附分離劑、干燥劑、無磷洗衣粉添加劑、催化劑等，廣泛應用于石油、化工、食品、醫藥、機械、電子、航空等行業。統計表明，我國A型分子篩的市場需求每年約30萬噸，還以15~25%的速度增長。

4A型分子篩是一種具有等軸晶系六面體孔道結構的架狀硅酸鹽晶體，理想化學式為Na₁₂[Al₁₂Si₁₂O₄₈]₂₇H₂O。4A型分子篩是鈉A型分子篩，它的孔道直徑約為0.4納米稱為4A型分子篩。鈉A型分子篩用氯化鈣交換后，它的孔徑直徑約為0.5納米稱為5A型分子篩，因此，5A型分子篩又稱CaA型分子篩，其組成為0.7CaO·0.3Na₂O·Al₂O₃·2SiO₂·4.5H₂O，有效孔徑為0.5nm，比表面積大，熱穩定性優良，是一種優良的選擇性吸附劑。它是在Ca²⁺鹽交換NaA沸石分子篩中的Na⁺，二次合成加工而成。因此，當Ca²⁺進入沸石骨架時，Ca²⁺代替Na⁺占據八元環位置，使沸石窗口孔由0.4nm擴大到0.5nm。5A型分子篩被廣泛應用于工業吸附分離過程，進行各種液體和氣體的分離或凈化。如在煉油過程中，5A型分子篩作為脫蠟的主要吸附劑，將石油餾分中正構烷烴與非正構烷烴分離。正構烷烴分子臨界截面直徑4.9nm，而異正構烷烴、環烷烴和芳香烴的臨界截面直徑大于5nm。5A型分子篩用于石油脫硫，亦可作為催化劑應用于某些擇形催化反應。

A型分子篩的制備方法有多種，自70年代以來，傳統的工業制備分子篩的方法主要是以化學原料水熱合成方法為主。制備4A型分子篩的化學原料配比一般是Al₂O₃：SiO₂：Na₂O：H₂O=1：2：2.78：185，傳統的工業合成用原料一般是以水玻璃、氫氧化鈉、氫氧化鋁。制備過程為：把水玻璃、氫氧化鈉、氫氧化鋁和偏鋁酸鈉（氫氧化鋁：氫氧化鈉的質量比為1.2：1），按以上組成，在40℃以上，強烈攪拌下反應，生成凝膠，然后升溫至102℃左右靜態晶化4~6小時，再經過過濾、洗滌、烘干，得到4A型分子篩粉末。4A型分子篩用氯化鈣溶液進行交換，當鈣離子交換度達到75%以上就轉變成5A型分子篩，經過洗滌、過濾、烘干，形成5A型分子篩原粉。

此外，以純化工原料合成沸石分子篩雖然工藝成熟、技術參數易于控制、合成產品質量高，但原料來源有限，價格普遍較高，嚴重影響了沸石諸如在洗滌劑、飼料添加劑、農藥化肥、涂料、廢水廢氣凈化處理等行業的大規模使用，也因為價格因素限制了在應用領域的拓寬，從而以廉價礦物原料為基礎的沸石人工合成成為誘人的發展方向。這些廉價礦物原料包括高嶺土、膨潤土、硅藻土等。