[发明专利]一种13X型分子筛及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种13X型分子筛以及该分子筛的制备方法，属于化工技术领域。

背景技术

NaX型分子筛一般称为13X型分子筛，孔径为能吸附小于的任何分子。13X型分子筛由于其具有较高的水和CO₂共吸附特性，水和H₂S共吸附性，常用于空分装置中的空气干燥，以及天然气、液化石油气、液态烃等的干燥和脱硫、中空玻璃干燥剂、非食品干燥剂等。此外，13X型分子筛作为吸附剂广泛运用于变压吸附制氧，CO₂的分离和提纯等。一般合成13X型分子筛的方法是将商品的硅源(如二氧化硅、硅酸钠等)、铝源(如铝酸钠、硫酸铝等)、氢氧化钠等纯化工原料与水按一定比例混合后，采用水热法合成制成。此法合成的13X型分子筛产品纯度高，质量稳定，但其最大的缺点是原料成本高，导致成品价格高。为此，也采用了以天然矿物(如煤矸石和高岭土)为原料，先通过碱熔高温活化而后水热合成X型分子筛的方法，此法尽管原料简单易得，但合成步骤复杂，产品收率较低，易形成杂晶，分离困难。

粉煤灰是热电厂煤粉燃烧后的细粒分散状工业废渣。粉煤灰中最主要的成分是SiO₂和Al₂O₃，两者的含量之和大概占到了粉煤灰质量的70-80％，Al₂O₃在粉煤灰中大多以铝硅酸盐形态存在，所以回收氧化铝一般采用化学法。在粉煤灰提取氧化铝的工艺中，粉煤灰通过预脱硅工艺产生了大量的脱硅液，主要成份为硅酸钠，这种副产物一直没有找到一个合适的利用途径。

因此，本发明提供了一种以粉煤灰提取氧化铝后生成的主要成分为硅酸钠的脱硅液为原料合成的13X型分子筛的制备方法。

发明内容

除非另外说明，本文中的“13X型分子筛”指的是一种人工合成的钠型八面沸石型分子筛，以摩尔比计，其骨架SiO₂/Al₂O₃比一般为2～3。13X型分子筛作为重要的吸附剂广泛用于气体的吸附分离与净化，其典型的晶胞组成为：Na₈₆(Al₈₆Si₁₀₆O₃₈₄)·264H₂O。

除非另外说明，本文中的“脱硅液”指的是粉煤灰在提取氧化铝的工艺中，首先通过预脱硅工艺产生的脱硅液，脱硅液的主要成分为硅酸钠。

除非另外说明，本文中的“相对结晶度”指的是以常规合成的13X型分子筛为标准品，按照本发明方法合成的样品与标准品在XRD谱图2θ为5-35°之间所有特征峰面积之和的比值。

本发明的发明人惊奇地发现，高铝粉煤灰提取氧化铝的预脱硅工艺生成的脱硅液中虽然含有多种杂质，但是由于其中硅酸钠的含量高，依然可以作为制备13X型分子筛的原料，并且由于脱硅液是高铝粉煤灰提取氧化铝工艺生成的副产物，所以它作为原料大大降低了制备13X型分子筛的成本。

本发明的一个目的是提供一种制备13X型分子筛的方法，该方法以高铝粉煤灰提取氧化铝后得到的中间产物脱硅液作为主要原料制备而成的。

本发明的另一个目的提供了一种通过本发明制备方法得到的13X型分子筛。

本发明一方面提供了一种制备13X型分子筛的方法，该方法将高铝粉煤灰通过脱硅处理得到脱硅液作为硅源与铝源制备13X型分子筛。

优选地，以氧化物的摩尔比计，在所述的硅源中SiO₂∶Al₂O₃≥5、Na₂O∶SiO₂≤1.5和H₂O∶Na₂O≤60。根据本领域人员的公知常识，在所述的脱硅液中，Al₂O₃的含量不能为0。在本发明的脱硅液中，如果其中的硅源无法满足以上要求，需要向其中加入SiO₂以满足以上要求。

优选地，所述的铝源选自硫酸铝、氯化铝、偏铝酸钠、硝酸铝、异丙醇铝和铝酸钠中的一种或几种。

更优选地，所述的铝源为高铝粉煤灰提取氧化铝的熟料溶出中产生的粗铝酸钠溶液。

再优选地，所述的粗铝酸钠溶液中Al₂O₃的含量为100-150克/升，Na₂O的含量为60-100克/升。