[发明专利]一种分子筛碱金属离子交换的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分子筛碱金属离子交换的方法。

背景技术

分子筛在石油化工领域应用极为广泛，目前工业合成分子筛的方法均是在碱性溶液中合成，因此合成出来的分子筛均为钠型。炼油工业中最大宗的催化剂是催化裂化催化剂，它大多采用Y型分子筛作为活性组元，Y型分子筛人工合成时呈稳定的NaY形态，钠离子在沸石分子筛中完全中和了负电荷中心，钠型分子筛没有酸性中心。因此，钠型分子筛在正碳离子型反应中几乎没有活性，若用于催化裂化催化剂，必须对其进行改性处理，即脱除NaY分子筛中的钠离子。对正碳离子反应来说，分子筛中钠的含量是一个重要参数，钠离子会降低分子筛的活性和选择性，因此催化剂的性能与分子筛的脱钠程度有关。此外，应用较多的还有MFI结构的分子筛，如ZSM-5，Beta分子筛，这些分子筛均要在使用前将钠离子交换成质子才能做为催化剂使用。

现有技术的分子筛钠离子交换的方法通常是先以铵盐溶液将分子筛中的钠离子交换为NH₄⁺，再经过高温焙烧，将NH₄⁺转换为质子，当然这个过程不能一次完成，以Y型分子筛为例，工业上有不同的多次交换焙烧工艺。现有技术的这种交换方法会产生大量的工业废水，并且在催化剂厂所有酸性含铵废水中，氨氮浓度最高的是分子筛铵交换过程产生的交换液和初次洗涤水，其氨氮含量为其它含铵废水(如二次洗涤水、三次洗涤水)的几倍以上。这些废水需要经过处理后排放，否则会对环境造成污染。因此，寻求新的分子筛钠离子交换方法，以减少分子筛生产过程中废水的产生，对于催化剂厂节能减排有着重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的分子筛生产过程中含铵废水的排放量大，对环境污染严重的问题，提供一种低废水排放、对环境友好的分子筛碱金属离子交换的方法。

本发明提供了一种分子筛碱金属离子交换的方法，其中，该方法包括将碱金属型分子筛、去离子水和磁性氢型阳离子交换树脂混合接触，通过磁场从混合接触后的浆液中分离出至少部分氢离子被碱金属离子取代的磁性阳离子交换树脂。

采用本发明提供的分子筛碱金属离子交换的方法得到的分子筛中NaO₂含量较低，一次或多次交换后完全能够满足分子筛的性能要求，更重要的是，本发明的方法不会产生含铵的废水，对环境友好，此外，本发明的方法还可以省去现有技术中的一至两次高温焙烧的过程，同时降低了分子筛生产过程中的能耗。

具体实施方式

按照本发明，所述分子筛碱金属离子交换的方法包括将碱金属型分子筛、去离子水和磁性氢型阳离子交换树脂混合接触，通过磁场从混合接触后的浆液中分离出至少部分氢离子被碱金属离子取代的磁性阳离子交换树脂。

吸附或离子交换通常是指溶液中的分子或离子在固-液两相之间的平衡，固相为吸附或离子交换剂，液相为待处理的溶液。按照本发明，要用氢型阳离子交换树脂交换分子筛中的阳离子，就要将两相均为固相的固-固离子交换通过溶液进行。因此，将分子筛与阳离子交换树脂置于水中进行交换，以达到脱除分子筛上的碱金属离子，如钠离子的目的。在进行离子交换后，树脂与分子筛的分离则可以通过调整磁场强度实现快速分离。由于树脂具有磁性，当磁场强度提高时，树脂被固定在交换器中，分子筛分离后进入过滤程序，完成高效交换及分离过程。

按照本发明，所述碱金属型分子筛、水和磁性氢型阳离子交换树脂的质量比的可调节范围较宽，只要能够使得至少部分碱金属离子被磁性氢型阳离子交换树脂中的氢离子取代，并将得到的至少部分氢型分子筛分离出来即可，优选情况下，所述碱金属型分子筛、水和以干基计的磁性氢型阳离子交换树脂的质量比为1∶(1-100)∶(0.1-70)；更优选为1∶(2-30)∶(1-20)。

离子交换树脂的工作交换容量＝离子交换基团的数量(摩尔)/离子交换树脂的体积。

根据本发明，所述磁性氢型阳离子交换树脂可以为各种磁性氢型阳离子交换树脂。本发明优选的磁性氢型阳离子交换树脂为强酸型磁性氢型阳离子交换树脂。具体地，所述强酸型磁性氢型阳离子交换树脂的离子交换基团优选为-SO₃H基团。

本发明中，所述磁性氢型阳离子交换树脂的工作交换容量是指根据GB/T8144-2008所规定的条件下测定的单位体积的离子交换树脂所含有的离子交换基团的摩尔数。

本发明对所述磁性氢型阳离子交换树脂的工作交换容量没有特别限定。例如，所述强酸型磁性氢型阳离子交换树脂的工作交换容量可以为1-5.2毫摩尔/克，更优选为3-5.2毫摩尔/克。