[发明专利]一种制备K-A分子筛的方法

说明书

技术领域

本发明属于3A分子筛制造技术领域，尤其是涉及一种采用新交换工艺制备K-A分子筛的方法。

背景技术

传统的3A分子筛是一种含钾、钠具有空间网络结构的铝硅酸盐矿物，经过混料、造粒、烘干、焙烧得到的产品，该产品主要特征是对水有较高的吸附能力，而不吸附氮气、O₂、CO、CO₂、C₂H₂等有机小分子，可对气体进行选择性吸附和深度干燥，用于乙烯干燥、酒精脱水、中空玻璃干燥、冰箱冷冻剂干燥以及天然气、炼厂气和化工行业高纯气体的干燥。

3A分子筛的制备工艺是利用合成4A沸石和氯化钾为原料，进行离子交换，得到3A沸石，3A沸石的交换度在40～60%（见国标GB/T10504-2008），再配入粘土，采用滚动和挤压等成型工艺，制造成条形或球型产品，再经过烘干和活化焙烧，得到分子筛产品。

上述制备3A分子筛的技术方案存在的缺陷是：（1）氯化钾消耗量大，生产一吨3A分子筛一般消耗500～1000kg氯化钾；（2）产品经过交换后，吸附量降低，得到的3A沸石原粉吸附量约在255mg/g，而4A沸石原粉的吸附量达到275mg/g，成型3A分子筛的吸附量在18～20%；（3）产品在成型过程中配入凹凸棒或高岭土等粘结剂，焙烧后，产品表面静电很高，容易吸附在管道、包装物表面，影响物料倒装和输送；（4）利用4A沸石粉进行交换，需要打浆、过滤、洗涤，需要用交换槽和过滤机等设备完成交换操作；（5）做成的球状或者颗粒状3A分子筛使用过程中耐磨性差，容易落粉，粉尘达到80～200ppm。

为了克服传统3A分子筛制备工艺和产品性能存在的缺陷，需要研发出一种新的制备工艺，以达到工艺要求，取得更好的技术效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用新交换工艺，得到的产品静电低，吸附容量高，氧化钾交换率低的制备K-A分子筛的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：该制备K-A分子筛的方法，包括以下步骤：

（1）混配料：将4A沸石和粘土矿物混合，其质量分数为，4A沸石30～90%，粘土矿物10～70%；

（2）造球、挤条成型：采用滚动和挤压工艺将步骤（1）中的混合物制成球型和/或条型；

（3）烘干焙烧：烘干焙烧后，得颗粒状4A分子筛；

（4）交换：将步骤（3）中得到的颗粒状4A分子筛分成两部分，一部分放入A釜交换槽中，进行两次交换和洗涤；另一部分放入B釜交换槽中，进行两次交换和洗涤；其中A釜第一次交换用B釜第二次交换的母液，B釜第一次交换用A釜第二次交换的母液；得3A分子筛；

（5）二次烘干焙烧：将步骤（4）中得到3A分子筛进行二次烘干焙烧，得K-A分子筛。

采用上述技术方案的方法制备K-A分子筛，与传统方法制备得到的3A分子筛产品性能和制造工艺相比，该方法得到的K-A分子筛产品，机械性能更加优良：粉尘小，并具有与传统3A分子筛相同的选择吸附能力，主要吸附水，对CO₂、N₂、CO、O₂吸附能力很小，钾交换率范围更宽，在15～60%，该产品粉尘小于60ppm，水吸附在20～23%（75%RH），氮气吸附小于2mg/g，乙烯吸附小于3mg/g，没有静电；氯化钾消耗量比传统工艺大大降低；交换过程比较简单，由于采用颗粒状物料进行交换，交换洗涤过程在一个交换槽内即可完成，不需要过滤机等设备；此外，采用步骤（4）这样的方式交换，氯化钾消耗量小。

进一步的改进在于，所述步骤（1）中的粘土矿物为高岭土、凹凸棒、膨润土、硅藻土中的一种或者两种。

进一步的改进在于，所述步骤（4）中，第二次交换的条件为：液固比在5～100，氯化钾浓度在5～100g/L。

进一步的改进在于，在所述步骤（3）中，球状4A分子筛在0.1～5mm范围内，条状4A分子筛在1.0～3.2mm范围内。

经过发明人多次研究发现，在步骤（3）中选择得到的球状4A分子筛在0.1～5mm范围内，条状4A分子筛在1.0～3.2mm范围内最合适，球状颗粒太大影响交换速度，且比表面积小，不利于步骤（4）中的交换过程，球状颗粒太小了会呈粉末化，洗涤过程会损失过大，原料消耗大。

进一步的改进在于，所述步骤（4）中，第二次交换的条件为：氯化钾浓度在5g/L～100g/L。

附图说明