[发明专利]锂型低硅八面沸石、其制备方法及用途

说明书

本发明涉及一种锂型低硅八面沸石的制备方法，包含以下步骤：(1)将SiO₂/Al₂O₃摩尔比为2.2到3.0的中硅八面沸石的成型颗粒与包括氢氧化钠和氢氧化钾的苛性碱溶液混合均匀，制成反应混合物；(2)将步骤(1)中的反应混合物进行水热反应，得到成型的低硅八面沸石固体产物；(3)将步骤(2)中得到的固体产物经锂交换制得成型的锂型低硅八面沸石。本发明还涉及由所述方法制得的锂型低硅八面沸石及其作为吸附剂的用途。

技术领域

本发明涉及一种锂型低硅八面沸石、其制备方法及作为吸附剂的用途。

背景技术

低硅八面沸石，简称LSX(low silica X)，通常指SiO₂/Al₂O₃摩尔比为1.9到2.1和骨架结构为八面沸石(FAU)的硅酸铝微孔材料。LSX具有优异的气体吸附特性。由其通过离子交换制得的锂型LSX作为沸石分子筛吸附剂材料,可以在接近常温常压的条件下，作为分离和富集空气中的氧气效率最好的吸附剂材料。目前，LSX沸石已在变压吸附空分制氧工业中得到广泛的应用。

合成的LSX分子筛原粉颗粒只有几个微米，而工业上变压吸附工艺要求的吸附剂通常是几个毫米的球形或挤条颗粒。吸附剂颗粒太小，将导致吸附床层的压降增加和很低的制氧效率。在传统的吸附剂制备方法中，采用分子筛原粉(活性成分，约80％)和粘合剂(惰性成分，约20％)制成具有一定的颗粒形状，通常为球形、片状和挤压成形；再通过高温焙烧处理，使得成形颗粒中的粘合剂成分固化从而赋予吸附剂一定的机械强度，同时使得分子筛活性成分脱水活化。

因为粘合剂是惰性吸附成分，为了提高吸附剂的性能，就有必要提高分子筛成分含量，同时降低粘合剂成分含量。另一方面，吸附剂颗粒必须具有一定的机械强度，用简单的减少粘合剂含量(比如通过选用粘合性能更高的粘合剂)来提高吸附剂中分子筛成分的效果毕竟有一个限度。一种更有效的技术方案是首先制成成形的颗粒，然后通过沸石化结晶把粘合剂成分转化成期望的分子筛成分。例如，高岭土是一类催化剂和吸附剂颗粒生产中的常用粘合剂，而煅烧亚稳化后的高岭土已被证明可以转化为LTA和FAU结构的分子筛。这方面已公开报道的专利很多，例如，中国专利申请CN 1234782A公开了一种制备LSX含量95％以上的方法，其主要步骤包括：将LSX原粉和可沸石化的粘合剂粘土成分混合、成型并在500-600℃下煅烧，然后再浸泡在热的氢氧化钠和氢氧化钾混合水溶液中把粘合剂成分转化为LSX。该方法克服了其它方法中常见的晶化速度慢和沸石化后成型颗粒机械强度明显下降的缺点。但是该方法有如下缺点：合成的沸石LSX原粉或粘合剂转化成的LSX成分都含有约2％的A型沸石杂质，从而降低了产品的吸附性能。US 6,478,854 B1公开了一种制备吸附剂的方法，其步骤包括：通过使用LSX晶种和晶化前的老化合成单相LSX原粉，把合成的LSX原粉(约80％)和高岭土粘合剂(约20％)混合、成型和焙烧，然后在热的氢氧化钠和氢氧化钾混合水溶液中把粘合剂成分转化为LSX。该专利方法步骤较多，很难重复结果和进行工业化应用，尤其是避免A型沸石杂相的生成。该专利方法和传统的LSX制备方法类似,即同类原料，类似晶化液组成和反应条件，而这类制备方法是很难避免杂相的生成的(参见GunterK.Crystallization of low-solica faujasite(SiO₂/Al₂O₃～2.0)；Zeolites.NO.7,1987,Р.451-457)。

因此，仍需要研发新的锂型低硅八面沸石的制备方法，以制备质量稳定的高纯锂型低硅八面沸石吸附剂。

发明内容

本发明提供了一种锂型低硅八面沸石的制备方法，包含以下步骤：

(1)将SiO₂/Al₂O₃摩尔比为2.2到3.0的中硅八面沸石的成型颗粒与包括氢氧化钠和氢氧化钾的苛性碱溶液混合均匀，制成反应混合物；