專利名稱：用紅輝沸石合成y型分子篩的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種Y型分子篩的合成方法，特別是一種用紅輝沸石合成Y型分子篩的方法。
目前，天然和人工合成的沸石達250種之多，其中Y型分子篩(無中文替換名)是一種高硅沸石，它的結構與X型沸石、八面沸石相同，由大的接近球形的籠形結構構成，其自由直徑為1.3nm，籠與籠通過十二元環(huán)相連，形成相互貫通的孔徑為0.74nm的開放型孔道體系，一般的氣體分子都能進入其中。Y型分子篩硅鋁比高于X型和八面沸石，具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、耐酸堿腐蝕性能，在700℃能保持結構的穩(wěn)定性。吸附、離子交換、催化等性能突出。作為催化劑、催化劑載體、吸附劑等廣泛應用于汽車尾氣、氧化氮、硫化氫等廢氣的處理和凈化，特別是在石油的氣相裂化、輕型汽油的液相催化裂化、碳氫化合物加氫裂化、液體石蠟、航空煤油、燈油的精制、廢水處理、放射性同位素的處理、酸性和高溫環(huán)境氣體的干燥和水分脫除等方面在全球范圍內得到廣泛應用。目前，常規(guī)的合成方法為(文獻1，無機化工產品，北京化學工業(yè)出版社，1993，10.p715；文獻2，Dyer，Alan＂Usesof Natural Zeolites.＂Chemistry and Industry(1984)pp.241-245(No Month)；)把水玻璃、偏鋁酸鈉按一定比例混合，加入硫酸保持低堿度，攪拌均勻后加入定向劑(文獻1)，繼續(xù)攪拌升溫至50℃，老化一段時間，再升溫至102±2℃，晶化16-24小時，經過濾、洗滌、離子交換、干燥得到Y型分子篩。文獻2報道了在高堿度條件下，晶化幾小時至幾天時間獲得Y型分子篩。該方法的缺陷是1)用化學原料成本較高；2)晶化時間長，能耗大。文獻3(Rayalu，et al.United States Patent 6,027,708，F(xiàn)ebruary 22，2000)報道了一種用粉煤灰合成Y型分子篩的方法，首先對粉煤灰預處理除去雜質，再與苛性鈉混合(粉煤灰/苛性鈉wt％＝1∶1.2)，在500-600℃焙燒，然后加入蒸餾水在100℃左右晶化。該工藝中，粉煤灰雜質較多，處理復雜，且粉煤灰的成分變化大，生產質量難以穩(wěn)定，同時，工藝中用堿量大，造成一定的浪費和污染。
本發(fā)明的目的在于提供一種利用廉價天然礦物紅輝沸石作為原料，合成成本低、工藝簡單、無污染的用紅輝沸石合成Y型分子篩的方法。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為一種用紅輝沸石合成Y型分子篩的方法，第一步，紅輝沸石在爐窯中于550-650℃焙燒2-4小時，然后球磨；第二步，紅輝沸石粉末和鹽酸溶液混合，在室溫下攪拌2小時。鹽酸用量以紅輝沸石質量計算為5-30％，鹽酸濃度為0.1-1M。將反應混合物進行固液分離；第三步，在強烈攪拌下，將酸洗的紅輝沸石粉末與氫氧化鈉、氯化鈉、潔凈自來水或蒸餾水混合，并繼續(xù)攪拌1-2小時，水用量為紅輝沸石/水(wt％)＝1∶2.4-3，該反應混合物化學組成為Al2O3∶SiO2∶Na2O∶H2O＝1∶8-12∶4.5-8∶150-250；第四步，將上述膠狀混合物置于反應釜中，陳化或不經陳化，于90-110℃水熱晶化10-36小時，晶化得Y型分子篩晶體；第五步，將晶化產物固液分離、洗滌至PH值小于9.5，固液分離除去多余水分，轉入干燥室或干燥箱于50-100℃干燥，得到Y型分子篩粉末。
本發(fā)明的基本原理為通過鹽酸溶液洗滌，除去鈣離子、微量的鐵質和部分氧化鋁，從而去除雜質，提高原料的硅鋁比；將紅輝沸石進行焙燒，以破壞紅輝沸石原有結構，形成非晶態(tài)鋁硅酸鹽，利于晶化過程中結構轉變；最后利用水熱處理工藝在水的參予下晶化為具有均勻開放孔道結構的Y型分子篩。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術比，其顯著優(yōu)點是1、紅輝沸石的白度純度高(白度83.3-91.7，含鐵＜0.004wt％)，礦產儲量達100萬噸以上，原料豐富。利用紅輝沸石合成Y沸石，合成原料不再需要硅酸鈉、偏鋁酸鈉，大大節(jié)省了原材料成本，并為紅輝沸石資源的開發(fā)利用開辟了新途徑；紅輝沸石的化學組成見下表。
紅輝沸石化學組成(％)SiO2Al2O3Si/Al CaO K2O Na2O Fe2O3H2O 燒失量 總計58.76 14.133.529 8.8 0.11 0.18 0.004 18.12 17.79 100.12、紅輝沸石的活化溫度為600℃，低于其它非金屬礦物和固體廢物的活化溫度，節(jié)省了能源；3、用紅輝沸石合成的Y型分子篩，結晶度高達90-95％以上，白度，純度大于93％；
4、Y型分子篩產率高，單批產出相對紅輝沸石計算，達95％，高于其它同類技術；5、設備和工藝簡單，適宜于開展大規(guī)模生產；6、以紅輝沸石完全替代Y型分子篩合成所用化學原料硅酸鈉、偏鋁酸鈉，大幅度降低合成成本，簡化生產工藝，并提供工藝中的具體技術參數(shù)。也為天然紅輝沸石的高效綜合開發(fā)利用和生產高技術附加值的產品開辟新途徑，解決資源環(huán)境問題。
附圖
是本發(fā)明利用紅輝沸石合成Y型分子篩的工藝流程圖。
下面結合附圖所示流程對本發(fā)明作進一步描述。
實施例1第一步取10克紅輝沸石礦石，在馬弗爐中于600℃條件下焙燒2小時，獲得活化紅輝沸石；第二步焙燒后的紅輝沸石裝入圓柱形瑪瑙罐，于行星式球磨機上球磨2小時，取出過100目網(wǎng)篩，除去少量石英顆粒，獲得紅輝沸石粉末；第三步紅輝沸石粉末中加入水33.5ml，濃鹽酸3ml，室溫下在磁力攪拌器上攪拌1-2小時，然后，固液分離，酸洗后的紅輝沸石粉末中加入氫氧化鈉3克(工業(yè)品，含量＞95％)，加水24ml，混合均勻，加入晶種(或稱定向0.25克，繼續(xù)攪拌1小時；第四步上述混合物置于錐形瓶或反應釜中，并將錐形瓶或反應釜置于水浴中，保證安裝正確，以免水浴池中的水進入錐形瓶，錐形瓶上端接冷凝器，在攪拌條件下快速升溫至100℃，然后停止攪拌，靜態(tài)反應24小時；第五步上述反應實施完畢后，取出反應產物，固液分離，用潔凈自來水沖洗至PH值小于9.5，固液分離后于烘箱中在100℃干燥2小時獲得Y型分子篩粉末。
產物結晶度大于85％，白度大于90，晶體粒度1μm左右。
權利要求
1.一種用紅輝沸石合成Y型分子篩的方法，其特征在于它包括焙燒、球磨、過篩、酸洗、成膠、水熱晶化過程，工藝和條件為(1)紅輝沸石焙燒、球磨；(2)酸洗、固液分離；(3)水熱反應混合物配置；(4)水熱晶化；(5)洗滌、分離、過濾、干燥，獲得Y型分子篩粉末。
2.根據(jù)權利要求1所述的用紅輝沸石合成Y型分子篩的方法，其特征在于紅輝沸石的焙燒溫度為550-650℃，焙燒時間3-4小時。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的用紅輝沸石合成Y型分子篩的方法，其特征在于水熱反應混合物組成為Al2O3∶SiO2∶Na2O∶H2O＝1∶8-12∶4.5-8∶150-250。
4.根據(jù)權利要求3所述的用紅輝沸石合成Y型分子篩的方法，其特征在于水熱反應混合物中加入晶種和氯化鈉。
5.根據(jù)權利要求1所述的用紅輝沸石合成Y型分子篩的方法，其特征在于晶化前陳化，陳化溫度50-60℃，陳化時間6-12小時，或不經陳化過程，直接水熱晶化，晶化時間10-36小時。
6.根據(jù)權利要求1或2所述其特征在于，球磨后的紅輝沸石粉末進行酸洗，酸洗濃度0.1-1M；濃鹽酸用量以紅輝沸石質量計算，5-30％。
7.根據(jù)權利要求3所述的用紅輝沸石合成Y型分子篩的方法，其特征在于，水熱反應混合物中加入晶種(以紅輝沸石質量計算)2.5％，氯化鈉(以紅輝沸石質量計算)5-20％。
8.根據(jù)權利要求7所述的用紅輝沸石合成Y型分子篩的方法，其特征在于，反應混合物中加入的晶種化學組成為Al2O3∶SiO2∶Na2O∶H2O＝1∶10∶13∶320。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用紅輝沸石合成Y型分子篩的方法。它包括焙燒、球磨、過篩、酸洗、成膠、水熱晶化過程,紅輝沸石經焙燒、球磨后酸洗、固液分離,然后進行水熱反應混合物配置,再水熱晶化,洗滌、分離、過濾、干燥,獲得Y型分子篩粉末。本發(fā)明利用廉價天然礦物紅輝沸石作為原料,可節(jié)省原材料成本,節(jié)省能源,合成的Y型分子篩結晶度、白度、純度、產率高,設備和工藝簡單,無污染。
文檔編號C01B39/24GK1359852SQ0013541
公開日2002年7月24日 申請日期2000年12月20日 優(yōu)先權日2000年12月20日
發(fā)明者李釅, 汪信, 楊緒杰, 李丹, 朱俊武, 董元彩, 陸路德 申請人:南京理工大學