无粘结剂4A分子筛的制备技术

1、第29卷第1期2000年3月陕西化工SHAAN X I CH E M I CAL I NDU STR YV o l.29N o.1M ar.2000无粘结剂4A分子筛的制备技术关伟宏(大庆石油化工总厂研究院,163714摘要:以高岭土为原料合成高强度、高性能的无粘结剂4A分子筛,对高岭土合成无粘结剂4A分子筛的操作条件进行了选择,同时研究了反应时间对结晶度的影响。关键词:高岭土;无粘结剂4A分子筛;合成分子筛是一种天然或人工合成的硅铝酸盐,最早是瑞典矿物学家克隆斯特在选矿时从天然矿物中发现的,当时主要被用于流体的干燥和流体的分离。60年代后,分子筛才作为催化剂被用于石油炼制及石油化学。随着工业

2、尤其石油化工行业的发展,分子筛具有的独特的吸附性能和催化性能越来越受重视,其应用领域更加广泛。由于天然矿物的缺乏和品种的相对单调,天然分子筛远远满足不了市场的要求,因此人们采用氧化铝、氧化硅、碱或以粘土类矿物质为原料,合成出各种类型的分子筛,并且已大规模的生产和应用。人工合成的分子筛一般呈极细的粉末状。这种细小的分子筛晶体具有良好的吸附性能、催化性能和热稳定性能,但在使用中粉尘较大,污染环境,操作也不方便,必须在分子筛粉末中加入一定量的粘结剂,将分子筛制成所需尺寸和形状,具有一定机械强度的聚集体。这种聚集体的机械强度随粘结剂加入量的增加而得到提高,但由于加入了粘结剂相应地降低了分子筛的吸附性能

3、、催化性能和热稳定性能,因此开发高性能、机械强度好的无粘结剂分子筛的多种合成技术是国内外研究的重点13。1实验部分1.1原料及仪器高岭土:广东茂名Si O245.85%(质量分数,以下同、A l2O337.37%、Fe2O30.80%、Si O2 A l2O3= 2.09(摩尔比;氢氧化钠:分析纯,吉林化工厂产。F-26( 前挤式双螺杆挤条机;SKJX-4-9型电热炉;差热分析仪;3134P型X射线荧光光谱仪;R300S电子天平;DL( 型颗粒强度测定仪;C M-3B型颗粒磨损测定仪等。1.2合成原理高岭土的硅铝组成非常接近A型分子筛即Si O2A l2O321,当用碱溶液热处理时,很容易转变

4、为A型分子,其主要反应原理如下:A l2O32Si O22H2O加热A l2O32Si O2+2H2O A l2O32Si O2+2N aOH+3.5H2ON a2OA l2O32Si O24.5H2O 1.3原料处理用X射线衍射法对高岭土做成分组成分析。对高岭土做差热分析。将高岭土于300 800,每隔50分别煅烧0.5h、1.0h、1.5h、2.0 h后,然后对煅烧后的高岭土做差热分析。1.4无粘结剂4A分子筛的合成将焙烧后的高岭土、氢氧化钠和水按一定比例混合均匀,并调成块状,然后在挤条机上捏合数次后挤成直径3mm的条状物。将条状物烘干,于500700焙烧2.0h左右,控制升温速度<

5、50 h。冷却后,用水蒸汽将条状物吸湿饱和,再浸入到80110,10%30%的氢氧化钠溶液中反应2.0h4.0h后,用无离子洗涤至近中性,烘干而得条状无粘结剂分子筛。在焙烧后的高岭土中加入一定量的未焙烧的高岭土或直接用未焙烧的高岭土做原料来合成无粘结剂4A分子筛亦可。1.5合成产物分析合成产物的定性分析及其结晶度的测定采用X 射线衍射法;吸附容量的测定参照GB6287-86;机收稿日期:1999-11-29 械强度的测定执行GB 3635-83;磨损率的测定执行GB 3636-83。2结果与讨论2.1高岭土差热分析结果高岭土差热分析谱图见图1。高温焙烧后的高岭土差热分析谱图见图2 。图1 高岭

6、土差热分析谱图图2600焙烧2.0h 的高岭土差热分析谱图由图1可知,高岭土在544.63有吸热峰,在此处高岭土受热失去结晶水,并在结构上发生变化,形成失水高岭土。在1012.25放热峰处,高岭土的结构完全发生变化,失水高岭土分解为单体的氧化铝和氧化硅4。因此高岭土的适宜焙烧条件为500700,1.0h 2.0h ,图2证明了这一点。2.2分子筛的合成结果合成产物经X 射线衍射分析,定性为4A 分子筛,其X 射线衍射谱图如图3 。图3合成分子筛的X 射线衍射谱图从图3可以看出,合成产物的X 射线衍射峰位置及强度符合4A 分子筛的特征。为了更进一步对合成产物进行定性,把部分产物的物性测定数据与部

7、分厂家产品的技术指标相比较,结果见表1。从测定结果来看,以高岭土为原料合成的无粘结剂4A 分子筛的吸附容量超过了市售普通分子筛,抗碎强度远高于普通分子筛的3倍以上,磨损率低于普通分子筛。用这种方法合成的分子筛,由于不含粘结剂,有效成分高,吸附容量大,并且这种分子筛成型体的结构组织,在反应过程中发生变化,形成牢固的一体,因而其强度得到提高,磨损率小。表1合成产物的物性测定数据样品编号吸附量 m g g -1水乙醇强度 N m -2磨损率 %规格 mm定性12281990.08680.763.04A 22261540.06860.873.04A 32301600.02650.523.04A 422

8、11450.07940.963.04A 52111670.08261.23.04A 大连普通样205130>0.0160<5.0364A 德惠普通样>180>140>0.0180<3.0264A 南京无粘结剂>230>200>0.0200<1.00.51.54A74第1期关伟宏:无粘结剂4A 分子筛的制备技术 在同一反应温度下,反应时间与合成分子筛结晶度之间的关系如图4所示 。图4反应时间与分子筛结晶度的关系由图4中的曲线可以看出,在同一反应温度下,随反应时间延长,分子筛的结晶度得到提高,但反应时间超过4.0h ,结晶度提高的幅度不大

9、。充足的反应时间,有助于分子筛晶体的转化反应彻底。而分子筛的结晶度也同其吸附容量和机械强度有一定的正比关系。因此延长反应时间,有助于提高分子筛的结晶度,从而提高了吸附容量和机械强度。3结论以高岭土为原料,可以合成出高强度、低磨损率、大容量的无粘结剂4A 型分子筛。该技术可靠、工艺简便、投资小。延长反应时间,可提高无粘结剂分子筛的结晶度。参考文献1赵锡武,王桂芝,关伟宏.无粘结剂分子筛的制备技术.沈阳化工,1995(4:25272王桂芝,王亚梅.无粘结剂沸石分子筛制备技术.黑龙江石油化工,1995,6(4:793陶彩娥,李正西.无粘结剂3A 分子筛吸附剂制备新技术.吉林石油化工,1990(1:1

10、8214上海试剂五厂编.分子筛制备与应用.上海:上海人民出版社,1976.2426【作者简介】关伟宏,女,29岁,助理工程师,学士。毕业于哈尔滨理工大学精细化工专业。发表论文2篇。Prepara tion of Adhesive -free 4A M olecular SieveGuan W eihong(In stitu te of D aqing Petrochem ical Com p lex ,163714Abstract :A p rocess of p reparing h igh 2strength and h igh 2p roperty adhesive 2free 4A m

11、 o lecu lar sieve u sing kao lin as raw m aterial w as in troduced .T he op erati on conditi on of syn thesizing adhesive 2free 4A m o lecu lar from kao lin w as selected ,and the effect of reacti on ti m e on crystallin ity w as studied .Key words :kao lin ;adhesive 2free 4A m o lecu lar sieve ;syn

12、 thesis(上接第42页Prepara tion of Rap id D ry i ng Corn Starch AdhesiveQ u J un(J iangsu Chem istry Indu stry In stitu te ,N an jing 210024H e Y usheng(Chem ical Engineering D ep artm en t of Zhejiang U n iversity ,H angzhou ,310027W ang X iaod ong(Shangqiu I m po rt and Expo rt Comm ercial In specti on B u reau ,476100Abstract :T he p rep arati on of the title com pound is studied ,m any facto rs such as ox idan t ,alkaline ,dryer and co rss 2linker are in spected .T he op ti m um m ass rati o of w ater ox idan t alkaline dryer