CN103691491A - 一种硅铝磷分子筛催化剂脱钠的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硅铝磷分子筛催化剂的脱钠方法，该方法适用于硅铝磷分子筛微球催化剂后处理过程中的铵盐交换过程。本发明的方法中采用循环使用铵盐交换液进行脱钠；循环液中累积的钠离子通过弛放少量的循环液加以排放，弛放同时补充部分新鲜铵盐水溶液，使交换釜中循环液的铵离子质量浓度不低于0.5%，钠离子质量浓度不高于0.02%。本方法在保证催化剂脱钠效率的同时，可大幅度减少含铵废水的排放量以及铵盐的使用量，并可配合常见的交换釜以及带式过滤机使用。
Description
技术领域
本发明涉及煤化工催化技术领域，尤其涉及一种硅铝磷分子筛催化剂脱钠的方法。
背景技术
流化床甲醇制烯烃技术是有希望代替常规生产低碳烯烃的新型工艺路线。作为此技术的核心，硅铝磷分子筛催化剂的制备一直成为人们研究的重点。硅铝磷分子筛催化剂具有特殊的孔道结构，极高的比表面积和良好的热稳定性，因此被广泛用于化工领域。一般地，硅铝磷分子筛催化剂在含钠的硅铝酸盐晶化体系中合成，因此本身具备钠正离子的正电荷和硅氧四面体与铝氧四面体骨架所带的负电荷。为了获得更好的催化反应活性和热稳定性，需要对催化剂进行酸化处理，脱除其中的钠离子。
传统的处理方法中，是将铵盐水溶液（或金属盐溶液）和硅铝磷分子筛进行混合搅拌一定时间，然后静置一定时间后，除去上清液，把处理后的硅铝磷分子筛放入烘箱进行干燥处理。但是这种传统的方法存在一定的问题，例如处理后的工业废液还有一定浓度的铵盐，且工业废液的排放量巨大。因为废液中含有大量的氨氮，若直接排入水中，会对水体造成污染；若要进行处理，需耗费大量的人工成本和经济费用。同时一个需要关注的问题还体现在烘干过程中，也需要耗费大量的能量。在21世纪的今天，环保和节能成为化工领域关注的重中之重，因此对化工工艺技术的改革与创新就更为迫切。
发明内容
本发明要解决的问题是针对上述存在的不足，提供一种硅铝磷分子筛催化剂脱钠的方法，该方法在保持脱钠效果和不破坏分子筛晶体结构的前提下，解决了硅铝磷分子筛铵盐交换过程中废水排放量大以及烘干过程中能耗大的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种硅铝磷分子筛催化剂脱钠的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将质量浓度1.0%～22.0%的铵盐水溶液加入到交换釜中并搅拌1-10min；
（2）将硅铝磷分子筛催化剂加入到交换釜中继续搅拌0.5h-8h；
（3）经铵盐交换后的浆液从交换釜底卸出至真空带滤机上进行过滤，除去硅铝磷分子筛催化剂上的溶液，得到催化剂滤饼；经真空带滤机过滤后收集到的循环交换液一部分弛放，剩余的注入到交换釜中进行下一次的铵盐交换过程，同时向交换釜中加入步骤（1）配制好的新鲜铵盐水溶液；
（4）将得到的催化剂滤饼进行干燥处理。
优选的，步骤（1）中加入的铵盐水溶液与步骤（2）中加入的硅铝磷分子筛催化剂的重量比为5:1～2:1。
更优选的，步骤（1）中加入的铵盐水溶液与步骤（2）中加入的硅铝磷分子筛催化剂的重量比为2:1。
优选的，所述铵盐水溶液的溶质为选自氯化铵、硝酸铵、硫酸铵、碳酸铵、氟化铵、碘化铵、硫酸氢铵中的一种或几种。
优选的，硅铝磷分子筛催化剂的粒径为20-100微米。
优选的，交换釜的温度保持在30-80℃。
优选的，步骤（2）铵盐交换过程中的搅拌速率为25-100r/min。
优选的，加入的新鲜铵盐水溶液的质量比弛放的循环交换液多1%～3%。
优选的，对交换釜中交换液的铵离子和钠离子浓度进行监测，确保铵离子质量浓度不低于0.5%，钠离子质量浓度不高于0.02%。
优选的，交换釜选用搪瓷釜或不锈钢釜。
本发明具有的优点和积极效果是：
（1）本发明涉及的硅铝磷分子筛催化剂脱钠的方法用于催化剂后处理的铵盐交换过程中，循环使用铵盐交换液进行脱钠；通过此方法可以大幅度减少铵盐水溶液的使用量和含铵废水的排放量，从而降低了处理废水的成本和部分耗能。
（2）真空带滤机滤布下的压力可根据需要得到的滤饼的干燥程度控制在不同的低压状态下，浆液经过滤除去部分水分后再进行干燥，可以减少烘干过程中的能量消耗。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
图中：1-交换釜；2-真空带滤机。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的描述。
实施例1
选用氯化铵、硝酸铵做溶质，二者以任意比例进行称重，配制质量分数为1.8%的铵盐水溶液，将配制好的1000kg铵盐水溶液注入2m3搪瓷交换釜中，同时开启搅拌器，搅拌的速率维持在54r/min，搅拌10min。控制交换釜的温度在50-60℃，选用粒径为20-100微米的硅铝磷分子筛催化剂500kg加入交换釜中，控制搅拌速率不变，继续搅拌2h。经交换后的浆液从交换釜底卸出至真空带滤机进行过滤，除去硅铝磷分子筛催化剂上的溶液，得到催化剂滤饼；经真空带滤机过滤收集到的循环交换液15kg外排，其余的注入到交换釜中进行下一次的铵盐交换过程，同时向交换釜中加入新鲜的铵盐水溶液，其质量比外排部分的交换液多1.2%。操作过程中，经检测，交换釜中铵离子质量浓度为1.24%～1.57%，钠离子质量浓度为0.012～0.014%。
循环交换液如果一次性外排，其废水的质量将会达到1000kg，选用上述方法进行处理，在达到脱钠效果和不破坏分子筛晶体结构的前提下废水排出量仅为15kg。
实施例2
选用氯化铵做溶质，配制质量分数为17%的铵盐水溶液，将配制好400kg铵盐水溶液注入1m3不锈钢交换釜中，同时开启搅拌器，搅拌的速率维持在80r/min，搅拌4min。控制交换釜的温度在30-40℃，选用粒径为20-100微米的硅铝磷分子筛催化剂200kg加入交换釜中，控制搅拌速率不变，继续搅拌4h。经交换后的浆液从交换釜底卸出至真空带滤机进行过滤，除去硅铝磷分子筛催化剂上的溶液，得到催化剂滤饼；经真空带滤机过滤收集到的循环交换液8kg外排，其余的注入到交换釜中进行下一次的铵盐交换过程，同时向交换釜中加入新鲜的铵盐水溶液，其质量比外排部分的交换液多1.8%。操作过程中，经检测，交换釜中铵离子质量浓度为13.4%～15.8%，钠离子质量浓度为0.011%～0.014%。
循环交换液如果一次性外排，其废水的质量将会达到400kg，而选用上述方法进行处理，在达到脱钠效果和不破坏分子筛晶体结构的前提下废水排出量仅为8kg。
实施例3
选用硝酸铵和硫酸铵做溶质，二者以任意比例进行称重，配制质量分数为7.0%的铵盐水溶液，将配制好700kg铵盐水溶液注入1m3不锈钢交换釜中，同时开启搅拌器，搅拌的速率维持在36r/min，搅拌7min。控制交换釜的温度维持在42-56℃，选用粒径为20-100微米的硅铝磷分子筛催化剂175kg加入交换釜中，控制搅拌速率不变，继续搅拌6h。经交换后的浆液从交换釜底卸出至真空带滤机进行过滤，除去硅铝磷分子筛催化剂上的溶液，得到催化剂滤饼；经真空带滤机过滤收集到的循环交换液12kg外排，其余的注入到交换釜中进行下一次的铵盐交换过程，同时向交换釜中加入新鲜的铵盐水溶液，其质量比外排部分的交换液多2.4%。操作过程中，经检测，交换釜中铵离子质量浓度为4.82%～5.24%，钠离子质量浓度为0.016～0.019%。
循环交换液如果一次性外排，其废水的质量将会达到700kg，而选用上述方法进行处理，在达到脱钠效果和不破坏分子筛晶体结构的前提下废水排出量仅为12kg。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种硅铝磷分子筛催化剂脱钠的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将质量浓度1.0%～22.0%的铵盐水溶液加入到交换釜中并搅拌1-10min；
（2）将硅铝磷分子筛催化剂加入到交换釜中继续搅拌0.5h-8h；
（3）经铵盐交换后的浆液从交换釜底卸出至真空带滤机上进行过滤，除去硅铝磷分子筛催化剂上的溶液，得到催化剂滤饼；经真空带滤机过滤后收集到的循环交换液一部分弛放，剩余的注入到交换釜中进行下一次的铵盐交换过程，同时向交换釜中加入步骤（1）配制好的新鲜铵盐水溶液；
（4）将得到的催化剂滤饼进行干燥处理。
2.根据权利要求1所述的硅铝磷分子筛催化剂脱钠的方法，其特征在于：步骤（1）中加入的铵盐水溶液与步骤（2）中加入的硅铝磷分子筛催化剂的重量比为5:1～2:1。
3.根据权利要求1所述的硅铝磷分子筛催化剂脱钠的方法，其特征在于：步骤（1）中加入的铵盐水溶液与步骤（2）中加入的硅铝磷分子筛催化剂的重量比为2:1。
4.根据权利要求1所述的硅铝磷分子筛催化剂脱钠的方法，其特征在于：所述铵盐水溶液的溶质为选自氯化铵、硝酸铵、硫酸铵、碳酸铵、氟化铵、碘化铵、硫酸氢铵中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的硅铝磷分子筛催化剂脱钠的方法，其特征在于：硅铝磷分子筛催化剂的粒径为20-100微米。
6.根据权利要求1所述的硅铝磷分子筛催化剂脱钠的方法，其特征在于：交换釜的温度保持在30-80℃。
7.根据权利要求1所述的硅铝磷分子筛催化剂脱钠的方法，其特征在于：步骤（2）铵盐交换过程中的搅拌速率为25-100r/min。
8.根据权利要求1所述的硅铝磷分子筛催化剂脱钠的方法，其特征在于：加入的新鲜铵盐水溶液的质量比弛放的循环交换液多1%～3%。
9.根据权利要求1-8任一所述的硅铝磷分子筛催化剂脱钠的方法，其特征在于：对交换釜中交换液的铵离子和钠离子浓度进行监测，确保铵离子质量浓度不低于0.5%，钠离子质量浓度不高于0.02%。
10.根据权利要求9所述的硅铝磷分子筛催化剂脱钠的方法，其特征在于：交换釜选用搪瓷釜或不锈钢釜。
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