CN107937018A - 一种分子筛型煤焦油脱水剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分子筛型煤焦油脱水剂的制备方法，由羧甲基淀粉钠、凹凸棒土、烷基酚醛树脂聚氧乙烯醚、偏铝酸钠、水玻璃、硝酸银等原料制成，本发明采用磷酸改性凹凸棒土，以增加产物的吸附位点和储水空间，并通过优化制备分子筛，利用抽滤制备半干凝胶生产分子筛，提高了反应釜中的固含量，降低了单位质量分子筛生产能耗，提高了材料的整体亲水性，在使用时用量少，制备价格低廉，满足成品煤焦油的含水量要求，与现有脱水方法相比，具有脱水速度快、成本低、环境污染小的优点。

Description

一种分子筛型煤焦油脱水剂的制备方法
技术领域
本发明涉及脱水材料技术领域，尤其涉及一种分子筛型煤焦油脱水剂的制备方法。
背景技术
煤焦油是煤在高温干馏和气化过程中获得的油类产品。在煤炼焦过程中，高温荒煤气用循环氨水喷洒和初冷器冷凝冷却加以回收，另外采用高压氨水喷射法进行无烟装煤，因此焦油中含有大量的氨水。焦油含水分对其后序蒸馏操作产生许多不利影响。主要有：（1）在间歇焦油蒸馏釜中，焦油含水多，将延长脱水时间而降低设备生产能力，增加能耗；（2）在管式炉连续蒸馏系统中，若焦油含水多，会使系统压力显著提高，阻力增加，使操作制度打乱导致火灾；（3）伴随水分带入的腐蚀性物质，还会引起管道和设备的腐蚀，降低设备使用寿命。煤焦油含水量对产品质量、密度和黏度的明显影响。基于上述原因，煤焦油加工前必须进行脱水处理才能蒸馏。
煤焦油脱水方法有多种，其中加热静置脱水法脱水时间较长、效率低，管式炉加热法脱水能耗较高。在保证产品品质的情况下，开发或优选出一种煤焦油脱水剂，既提高产品品质及产量、降低蒸氨塔及换热器的能耗、减少氨水喷嘴的堵塞，又可提高焦油深加工装置的加工能力、降低装置能耗、减少安全隐患，对煤炭和焦油加工企业有着重要的现实意义。
沸石分子筛是一类含有大量有序微孔结构的硅铝酸盐，由于具有大的比表面积、良好的稳定性和择形性能而被广泛应用于诸多工业领域。硅铝分子筛因骨架结构中存在铝原子而带有负电荷，故离子交换性能成为硅铝分子筛的固有性能。在软化水质、去除有害金属、洗涤助剂、吸附脱水、催化剂等方面均得到了广泛的应用。
传统的分子筛合成工艺多为硅源、铝源与碱源溶液充分混合形成初始凝胶，经水热反应晶化得到固体，再经洗涤、干燥几个步骤完成。在晶体生长的水热反应过程中，大量的水作为溶剂，占据反应釜内大部分体积，使得单釜产量有限，且由于晶化过程需在高温下完成，大量溶剂的存在使单位产量的能耗较大。同时分子筛单独使用作用有限，无法满足人们的使用需求，因此需要进一步复合和改性以提高分子筛的使用领域和作用效率。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种分子筛型煤焦油脱水剂的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种分子筛型煤焦油脱水剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将凹凸棒土加热升温至180-200℃，煅烧1-2小时，冷却后取出，与磷酸溶液混合搅拌4-5小时，将溶液抽滤同时用蒸馏水清洗，剩余产物送入烘箱中干燥8-10小时，得磷酸改性凹凸棒土备用；
（2）将甘油和聚乙烯吡咯烷酮按质量比（40-45）：1混合后油浴加热至80-90℃，在300-320转/分下搅拌20-30分钟，至溶液分散完全，之后向其中加入0.5-1%质量分数的硝酸银，先保持温度搅拌10-15分钟，再升温至110-115℃搅拌2-3小时，最后冷却至室温，得纳米银溶胶备用；
（3）按质量比（1-1.5）：（3-4）：（45-55）将氢氧化钠、偏铝酸钠以及水混合搅拌至完全溶解，将此混合体系与导向剂溶液按质量比(1-1.3):1混合后继续搅拌60-120分钟，得初始凝胶，将其在真空下抽滤至无液体滴下，得到半干凝胶再置于反应釜中，升温至100-110℃，晶化5-6小时，完成后将所得产品用清水洗净并烘干，浸没于步骤2所得纳米银溶胶中，升温至65-75℃浸渍20-24小时，之后过滤收集固形产物，晾干后磨细过60-80目筛，得纳米银/沸石分子筛备用；
（4）将磷酸改性凹凸棒土、纳米银/沸石分子筛以及烷基酚醛树脂聚氧乙烯醚按质量比（10-12）：（3-4）：（0.5-1）混合浸没于甲醇溶液中，不断搅拌2-3小时，之后过滤烘干；
（5）将步骤4所得产物与羧甲基淀粉钠按质量比8-9：1混合，送入造粒机中造粒，即得本发明煤焦油脱水剂。
所述步骤1中磷酸溶液浓度为1.5-2mol/L，与凹凸棒土的固液比为1：（15-18）g/mL。
所述步骤3中导向剂溶液的配制方法为按质量比（5-5.5）：（1-1.2）：（35-40）：（15-18）将氢氧化钠、偏铝酸钠、水玻璃以及水混合后搅拌陈化10-12小时得到。
所述烷基酚醛树脂聚氧乙烯醚的分子量在4500-7500之间。
所述步骤4中磷酸改性凹凸棒土、纳米银/沸石分子筛、烷基酚醛树脂聚氧乙烯醚的质量比为11：3：1。
所述的导向剂的水玻璃中氧化钠质量分数为5-8%，二氧化硅质量分数为18-24%，余量成分为水。
本发明的优点是：
本发明采用磷酸改性凹凸棒土，以增加产物的吸附位点和储水空间，并通过优化制备分子筛，将硅源、铝源与碱源溶液充分混合形成的初始凝胶进行抽滤，去除了其中大部分溶剂，提高了反应釜中的固含量，降低了单位质量分子筛生产能耗，并表现出更高的离子交换速率，同时以甘油同时作为分散介质和还原剂还原银离子，通过浸渍获得纳米银/沸石分子筛，大大简化了复合材料的操作工艺，提高了材料的整体亲水性，二者经结合能够实现焦油产品的高效脱水，本发明脱水剂使用时用量少，制备价格低廉，满足成品煤焦油的含水量要求，与现有脱水方法相比，具有脱水速度快、成本低、环境污染小的优点。
具体实施方式
一种分子筛型煤焦油脱水剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将凹凸棒土加热升温至180℃，煅烧1小时，冷却后取出，与磷酸溶液混合搅拌4小时，将溶液抽滤同时用蒸馏水清洗，剩余产物送入烘箱中干燥8小时，得磷酸改性凹凸棒土备用，其中磷酸溶液浓度为1.5mol/L，与凹凸棒土的固液比为1：16g/mL；
（2）将甘油和聚乙烯吡咯烷酮按质量比44：1混合后油浴加热至80℃，在300转/分下搅拌20分钟，至溶液分散完全，之后向其中加入0.5%质量分数的硝酸银，先保持温度搅拌10分钟，再升温至110℃搅拌2小时，最后冷却至室温，得纳米银溶胶备用；
（3）按质量比1.5：3.5：50将氢氧化钠、偏铝酸钠以及水混合搅拌至完全溶解，将此混合体系与导向剂溶液按质量比1.2:1混合后继续搅拌60分钟，得初始凝胶，将其在真空下抽滤至无液体滴下，得到半干凝胶再置于反应釜中，升温至100℃，晶化5小时，完成后将所得产品用清水洗净并烘干，浸没于步骤2所得纳米银溶胶中，升温至65℃浸渍20小时，之后过滤收集固形产物，晾干后磨细过60目筛，得纳米银/沸石分子筛备用，其中导向剂溶液的配制方法为按质量比5.5：1.2：38：16将氢氧化钠、偏铝酸钠、水玻璃以及水混合后搅拌陈化10小时得到，水玻璃中氧化钠质量分数为7%，二氧化硅质量分数为21%，余量成分为水；
（4）将磷酸改性凹凸棒土、纳米银/沸石分子筛以及烷基酚醛树脂聚氧乙烯醚按质量比11：3：1混合浸没于甲醇溶液中，不断搅拌2小时，之后过滤烘干，烷基酚醛树脂聚氧乙烯醚的分子量在4500-7500之间；
（5）将步骤4所得产物与羧甲基淀粉钠按质量比8：1混合，送入造粒机中造粒，即得本发明煤焦油脱水剂。

Claims (6)

1.一种分子筛型煤焦油脱水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将凹凸棒土加热升温至180-200℃，煅烧1-2小时，冷却后取出，与磷酸溶液混合搅拌4-5小时，将溶液抽滤同时用蒸馏水清洗，剩余产物送入烘箱中干燥8-10小时，得磷酸改性凹凸棒土备用；
（2）将甘油和聚乙烯吡咯烷酮按质量比（40-45）：1混合后油浴加热至80-90℃，在300-320转/分下搅拌20-30分钟，至溶液分散完全，之后向其中加入0.5-1%质量分数的硝酸银，先保持温度搅拌10-15分钟，再升温至110-115℃搅拌2-3小时，最后冷却至室温，得纳米银溶胶备用；
（3）按质量比（1-1.5）：（3-4）：（45-55）将氢氧化钠、偏铝酸钠以及水混合搅拌至完全溶解，将此混合体系与导向剂溶液按质量比(1-1.3):1混合后继续搅拌60-120分钟，得初始凝胶，将其在真空下抽滤至无液体滴下，得到半干凝胶再置于反应釜中，升温至100-110℃，晶化5-6小时，完成后将所得产品用清水洗净并烘干，浸没于步骤2所得纳米银溶胶中，升温至65-75℃浸渍20-24小时，之后过滤收集固形产物，晾干后磨细过60-80目筛，得纳米银/沸石分子筛备用；
（4）将磷酸改性凹凸棒土、纳米银/沸石分子筛以及烷基酚醛树脂聚氧乙烯醚按质量比（10-12）：（3-4）：（0.5-1）混合浸没于甲醇溶液中，不断搅拌2-3小时，之后过滤烘干；
（5）将步骤4所得产物与羧甲基淀粉钠按质量比8-9：1混合，送入造粒机中造粒，即得本发明煤焦油脱水剂。
2.根据权利要求1所述的分子筛型煤焦油脱水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中磷酸溶液浓度为1.5-2mol/L，与凹凸棒土的固液比为1：（15-18）g/mL。
3.根据权利要求1所述的分子筛型煤焦油脱水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3中导向剂溶液的配制方法为按质量比（5-5.5）：（1-1.2）：（35-40）：（15-18）将氢氧化钠、偏铝酸钠、水玻璃以及水混合后搅拌陈化10-12小时得到。
4.根据权利要求1所述的分子筛型煤焦油脱水剂的制备方法，其特征在于，所述烷基酚醛树脂聚氧乙烯醚的分子量在4500-7500之间。
5.根据权利要求1所述的分子筛型煤焦油脱水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤4中磷酸改性凹凸棒土、纳米银/沸石分子筛、烷基酚醛树脂聚氧乙烯醚的质量比为11：3：1。
6.根据权利要求3所述的导向剂溶液的制备方法，其特征在于，所述水玻璃中氧化钠质量分数为5-8%，二氧化硅质量分数为18-24%，余量成分为水。
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