CN109748565A - 一种免焙烧的分子筛成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及分子筛的成型领域，具体是一种免焙烧的分子筛成型方法。包括以下步骤：将分子筛原粉和水泥粉体采用混匀机混合30min以上，以使两种粉末混合均匀，再加入加入硅溶胶溶液，并继续混匀，形成面团状的混合物；将面团状的混合物制成条状，再将条状物制成粒状物料，最后将粒状物料置于转盘式成型机中，旋转成球形分子筛；将所制备的球形分子筛在室温下干燥4小时后，90℃烘干12小时即可得到成型的分子筛球形体。本发明方法无需高温焙烧，对分子筛破坏程度小，适用于热稳定差的分子筛成型；同时该方法工艺简单，节能环保，具有大规模生产前景。

Description

一种免焙烧的分子筛成型方法

技术领域

本发明涉及分子筛的成型领域，具体是一种免焙烧的分子筛成型方法。

背景技术

人工合成的分子筛通常为粉体，为使分子筛在催化、吸附过程中发挥效率，必须使分子筛在反应和吸附床层中以合适的颗粒形状和大小装填。同样的分子筛由于成型方法不同，所制备的成型分子筛的孔结构、表面积和表面纹理结构有着显著差别。适宜大小、形状和强度的成型分子筛才能充分发挥分子筛自身的活性和选择性，延长使用寿命。另一方面，成型分子筛的形态还会影响反应器内气流的压力降、气流分布、反应物和生成物的扩散等。因此分子筛成型工艺是分子筛型催化剂和吸附剂的重要步骤。

目前的成型方式主要是使用如氧化铝、水铝石和凹凸棒土等含无机氧化物粘结剂配合成型助剂(如田菁粉、纤维素和甘油等)对分子筛颗粒进行粘合，再通过滚球、挤条、喷雾和油注等方法成型。分子筛成型后，需要进一步采用高温焙烧(一般在500℃～700℃)等热处理方式对成型分子筛进行硬化和活化。这一过程一方面是为了去除有机粘结剂，开放孔道；另一方面是为了使无机氧化物粘结剂产生物相变化，大幅度提高分子筛强度。公开号CN201010551785.3报道了一种介孔硅铝分子筛的成型方法，即将介孔硅铝分子筛和氧化铝混合，并加入田菁粉和硝酸，滚球成型后经过520℃高温焙烧后得到最终产品。公开号CN201410100278.6披露了分子筛浆液与粘结剂混合，加入助挤剂和胶溶剂，加工成型后经过600℃高温焙烧后得到最终产品。

然而热稳定性差(耐受温度低于500℃)的分子筛，无法承受高温焙烧，因此无法采用上述成型方法成型。另一方面，高温焙烧伴随着较高的能耗，不利于节能减排。

发明内容

本发明所要解决的是热稳定差的分子筛的成型困难的问题，提供了一种免焙烧的分子筛成型方法。该方法方法工艺简单，节能环保，具有大规模生产前景。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种免焙烧的分子筛成型方法，包括以下步骤：

1)原料的混合

将分子筛原粉和水泥粉体采用混匀机混合30min以上，以使两种粉末混合均匀，再加入加入硅溶胶溶液，并继续混匀，形成面团状的混合物；

2)原料的成型

将面团状的混合物制成条状，再将条状物制成粒状物料，最后将粒状物料置于转盘式成型机中，旋转成球形分子筛；将所制备的球形分子筛在室温下干燥4小时后，90℃烘干12小时即可得到成型的分子筛球形体。

具体的，所述制条方法可以是挤出成条，切割成条等所有成条方式。制丸方法可以是切割，挤压等所有的由条状物到粒状物的制备方法。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述分子筛原粉为CHA或KFI型分子筛。这些分子筛的热稳定较差。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述水泥粉体为粉状水硬性无机胶凝材料。其在加水搅拌后能在空气中硬化或者在水中硬化。

作为本发明技术方案的进一步改进，分子筛原粉水泥粉体的质量比为2～10：1。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述硅溶胶溶液的浓度为1wt％～30wt％，硅溶胶溶液与两种粉末总质量的质量比为0.5～1：1。

作为本发明技术方案的进一步改进，加入硅溶胶溶液后继续混匀的时间为1～10min。

作为本发明技术方案的进一步改进，在置于转盘式成型机过程中，转盘的倾角为50°～90°，转速为20～40rpm。

针对某些分子筛热稳定性差，无法承受高温焙烧的问题，本发明该成型方法以水泥类材料为载体，硅溶胶为成型助剂，通过混捏、制条、制丸和干燥等步骤制备出分子筛球形体。本发明方法无需高温焙烧，对分子筛破坏程度小，适用于热稳定差的分子筛成型；同时该方法工艺简单，节能环保，具有大规模生产前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为Chabazite原粉和实施例1的XRD衍射图。图中表明，成型前后XRD的峰位没有改变，峰强略有降低，证明成型后分子筛晶态未受破坏。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明。

实施例1

1)原料的混合

将100g的Chabazite分子筛原粉和20g快硬硅酸盐水泥粉末(均为300目以上)使用混匀机混合1h，以使两种粉末混合均匀。在混合均匀的粉体中加入90g质量分数为5wt％的硅溶胶溶液并搅拌混匀5min，形成面团状的混合物。

2)原料的成型

将面团状原料切割成直径为3mm的条状物，再将条状物进行切割为长度为3mm的粒状物，最后将粒状原料置于转盘式成型机中，旋转成型。转盘倾角为70°，转速为30rpm。上述切割和旋转成型工艺中，均使用为温岭市林大机械有限公司制造的DZ-20可倾式多功能制丸机。

将所制备的球形分子筛在室温下干燥4小时后，90℃烘干12小时即可得到成品。

实施例2

1)原料的混合

将100g的Chabazite分子筛原粉和30g快硬硅酸盐水泥粉末(均为300目以上)采用混匀机混合1h，以使两种粉末混合均匀。在混合均匀的粉体中加入90g质量分数为5wt％的硅溶胶溶液并搅拌混匀5min，形成面团状的混合物。

2)原料的成型

将面团状原料挤成直径为2mm的条状物，再将条状物进行切割为长度为2mm的粒状物，最后将粒状原料置于转盘式成型机中，旋转成型。转盘倾角为70°，转速为30rpm。上述挤条工艺使用的是常州星同制粒干燥设备有限公司生产的SJT双螺杆挤条机，切割和旋转成型工艺使用的是温岭市林大机械有限公司制造的DZ-20可倾式多功能制丸机。

(4)将所制备的球形分子筛在室温下干燥4小时后，90℃烘干12小时即可得到成品。

实施例3

1)原料的混合

将20g的Chabazite分子筛原粉和10g快硬硅酸盐水泥粉末(均为300目以上)采用混匀机混合1h，以使两种粉末混合均匀。在混合均匀的粉体中加入15g质量分数为30wt％的硅溶胶溶液并搅拌混匀10min，形成面团状的混合物。

2)原料的成型

将面团状原料挤成直径为3mm的条状物，再将条状物进行切割为长度为3mm的粒状物，最后将粒状原料置于转盘式成型机中，旋转成型。转盘倾角为90°，转速为40rpm。上述挤条工艺使用的是常州星同制粒干燥设备有限公司生产的SJT双螺杆挤条机，切割和旋转成型工艺使用的是温岭市林大机械有限公司制造的DZ-20可倾式多功能制丸机。

制备的球形分子筛在室温下干燥4小时后，90℃烘干12小时即可得到成品。

实施例4

1)原料的混合

将200g的Chabazite分子筛原粉和20g快硬硅酸盐水泥粉末(均为300目以上)采用混匀机混合30min，以使两种粉末混合均匀。在混合均匀的粉体中加入220g质量分数为1wt％的硅溶胶溶液并搅拌混匀5min，形成面团状的混合物。

2)原料的成型

将面团状原料切割成直径为3mm的条状物，再将条状物进行切割为长度为3mm的粒状物，最后将粒状原料置于转盘式成型机中，旋转成型。转盘倾角为50°，转速为20rpm。上述切割和旋转成型工艺中，均使用为温岭市林大机械有限公司制造的DZ-20可倾式多功能制丸机。

制备的球形分子筛在室温下干燥4小时后，90℃烘干12小时即可得到成品。

制得的产品性能如下表

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种免焙烧的分子筛成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）原料的混合

将分子筛原粉和水泥粉体采用混匀机混合30min以上，以使两种粉末混合均匀，再加入加入硅溶胶溶液，并继续混匀，形成面团状的混合物；

2）原料的成型

将面团状的混合物制成条状，再将条状物制成粒状物料，最后将粒状物料置于转盘式成型机中，旋转成球形分子筛；将所制备的球形分子筛在室温下干燥4小时后，90℃烘干12小时即可得到成型的分子筛球形体。

2.根据权利要求1所述的一种免焙烧的分子筛成型方法，其特征在于，所述分子筛原粉为CHA或KFI型分子筛。

3.根据权利要求1或2所述的一种免焙烧的分子筛成型方法，其特征在于，所述水泥粉体为粉状水硬性无机胶凝材料。

4.根据权利要求1或2所述的一种免焙烧的分子筛成型方法，其特征在于，分子筛原粉水泥粉体的质量比为2~10：1。

5.根据权利要求1或2所述的一种免焙烧的分子筛成型方法，其特征在于，所述硅溶胶溶液的浓度为1wt%~30wt%，硅溶胶溶液与两种粉末总质量的质量比为0.5~1：1。

6.根据权利要求1或2所述的一种免焙烧的分子筛成型方法，其特征在于，加入硅溶胶溶液后继续混匀的时间为1~10min。

7.根据权利要求1或2所述的一种免焙烧的分子筛成型方法，其特征在于，在置于转盘式成型机过程中，转盘的倾角为50°~90°，转速为20~40rpm。