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一种分子筛离子交换的方法和稀土Y型分子筛的制备方法.pdf

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  • 文档编号:804836
  • 上传时间:2018-03-13
  • 格式:PDF
  • 页数:15
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN200910236619.1

    申请日:

    2009.10.30

    公开号:

    CN102049321A

    公开日:

    2011.05.11

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    专利实施许可合同备案的生效IPC(主分类):B01J 47/00合同备案号:2014990000622让与人:中国石油化工股份有限公司受让人:中国石化催化剂有限公司发明名称:一种分子筛离子交换的方法和稀土Y型分子筛的制备方法申请日:20091030申请公布日:20110511授权公告日:20130410许可种类:独占许可备案日期:20140805|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B01J 47/00申请日:20091030|||公开

    IPC分类号:

    B01J47/00; B01J39/14

    主分类号:

    B01J47/00

    申请人:

    中国石油化工股份有限公司

    发明人:

    于向真; 周亮; 蒋飞华; 李小琴; 张三华; 胡学武; 喻永宏

    地址:

    100728 北京市朝阳区朝阳门北大街22号

    优先权:

    专利代理机构:

    北京润平知识产权代理有限公司 11283

    代理人:

    陈小莲;王凤桐

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    内容摘要

    一种分子筛离子交换的方法,其中,分子筛离子交换采用一种离子交换反应设备,该设备包括交换装置,所述交换装置包括容器和隔板,隔板将容器分成第一空间和第二空间,所述第一空间的容积大于所述第二空间的容积;所述隔板的下端与所述容器的底部具有空隙,所述第一空间和所述第二空间通过所述空隙连通;所述容器的侧壁上设置有开口,所述开口与所述第二空间连通,且所述开口的下沿高于所述隔板的下端且低于所述隔板的上端。本发明还提供了采用所述设备制备稀土Y型分子筛的方法。由于所述离子交换反应装置能够连续地进行离子交换,因此,所述分子筛离子交换的方法和制备稀土Y型分子筛的方法均能够连续进行,从而大大减轻了生产过程中的劳动强度。

    权利要求书

    1: 一种分子筛离子交换的方法, 其特征在于, 分子筛离子交换采用一种离子交换反应 设备, 该设备包括交换装置, 所述交换装置包括容器 (1) 和隔板 (11), 所述隔板 (11) 将所述 容器 (1) 分成第一空间 (12) 和第二空间 (13), 所述第一空间 (12) 的容积大于所述第二空 间 (13) 的容积 ; 所述隔板 (11) 的下端与所述容器 (1) 的底部具有空隙, 所述第一空间 (12) 和所述第二空间 (13) 通过所述空隙连通 ; 所述容器 (1) 的侧壁上设置有开口 (14), 所述开 口 (14) 与所述第二空间 (13) 连通, 且所述开口 (14) 的下沿高于所述隔板 (11) 的下端且低 于所述隔板 (11) 的上端 ; 该方法包括将一种浆液连续加入到所述第一空间 (12) 中进行混 合接触, 所述浆液含有分子筛和交换液, 或者将分子筛和交换液分别连续加入到所述第一 空间 (12) 中, 使分子筛和交换液混合接触, 使混合接触后的浆液通过开口 (14) 连续流出。
    2: 根据权利要求 1 所述的方法, 其中, 所述隔板 (11) 的侧端与所述容器 (1) 的侧壁紧 密接触。
    3: 根据权利要求 1 所述的方法, 其中, 所述交换装置还包括搅拌器 (15), 使所述分子筛 和所述交换液在所述搅拌器 (15) 的搅拌下进行混合接触, 所述搅拌的搅拌使所述容器 (1) 的底部没有沉淀物沉积。
    4: 根据权利要求 1 所述的方法, 其中, 所述交换装置还包括加热装置 (16), 通过所述加 热装置 (16) 对所述分子筛和所述交换液的混合液进行加热。
    5: 根据权利要求 1 所述的方法, 其中, 所述设备还包括第一供料装置 (2), 所述分子筛 和所述交换液, 或者所述分子筛和所述交换液的混合液通过所述第一供料装置 (2) 供给到 所述容器的第一空间 (12)。
    6: 根据权利要求 5 所述的方法, 其中, 所述第一供料装置 (2) 为多个, 所述分子筛和所 述交换液分别通过供料装置供给到所述容器的第一空间 (12)。
    7: 根据权利要求 1 所述的方法, 其中, 所述设备还包括过滤装置 (3), 所述混合接触后 的浆液通过开口 (14) 连续进入所述过滤装置 (3)。
    8: 根据权利要求 7 所述的方法, 其中, 在所述交换装置和所述过滤装置 (3) 之间还设置 有缓冲池 (4), 所述混合接触后的浆液通过所述开口 (14) 进入所述缓冲池 (4), 并通过所述 缓冲池 (4) 供给至所述过滤装置 (3)。
    9: 根据权利要求 8 所述的方法, 其中, 所述容器 (1) 的底部还设置有卸料口 (17), 所述 卸料口 (17) 通过管道 (18) 与所述缓冲池 (4) 连通, 所述管道 (18) 上设置有阀门 (19) ; 在 所述交换装置出现故障时, 通过打开阀门 (19), 使所述容器 (1) 内的混合液体通过所述卸 料口 (17) 进入所述缓冲池 (4)。
    10: 根据权利要求 8 所述的方法, 其中, 所述设备还包括第二供料装置 (5), 通过所述第 二供料装置 (5) 向所述缓冲池 (4) 中加入添加剂, 所述添加剂为能够促使来自所述容器 (1) 的混合接触后的浆液形成沉积的物质。
    11: 根据权利要求 1-10 中任意一项所述的方法, 其中, 所述开口 (14) 的下沿与所述隔 板 (11) 的下端的垂直距离为所述隔板 (11) 总高度的 20-95%。
    12: 根据权利要求 1-10 中任意一项所述的方法, 其中, 所述第一空间 (12) 与所述第二 空间 (13) 的容积比为 2-500 ∶ 1。
    13: 根据权利要求 1-10 中任意一项所述的方法, 其中, 所述分子筛和所述交换液在所 述容器 1 中的停留时间为 0.1-3 小时。 2
    14: 根据权利要求 1 所述的方法, 其中, 所述分子筛与所述交换液混合接触的温度为 20-100℃。
    15: 根据权利要求 1 所述的方法, 其中, 所述分子筛选自 NaY 分子筛和 / 或 NaY 分子筛 的改性分子筛 ; 所述交换液包括稀土盐溶液和 / 或铵盐溶液。
    16: 一种稀土 Y 型分子筛的制备方法, 该方法包括使 Y 型分子筛与交换液接触, 进行离 子交换, 其特征在于, 所述离子交换采用一种离子交换反应设备, 该设备包括交换装置, 所 述交换装置包括容器 (1) 和隔板 (11), 所述隔板 (11) 将所述容器 (1) 分成第一空间 (12) 和 第二空间 (13), 所述第一空间 (12) 的容积大于所述第二空间 (13) 的容积 ; 所述隔板 (11) 的下端与所述容器 (1) 的底部具有空隙, 所述第一空间 (12) 和所述第二空间 (13) 通过所 述空隙连通 ; 所述容器 (1) 的侧壁上设置有开口 (14), 所述开口 (14) 与所述第二空间 (13) 连通, 且所述开口 (14) 的下沿高于所述隔板 (11) 的下端且低于所述隔板 (11) 的上端 ; 使 所述 Y 型分子筛和所述交换液加到所述第一空间 (12) 中进行混合接触, 使混合接触后的浆 液通过开口 (14) 连续流出。
    17: 根据权利要求 16 所述的方法, 其中, 所述隔板 (11) 的侧端与所述容器 (1) 的侧壁 紧密接触。
    18: 根据权利要求 16 所述的方法, 其中, 所述交换装置还包括搅拌器 (15), 使所述 Y 型 分子筛和所述交换液在所述搅拌器 (15) 的搅拌下进行混合接触, 所述搅拌的搅拌使所述 容器 (1) 的底部没有沉淀物沉积。
    19: 根据权利要求 16 所述的方法, 其中, 所述交换装置还包括加热装置 (16), 通过所述 加热装置 (16) 对所述 Y 型分子筛和所述交换液的混合液进行加热。
    20: 根据权利要求 16 所述的方法, 其中, 所述设备还包括第一供料装置 (2), 所述 Y 型 分子筛和所述交换液, 或者所述 Y 型分子筛和所述交换液的混合液通过所述第一供料装置 (2) 供给到所述容器 (1) 的第一空间 (12)。
    21: 根据权利要求 20 所述的方法, 其中, 所述第一供料装置 (2) 为多个, 所述 Y 型分子 筛和所述交换液分别通过供料装置供给到所述容器 (1) 的第一空间 (12)。
    22: 根据权利要求 16 所述的方法, 其中, 所述设备还包括过滤装置 (3), 所述混合接触 后的浆液通过开口 (14) 连续进入所述过滤装置 (3)。
    23: 根据权利要求 22 所述的方法, 其中, 在所述交换装置和所述过滤装置 (3) 之间还设 置有缓冲池 (4), 所述混合接触后的浆液通过所述开口 (14) 进入所述缓冲池 (4), 并通过所 述缓冲池 (4) 供给至所述过滤装置 (3)。
    24: 根据权利要求 23 所述的方法, 其中, 所述容器 (1) 的底部还设置有卸料口 (17), 所 述卸料口 (17) 通过管道 (18) 与所述缓冲池 (4) 连通, 所述管道 (18) 上设置有阀门 (19) ; 在所述交换装置出现故障时, 通过打开阀门 (19), 使所述容器 (1) 内的混合液体通过所述 卸料口 (17) 进入所述缓冲池 (4)。
    25: 根据权利要求 23 所述的方法, 其中, 所述设备还包括第二供料装置 (5), 通过所述 第二供料装置 (5) 向所述缓冲池 (4) 中加入添加剂, 所述添加剂为能够促使来自所述容器 (1) 的混合接触后的浆液形成沉积的物质。
    26: 根据权利要求 25 所述的方法, 其中, 所述添加剂为氨水、 氢氧化钠溶液、 水玻璃溶 液、 絮凝剂和磷酸铵中的至少一种。 3
    27: 根据权利要求 16-26 中任意一项所述的方法, 其中, 所述开口 (14) 的下沿与所述隔 板 (11) 的下端的垂直距离为所述隔板 (11) 总高度的 20-95%。
    28: 根据权利要求 16-26 中任意一项所述的方法, 其中, 所述第一空间 (12) 与所述第二 空间 (13) 的容积比为 2-500 ∶ 1。
    29: 根据权利要求 16-26 中任意一项所述的方法, 其中, 所述分子筛和所述交换液在所 述容器 1 中的停留时间为 0.1-3 小时。
    30: 根据权利要求 16 所述的方法, 其中, 所述分子筛与所述交换液混合接触的温度为 20-100℃。
    31: 根据权利要求 16 所述的方法, 其中, 所述 Y 型分子筛选自 NaY 分子筛和 / 或 NaY 分 子筛的改性分子筛 ; 所述交换液包括稀土盐溶液和铵盐溶液。
    32: 根据权利要求 31 所述的方法, 其中, 所述 Y 型分子筛、 所述稀土盐和所述铵盐加入 的重量比为 1 ∶ 0.01-0.6 ∶ 0.01-2。
    33: 根据权利要求 31 所述的方法, 其中, 所述 Y 型分子筛为 NaY 分子筛 ; 所述铵盐选 自氯化铵、 硫酸铵、 醋酸铵、 磷酸铵、 磷酸一氢铵、 磷酸二氢铵、 硝酸铵中的至少一种 ; 所述稀 土化合物为稀土氯化物和 / 或稀土硝酸盐, 所述稀土元素选自镧、 铈、 镨、 钕、 钷、 钐、 铕、 钆、 铽、 镝、 钬、 铒、 铥、 镱、 镥、 锕、 钍、 镤、 铀、 镎中的至少一种。
    34: 根据权利要求 33 所述的方法, 其中, 在所述 NaY 分子筛中, 以氧化钠计, 钠的含量为 1-15 重量% ; 所述铵盐为氯化铵和 / 硫酸铵, 所述稀土化合物为镧和 / 或铈的氯化物。
    35: 根据权利要求 31 所述的方法, 其中, 所述交换液还包括酸溶液或碱溶液。
    36: 根据权利要求 35 所述的方法, 其中, 所述酸溶液或碱溶液的加入量使得所述混合 接触后的浆液的 pH 值为 3-9。
    37: 根据权利要求 36 所述的方法, 其中, 所述酸选自盐酸、 硫酸、 硝酸、 磷酸、 草酸中的 至少一种 ; 所述碱选自氨水、 氢氧化钠、 氢氧化钾、 碳酸钠、 碳酸氢钠中的至少一种。

    说明书


    一种分子筛离子交换的方法和稀土 Y 型分子筛的制备方法

        【技术领域】
         本发明涉及一种分子筛离子交换的方法和稀土 Y 型分子筛的制备方法。背景技术 现有的分子筛离子交换的方法主要有两种, 一种是采用罐式间歇交换工艺, 另一 种是在连续带式过滤机上进行的连续交换工艺。在采用连续带式过滤机进行分子筛离子 交换时, 由于操作复杂, 生产过程参数控制严格, 设备成本高, 因此, 限制了连续带式过滤机 在分子筛离子交换过程中的推广和应用。因此, 现有的分子筛离子交换的方法主要在反应 罐上进行, 然而, 在反应罐中进行的离子交换通常采用间歇式的反应过程, 该工艺通常是在 搅拌反应釜内按一定顺序分批加料、 分阶段进行的。生产自动化程度低, 劳动强度大, 生产 无法连续, 交换各工序参数控制完全依靠人为的监测和控制, 控制偏差较大。另一方面, 间 歇交换反应, 因为单位体积反应釜处理能力小, 要想提高生产能力, 只有加大反应釜的体积 或增加反应釜数, 这样不仅增大了反应釜的电机功率, 导致生产能耗增加, 又受生产场地制 约。同时对质量和产量的进一步提升有着较大的制约。
         发明内容
         本发明的目的是为了克服现有的分子筛离子交换方法的上述缺陷, 提供了一种新 的分子筛离子交换的方法, 采用该方法能够很容易地实现连续进行分子筛离子交换反应。
         本发明的另一个目的是提供一种新的制备稀土 Y 型分子筛的方法。
         本发明提供了一种分子筛离子交换的方法, 其中, 分子筛离子交换采用一种离子 交换反应设备, 该设备包括交换装置, 所述交换装置包括容器和隔板, 所述隔板将所述容器 分成第一空间和第二空间, 所述第一空间的容积大于所述第二空间的容积 ; 所述隔板的下 端与所述容器的底部具有空隙, 所述第一空间和所述第二空间通过所述空隙连通 ; 所述容 器的侧壁上设置有开口, 所述开口与所述第二空间连通, 且所述开口的下沿高于所述隔板 的下端且低于所述隔板的上端 ; 该方法包括将一种浆液连续加入到所述第一空间中进行混 合接触, 所述浆液含有分子筛和交换液, 或者将分子筛和交换液分别连续加入到所述第一 空间中, 使分子筛和交换液混合接触, 使混合接触后的浆液通过开口连续流出。
         本发明还提供了一种稀土 Y 型分子筛的制备方法, 该方法包括使非稀土 Y 型分子 筛与交换液接触, 进行离子交换, 其中, 所述离子交换采用一种离子交换反应设备, 该设备 包括交换装置, 所述交换装置包括容器和隔板, 所述隔板将所述容器分成第一空间和第二 空间, 所述第一空间的容积大于所述第二空间的容积 ; 所述隔板的下端与所述容器的底部 具有空隙, 所述第一空间和所述第二空间通过所述空隙连通 ; 所述容器的侧壁上设置有开 口, 所述开口与所述第二空间连通, 且所述开口的下沿高于所述隔板的下端且低于所述隔 板的上端 ; 使所述非稀土 Y 型分子筛和所述交换液加到所述第一空间中进行混合接触, 使 混合接触后的浆液通过开口连续流出。
         本发明的发明人通过研究发现, 通过在交换装置中设置隔板, 且在所述交换装置的侧壁上设置开口, 形成一个容积较小的溢液槽, 从而不仅能够实现连续供料和出料, 而且 能够延长反应物原料在交换装置内的停留时间, 进而保证反应物原料通过所述交换装置的 过程中能够充分反应。因此, 本发明提供的所述分子筛离子交换的方法能够实现连续式生 产, 特别适用于 Y 型分子筛的离子交换反应过程。 附图说明
         图 1 表示本发明所采用的离子交换反应设备的结构示意图 ;
         图 2 表示本发明所采用的离子交换反应设备的优选实施方式的结构示意图 ;
         图 3 表示本发明所采用的离子交换反应设备的更优选的实施方式的结构示意图 ;
         图 4 表示本发明所采用的离子交换反应设备的进一步优选的实施方式的结构式 意图 ;
         图 5 表示本发明所采用的离子交换反应设备的最优选的实施方式的结构示意图。 具体实施方式
         本发明还提供了一种分子筛离子交换的方法, 其中, 分子筛离子交换采用如图 1 所示的离子交换反应设备, 该设备包括交换装置, 所述交换装置包括容器 1 和隔板 11, 所述 隔板 11 将所述容器 1 分成第一空间 12 和第二空间 13, 所述第一空间 12 的容积大于所述第 二空间 13 的容积 ; 所述隔板 11 的下端与所述容器 1 的底部具有空隙, 所述第一空间 12 和 所述第二空间 13 通过所述空隙连通 ; 所述容器 1 的侧壁上设置有开口 14, 所述开口 14 与所 述第二空间 13 连通, 且所述开口 14 的下沿高于所述隔板 11 的下端且低于所述隔板 11 的 上端 ; 该方法包括将一种浆液连续加入到所述第一空间 12 中进行混合接触, 所述浆液含有 分子筛和交换液, 或者将分子筛和交换液分别连续加入到所述第一空间 12 中, 使分子筛和 交换液混合接触, 使混合接触后的浆液通过开口 14 连续流出。 在所述离子交换反应设备中, 所述交换装置可以为本领域常规使用的各种反应 器, 优选为反应罐。在所述交换装置中, 所述隔板 11 的设置方式没有特别的限定, 例如, 可 以使所述隔板 11 的侧端与所述容器 1 的侧壁接触或紧密接触, 优选为紧密接触。
         如图 2 所示, 在所述离子交换反应的设备中, 所述交换装置还可以包括搅拌器 15, 从而使所述分子筛和所述交换液在所述搅拌器 15 的搅拌下进行混合接触, 所述搅拌的搅 拌使所述容器 1 的底部没有沉淀物沉积。所述搅拌器搅拌的速度没有特别的限定, 只要能 够保证所述交换装置的底部没有沉淀物沉积即可, 优选情况下, 所述搅拌的速度为 10-1000 转 / 分钟, 进一步优选为 20-200 转 / 分钟。
         如图 2 所示, 在所述离子交换反应的设备中, 所述交换装置还可以包括加热装置 16, 通过所述加热装置 16 对所述分子筛和所述交换液的混合液进行加热, 从而使所述分子 筛和所述交换液的混合液处于适当的温度环境中。 所述温度可以根据原料和最终要制得的 产品的不同而变化。 通常情况下, 在所述分子筛离子交换过程中, 所述温度可以在 20-100℃ 的范围内进行适当选择, 优选为在 40-90℃的范围内。所述加热装置 16 可以为本领域常规 使用的各种加热装置, 例如可以为加热套、 加热棒, 当所述加热装置为加热套时, 所述加热 套包覆在所述容器 1 的底部的外表面上 ; 当所述加热装置为加热棒时, 所述加热棒直接插 入所述容器 1 中。
         如图 2 所示, 所述离子交换反应的设备还可以设置有第一供料装置 2, 所述分子筛 和所述交换液, 或者所述分子筛和所述交换液的混合液通过所述第一供料装置 2 供给到所 述容器的第一空间 12。 优选情况下, 所述第一供料装置 2 可以为多个, 例如可以为 1-10 个, 所述分子筛和所述交换液分别通过供料装置供给到所述容器的第一空间 12。 所述第一供料 装置 2 可以为本领域技术人员常规使用的各种供料装置, 例如可以为供料泵、 布料斗。
         如图 3 所示, 所述离子交换反应设备优选还包括过滤装置 3, 所述过滤装置 3 接收 来自所述容器 1 的所述混合接触后的浆液, 并对所述浆液进行过滤。在本发明中, 所述过 滤装置 3 可以为本领域常规使用的各种过滤装置, 例如可以为连续带式过滤机或板框过滤 机, 优选为能够实现连续过滤的连续带式过滤机, 从而使所述混合接触后的浆液在所述连 续带式过滤机上连续地进行过滤和洗涤。
         如图 4 所示, 在所述离子交换反应的设备中, 在所述交换装置和所述过滤装置 3 之 间还可以设置有缓冲池 4, 所述混合接触后的浆液通过所述开口 14 进入所述缓冲池 4, 并通 过所述缓冲池 4 供给至所述过滤装置 3。所述缓冲池的存在, 可以通过调节缓冲池的出料 流量, 从而使所述容器 1 中得到所述混合接触后的浆液以适当的流量进入后续的过滤装置 3 中。而且, 在所述交换装置出现短暂的故障的过程中, 所述缓冲池 4 能够储存一定量的供 给料, 从而实现连续式生产。 在所述离子交换反应的设备中, 所述容器 1 的底部还可以设置有卸料口 17, 所述 卸料口 17 通过管道 18 与所述缓冲池 4 连通, 所述管道 18 上设置有阀门 19。在所述离子交 换反应设备正常运行的情况下, 所述阀门通常处于关闭状态。 在所述交换装置出现故障时, 通过打开阀门 19, 使所述容器 1 中的混合液体通过所述卸料口 17 进入所述缓冲池 4。所述 故障是指影响所述反应装置正常运行的各种事故, 通常包括所述隔板 11 损坏、 所述搅拌器 15 损坏和所述加热装置 16 损坏中的至少一种。在所述离子交换反应设备正常运行的情况 下, 所述阀门 19 通常处于关闭状态。
         如图 5 所示, 在所述离子交换反应设备设置有所述缓冲池 4 的情况下, 所述设备优 选还包括第二供料装置 5, 所述第二装置 5 直接对所述缓冲池 4 供料。在本发明中, 可以通 过所述第二供料装置 5 向所述缓冲池 4 中加入添加剂, 所述添加剂可以为能够促使来自所 述容器 1 的混合接触后的浆液形成沉积的物质。所述添加剂的种类可以根据离子交换反应 过程中的反应物的不同而不同。所述第二供料装置 5 可以为一个, 也可以为多个同时对所 述缓冲池 4 供料, 通常情况下, 所述第二供料装置 5 设置的个数可以为 1-5 个。所述第二供 料装置 5 也可以为本领域技术人员常规使用的各种供料装置, 例如可以为供料泵、 布料斗。
         为了保证所述分子筛和交换液在所述交换装置中停留足够长的时间, 从而使所述 分子筛与所述交换液发生充分的离子交换反应, 可以通过调节所述开口 14 与所述隔板 11 的相对位置以及所述容器 1 内的第一空间 12 与第二空间 13 的容积比来实现。具体地, 当 所述开口 14 的下沿与所述隔板 11 的下端的垂直距离减小时, 在其它条件相同的情况下, 所 述分子筛和交换液在所述容器 1 中的停留时间缩短, 反之则变长 ; 当所述第一空间 12 与所 述第二空间 13 的容积比减小时, 在其它条件相同的情况下, 所述分子筛和交换液在所述容 器 1 中的停留时间缩短, 反之则变长。在本发明提供的所述方法中, 所述开口 14 的下沿与 所述隔板 11 的下端的垂直距离可以为所述隔板总高度的 20-95%, 优选为 40-85%; 所述第 一空间 12 与所述第二空间 13 的容积比条件可以为 2-500 ∶ 1, 优选为 10-200 ∶ 1。从而
         使得所述分子筛和所述交换液在所述容器 1 中的停留时间可以控制为 0.1-3 小时, 优选为 0.5-2 小时。 在本发明中, 所述分子筛离子交换的方法适用于各种常规的分子筛的离子交换 过程中, 因此, 加到所述容器 1 的第一空间 12 内的所述分子筛和所述交换液, 可以选则在分 子筛离子交换过程中本领域技术人员常规使用的各种分子筛和交换液, 例如, 所采用的分 子筛可以为 NaY 分子筛和 / 或 NaY 分子筛的改性分子筛, 所述 NaY 分子筛的改性分子筛例 如可以为 HY 分子筛、 USY 分子筛、 DOSY 分子筛、 REY 分子筛、 REUSY 分子筛中的至少一种, 所 述交换液可以包括稀土盐溶液和 / 或铵盐溶液。
         本发明还提供了一种稀土 Y 型分子筛的制备方法, 该方法包括使 Y 型分子筛与交 换液接触, 进行离子交换, 其中, 所述离子交换采用如图 1 所示的离子交换反应设备, 该设 备包括交换装置, 所述交换装置包括容器 1 和隔板 11, 所述隔板 11 将所述容器 1 分成第一 空间 12 和第二空间 13, 所述第一空间 12 的容积大于所述第二空间 13 的容积 ; 所述隔板 11 的下端与所述容器 1 的底部具有空隙, 所述第一空间 12 和所述第二空间 13 通过所述空隙 连通 ; 所述容器 1 的侧壁上设置有开口 14, 所述开口 14 与所述第二空间 13 连通, 且所述开 口 14 的下沿高于所述隔板 11 的下端且低于所述隔板 11 的上端 ; 使所述 Y 型分子筛和所述 交换液加到所述第一空间 12 中进行混合接触, 使混合接触后的浆液通过开口 14 连续流出。 在所述离子交换反应设备中, 所述交换装置可以为本领域常规使用的各种反应 器, 优选为反应罐。在所述交换装置中, 所述隔板 11 的设置方式没有特别的限定, 例如, 可 以使所述隔板 11 的侧端与所述容器 1 的侧壁接触或紧密接触, 优选为紧密接触。
         如图 2 所示, 在所述离子交换反应的设备中, 所述交换装置还可以包括搅拌器 15, 从而使所述 Y 型分子筛和所述交换液在所述搅拌器 15 的搅拌下进行混合接触, 所述搅拌 的搅拌使所述容器 1 的底部没有沉淀物沉积。所述搅拌器搅拌的速度没有特别的限定, 只要能够保证所述交换装置的底部没有沉淀物沉积即可, 优选情况下, 所述搅拌的速度为 10-1000 转 / 分钟, 进一步优选为 20-200 转 / 分钟。
         如图 2 所示, 在所述离子交换反应的设备中, 所述交换装置还可以包括加热装置 16, 通过所述加热装置 16 对所述 Y 型分子筛和所述交换液的混合液进行加热, 从而使所述 Y 型分子筛和所述交换液的混合液处于适当的温度环境中。所述温度可以根据原料和最终 要制得的产品的不同而变化。通常情况下, 在所述 Y 型分子筛离子交换过程中, 所述温度可 以在 20-100℃的范围内进行适当选择, 优选为在 40-90℃的范围内。所述加热装置 16 可以 为本领域常规使用的各种加热装置, 例如可以为加热套、 加热棒, 当所述加热装置为加热套 时, 所述加热套包覆在所述容器 1 的底部的外表面上 ; 当所述加热装置为加热棒时, 所述加 热棒直接插入所述容器 1 中。
         如图 2 所示, 所述离子交换反应的设备还可以设置有第一供料装置 2, 所述 Y 型分 子筛和所述交换液, 或者所述 Y 型分子筛和所述交换液的混合液通过所述第一供料装置 2 供给到所述容器的第一空间 12。优选情况下, 所述第一供料装置 2 可以为多个, 例如可以 为 1-10 个, 所述 Y 型分子筛和所述交换液分别通过供料装置供给到所述容器的第一空间 12。所述第一供料装置 2 可以为本领域技术人员常规使用的各种供料装置, 例如可以为供 料泵、 布料斗。
         如图 3 所示, 所述离子交换反应设备优选还包括过滤装置 3, 所述过滤装置 3 接收 来自所述容器 1 的所述混合接触后的浆液, 并对所述浆液进行过滤。在本发明中, 所述过
         滤装置 3 可以为本领域常规使用的各种过滤装置, 例如可以为连续带式过滤机或板框过滤 机, 优选为能够实现连续过滤的连续带式过滤机, 从而使所述混合接触后的浆液在所述连 续带式过滤机上连续地进行过滤和洗涤。
         如图 4 所示, 在所述离子交换反应的设备中, 在所述交换装置和所述过滤装置 3 之 间还可以设置有缓冲池 4, 所述混合接触后的浆液通过所述开口 14 进入所述缓冲池 4, 并通 过所述缓冲池 4 供给至所述过滤装置 3。所述缓冲池的存在, 可以通过调节缓冲池的出料 流量, 从而使所述容器 1 中得到所述混合接触后的浆液以适当的流量进入后续的过滤装置 3 中。而且, 在所述交换装置出现短暂的故障的过程中, 所述缓冲池 4 能够储存一定量的供 给料, 从而实现连续式生产。
         在所述离子交换反应的设备中, 所述容器 1 的底部还可以设置有卸料口 17, 所述 卸料口 17 通过管道 18 与所述缓冲池 4 连通, 所述管道 18 上设置有阀门 19。在所述离子交 换反应设备正常运行的情况下, 所述阀门通常处于关闭状态。 在所述交换装置出现故障时, 通过打开阀门 19, 使所述容器 1 中的混合液体通过所述卸料口 17 进入所述缓冲池 4。所述 故障是指影响所述反应装置正常运行的各种事故, 通常包括所述隔板 11 损坏、 所述搅拌器 15 损坏和所述加热装置 16 损坏中的至少一种。在所述离子交换反应设备正常运行的情况 下, 所述阀门 19 通常处于关闭状态。
         如图 5 所示, 在所述离子交换反应设备设置有所述缓冲池 4 的情况下, 所述设备优 选还包括第二供料装置 5, 所述第二装置 5 直接对所述缓冲池 4 供料。在本发明中, 可以通 过所述第二供料装置 5 向所述缓冲池 4 中加入添加剂, 所述添加剂可以为能够促使来自所 述容器 1 的所述混合接触后的浆液形成沉积的物质, 所述添加剂例如可以为氨水、 氢氧化 钠溶液、 水玻璃溶液、 絮凝剂和磷酸铵中的至少一种。所述第二供料装置 5 可以为一个, 也 可以为多个同时对所述缓冲池 4 供料, 通常情况下, 所述第二供料装置 5 设置的个数可以为 1-5 个。 所述第二供料装置 5 也可以为本领域技术人员常规使用的各种供料装置, 例如可以 为供料泵、 布料斗。
         为了保证所述 Y 型分子筛和所述交换液在所述交换装置中停留足够长的时间, 从 而使所述 Y 型分子筛与所述交换液发生充分的离子交换反应, 可以通过调节所述开口 14 与 所述隔板 11 的相对位置以及所述容器 1 内的第一空间 12 与第二空间 13 的容积比来实现。 具体地, 当所述开口 14 的下沿与所述隔板 11 的下端的垂直距离减小时, 在其它条件相同的 情况下, 所述分子筛和交换液在所述容器 1 中的停留时间缩短, 反之则变长 ; 当所述第一空 间 12 与所述第二空间 13 的容积比减小时, 在其它条件相同的情况下, 所述分子筛和交换液 在所述容器 1 中的停留时间缩短, 反之则变长。 在本发明提供的所述方法中, 所述开口 14 的 下沿与所述隔板 11 的下端的垂直距离可以为所述隔板总高度的 20-95%, 优选为 40-85%; 所述第一空间 12 与所述第二空间 13 的容积比条件可以为 2-500 ∶ 1, 优选为 10-200 ∶ 1。 从而使得所述 Y 型分子筛和所述交换液在所述容器 1 中的停留时间可以控制为 0.1-3 小 时, 优选为 0.5-2 小时。
         在本发明提供的所述稀土 Y 型分子筛的制备方法中, 所述 Y 型分子筛和交换液可 以选则在稀土 Y 型分子筛的制备过程中本领域常规使用的各种 Y 型分子筛和交换液。
         所述 Y 型分子筛可以为 NaY 分子筛和 / 或 NaY 分子筛的改性分子筛, 所述 NaY 分 子筛可以为以氧化钠计的钠含量为不小于 1 重量%, 优选为 1-15 重量%的 NaY 分子筛 ; 所述 NaY 分子筛的改性分子筛例如可以为 HY 分子筛、 USY 分子筛、 DOSY 分子筛、 REY 分子筛、 REUSY 分子筛中的至少一种。
         所述交换液可以包括稀土盐溶液和铵盐溶液。所述铵盐可以为选自氯化铵、 硫酸 铵、 醋酸铵、 磷酸铵、 磷酸一氢铵、 磷酸二氢铵、 硝酸铵中的至少一种, 优选为氯化铵和 / 或 硫酸铵, 最优选为氯化铵。所述稀土化合物可以为稀土氯化物和 / 或稀土硝酸盐, 所述稀土 元素可以选自镧、 铈、 镨、 钕、 钷、 钐、 铕、 钆、 铽、 镝、 钬、 铒、 铥、 镱、 镥、 锕、 钍、 镤、 铀、 镎中的至 少一种。优选情况下, 所述稀土化合物为稀土氯化物, 且所述稀土元素优选为镧和 / 或铈。
         在 本 发 明 提 供 的 所 述 制 备 稀 土 Y 型 分 子 筛 的 方 法 中, 所 述 Y 型 分 子 筛、 所 述 稀 土 盐 和 所 述 铵 盐 加 入 的 重 量 比 可 以 为 1 ∶ 0.01-0.6 ∶ 0.01-2, 优选为 1 ∶ 0.05-0.5 ∶ 0.05-0.6。
         在所述制备稀土 Y 型分子筛的方法中, 所述 Y 型分子筛、 所述稀土盐和所述铵盐的 加入方式没有特别的限定, 可以将所述 Y 型分子筛、 所述稀土盐溶液和所述铵盐溶液混合 均匀后再加到所述容器 1 的第一空间 12 中, 也可以使所述 Y 型分子筛、 所述稀土盐溶液和 所述铵盐溶液分别加到所述容器 1 的第一空间 12 中。为了方便控制投料比例和进料流量, 优选使所述 Y 型分子筛、 所述稀土盐溶液和所述铵盐溶液分别加到所述容器 1 的第一空间 12 中。 在将所述 Y 型分子筛、 所述稀土盐溶液和所述铵盐溶液分别加到所述容器 1 的第 一空间 12 的情况下, 所述 Y 型分子筛可以以浆液的形式加入, 且在所述浆液中 Y 型分子筛 的含量为 5-60 重量%; 所述稀土盐溶液的浓度可以为 50-400 克 / 升 ; 所述铵盐溶液的浓度 可以为 50-400 克 / 升。
         在优选情况下, 所述交换液中还可以包括酸溶液或碱溶液, 所述酸溶液或所述碱 溶液的加入使得在所述容器 1 中混合接触后得到的浆液的 pH 值为 3-9, 优选为 3-6。所述 酸可以选自盐酸、 硫酸、 硝酸、 磷酸、 草酸中的至少一种, 优选为盐酸 ; 所述碱可以选自氨水、 氢氧化钠、 氢氧化钾、 碳酸钠、 碳酸氢钠中的至少一种, 优选为氢氧化钠。 所述酸溶液的浓度 可以为 0.5-10 重量%, 所述碱溶液的浓度可以为 0.1-40 重量%。
         在将本发明提供的所述稀土 Y 型分子筛的制备方法中, 所述方法还可以包括使经 过离子交换且过滤后得到的滤饼进行焙烧, 从而得到满足生产要求的稀土 Y 型分子筛。所 述焙烧的方法在本发明中没有特别的限定, 可以采用本领域技术人员常规使用的方法进行 实施。
         以下通过实施例对本发明作进一步详细的说明。
         实施例 1
         本实施例用于说明本发明提供的分子筛离子交换的方法和稀土 Y 型分子筛的制 备方法。
         采用如图 5 所示的离子交换反应设备制备稀土 Y 型分子筛, 所述系统包括第一供 料装置 2、 第二供料装置 5、 交换装置、 缓冲池 4 和过滤装置 3, 所述第一供料装置 2 和第二 供料装置 5 均为供料泵, 且所述第一供料装置 2 向所述交换装置供料, 所述第二供料装置 5 3 直接向所述缓冲池 4 供料 ; 所述交换装置为容积为 5m 的反应罐, 所述反应罐包括容器 1 和 隔板 11、 搅拌器 15、 加热装置 16, 且所述反应罐的侧壁上设置有开口 14, 底部设置有卸料口 17, 所述隔板 11 的两个侧端与所述反应罐的侧壁紧密接触, 并将所述反应罐分成相互连通
         的第一空间 12 和第二空间 13, 所述第一空间 12 与所述第二空间 13 的容积比为 50 ∶ 1, 所 述开口 14 的下沿与所述隔板 11 的下端的垂直距离为所述隔板总高度的 80% ; 所述缓冲池 3 4 为容积为 15m 的容器, 所述缓冲池 4 通过所述开口 14 与所述第二空间 13 连通, 而且, 所 述反应罐底部的卸料口 17 通过管道 18 与所述缓冲池连通, 并且所述管道中间设置有阀门 19 以控制卸料 ; 另外, 所述缓冲池通过底部设置的开口向所述过滤装置 3 供料, 所述过滤装 置 3 为连续带式过滤机 ( 由岳阳恒忠机械工程技术有限公司生产, 型号为 DI36/2500)。
         分别通过一个供料泵将含有 25 重量%的 NaY 分子筛 ( 在所述 NaY 分子筛中, 以氧 化钠计, 钠的含量为 14.5 重量%, 晶胞常数为 24.70 埃, 由中石化催化剂长岭分公司生产 ) 的分子筛浆液、 浓度为 100 克 / 升的氯化铵溶液、 浓度为 120 克 / 升的氯化镧的溶液、 浓度 为 1 重量%的盐酸溶液加到所述反应罐的第一空间, 通过搅拌器进行搅拌混合从而得到混 合浆液, 且所述容器底部没有沉淀物沉积, 在所述混合浆液中, NaY 分子筛、 氯化镧和氯化铵 的重量比为 1 ∶ 0.2 ∶ 0.4, 所述盐酸的加入量使得所述混合浆液的 pH 值为 5, 通过加热装 置 16 将所述反应罐内混合浆液加热至 60℃, 并使上述反应物原料在所述反应罐内的停留 时间控制为 1 小时。所述反应罐内的混合浆液通过所述开口 14 进入所述缓冲池 4, 所述缓 3 冲池将所述混合浆液以 6m / 小时的流量供给到所述带式过滤机上, 所述混合液在所述带式 过滤机上连续地进行过滤和洗涤, 然后将所述带式过滤机上最终形成的滤饼转移到焙烧炉 ( 兰州瑞德干燥技术有限公司生产, 型号为 φ1200×25400) 中进行焙烧, 所述焙烧的温度 为 600℃, 时间为 3.5 小时, 从而得到稀土 Y 型分子筛 A1。 制备例 1
         采用间歇式的方法制备稀土 Y 型分子筛, 其制备过程中的离子交换在反应罐中进 行, 其中, 离子交换的条件与实施例 1 相同, 如选用的 NaY 分子筛与实施例 1 相同, NaY 分子 筛、 氯化镧和氯化铵加入量的重量比与实施例 1 相同, 所述反应罐内物料的 pH 值、 温度与实 施例 1 相同, 反应罐内进行离子交换的时间与实施例 1 中反应物在反应罐内的停留时间相 同; 而且, 使反应罐中得到的混合浆液进行过滤和对滤饼进行焙烧的方法也采用与实施例 1 相同的方法, 从而得到稀土 Y 型分子筛 B1。
         实施例 2
         本实施例用于说明本发明提供的离子交换反应设备和稀土 Y 型分子筛的制备方 法。
         本实施例中使用的离子交换反应设备与实施例 1 相同。
         分别通过一个供料泵将含有 30 重量%的 NaY 分子筛 ( 以氧化钠计, 钠的含量为 13.8 重量%, 晶胞常数为 24.70 埃, 由中石化催化剂长岭分公司生产 ) 的分子筛浆液、 浓 度为 120 克 / 升的氯化铵溶液、 浓度为 90 克 / 升的氯化镧的溶液、 浓度为 2 重量%的盐 酸溶液加到所述反应罐的第一空间, 通过搅拌器进行搅拌混合从而得到混合浆液, 且所述 容器底部没有沉淀物沉积, 在所述混合浆液中, NaY 分子筛、 氯化镧和氯化铵的重量比为 1 ∶ 0.05 ∶ 0.45, 所述盐酸的加入量使得所述混合浆液的 pH 值为 3, 通过加热装置 16 将所 述反应罐内混合浆液加热至 90℃, 并使上述反应物原料在所述反应罐内的停留时间控制为 0.5 小时。所述反应罐内的混合浆液通过所述开口 14 进入所述缓冲池 4, 所述缓冲池将所 3 述混合浆液以 7m / 小时的流量供料到所述带式过滤机上, 所述混合液在所述带式过滤机上 连续进行过滤和洗涤, 然后将所述带式过滤机上最终形成的滤饼转移到焙烧炉 ( 兰州瑞德
         干燥技术有限公司生产, 型号为 φ1200×25400) 中进行焙烧, 所述焙烧的温度为 550℃, 时 间为 4 小时, 从而得到稀土 Y 型分子筛 A2。
         制备例 2
         采用间歇式的方法制备稀土 Y 型分子筛, 其制备过程中的离子交换在反应罐中进 行, 其中, 离子交换的条件与实施例 2 相同, 如选用的 NaY 分子筛与实施例 2 相同, NaY 分子 筛、 氯化镧和氯化铵加入量的重量比与实施例 2 相同, 所述反应罐内物料的 pH 值、 温度与实 施例 2 相同, 反应罐内进行离子交换的时间与实施例 2 中反应物在反应罐内的停留时间相 同; 而且, 使反应罐中得到的混合浆液进行过滤和对滤饼进行焙烧的方法也采用与实施例 2 相同的方法, 从而得到稀土 Y 型分子筛 B2。
         实施例 3
         本实施例用于说明本发明提供的离子交换反应设备和稀土 Y 型分子筛的制备方 法。
         本实施例中使用的离子交换反应设备与实施例 1 相同。
         分别通过一个供料泵将含有 30 重量%的 NaY 分子筛 ( 以氧化钠计, 钠的含量为 13.8 重量%, 晶胞常数为 24.70 埃, 由中石化催化剂长岭分公司生产 ) 的分子筛浆液、 浓 度为 80 克 / 升的氯化铵溶液、 浓度为 140 克 / 升的氯化镧的溶液、 浓度为 0.5 重量%的 盐酸溶液加到所述反应罐的第一空间, 通过搅拌器进行搅拌混合从而得到混合浆液, 且所 述容器底部没有沉淀物沉积, 在所述混合浆液中, NaY 分子筛、 氯化镧和氯化铵的重量比为 1 ∶ 0.4 ∶ 0.1, 所述盐酸的加入量使得所述混合浆液的 pH 值为 6, 通过加热装置 16 将所 述反应罐内混合浆液加热至 75℃, 并使上述反应物原料在所述反应罐内的停留时间控制为 1.8 小时。所述反应罐内的混合浆液通过所述开口 14 进入所述缓冲池 4, 所述缓冲池将所 3 述混合浆液以 7m / 小时的流量供料到所述带式过滤机上, 所述混合液在所述带式过滤机上 连续进行过滤和洗涤, 然后将所述带式过滤机上最终形成的滤饼转移到焙烧炉 ( 兰州瑞德 干燥技术有限公司生产, 型号为 φ1200×25400) 中进行焙烧, 所述焙烧的温度为 700℃, 时 间为 3 小时, 从而得到稀土 Y 型分子筛 A3。
         制备例 3
         采用间歇式的方法制备稀土 Y 型分子筛, 其制备过程中的离子交换在反应罐中进 行, 其中, 离子交换的条件与实施例 3 相同, 如选用的 NaY 分子筛与实施例 3 相同, NaY 分子 筛、 氯化镧和氯化铵加入量的重量比与实施例 3 相同, 所述反应罐内物料的 pH 值、 温度与实 施例 3 相同, 反应罐内进行离子交换的时间与实施例 3 中反应物在反应罐内的停留时间相 同; 而且, 使反应罐中得到的混合浆液进行过滤和对滤饼进行焙烧的方法也采用与实施例 3 相同的方法, 从而得到稀土 Y 型分子筛 B3。
         测试例
         采用 《石油化工分析方法 (RIPP 试验方法 )》 中的原子吸收光谱法分别测定实施例 1-3 和制备例 1-3 制得的稀土 Y 型分子筛 A1-A3 和 B1-B3 中的以稀土氧化物计的稀土含量 和以氧化钠计的钠含量, 其结果如下表 1 所示。
         表1
         12102049321 A CN 102049325说A1 稀土含量 钠含量 9.8 1.2 B1 9.5 1.5明A2书B2 2.2 2.3 A3 14.1 1.0 B3 13.6 1.39/9 页2.4 2.0由表 1 可以看出, 采用本发明提供的方法所制备稀土 Y 型分子筛与采用间歇式的 方式所制得的稀土 Y 型分子筛中的稀土含量非常接近, 由此可见, 采用本发明提供的方法 所制得的稀土 Y 型分子筛能够满足生产要求。同时, 本发明提供的所述分子筛离子交换的 方法和制备稀土 Y 型分子筛的方法实现了连续式生产, 大大减轻了生产过程中的劳动强 度。
        

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    一种 分子筛 离子交换 方法 稀土 制备
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