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分子筛生产中的多级交换工艺

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：赵伟1

[导读] 摘要: 对NaY分子筛改性过程中的带机交换液使用流程进行了优化，经优化后在相同铵筛比的条件下，改性分子筛中氧化钠含量和带机含氨废水中氨含量显著降低。

        中国石化催化剂有限公司齐鲁分公司山东淄博 255336
        摘要: 对NaY分子筛改性过程中的带机交换液使用流程进行了优化，经优化后在相同铵筛比的条件下，改性分子筛中氧化钠含量和带机含氨废水中氨含量显著降低。
        关键词: NaY分子筛；低稀土分子筛；改性；交换；
        1 引言
        NaY分子筛经过改性，可得打低稀土分子筛。低稀土是制备催化裂化催化剂的重要活性组分之一。在市场竞争日益激烈的今天，提高低稀土分子筛产品的质量是提高催化剂市场竞争力的最有效措施之一。
        低稀土分子筛成品中氧化钠含量的高低直接决定着催化剂的质量，降低分子筛中的氧化钠可显著提高催化剂的质量。通常状况下，低稀土分子筛中氧化钠的降低主要通过提高含氨交换液的加入量来实现。实际生产中含氨交换液加入量的增大将会使高氨氮废水排放量和高氨氮废水浓度增加，造成污水处理成本过高，并且交换液的流量超过滤机的过滤能力也是不可实现的。因此需优化一次交换工艺，采用多级交换，将交换液多次利用，以达到较低交换液使用下，降低分子筛中氧化钠的目的。
        2 交换原理[1]
        低稀土分子筛主要是通过Y型沸石分子筛NaY改性制备所得。分子筛的制备过程为沸石分子筛的改性过程，改性过程中沸石中的阳离子可被交换液中的阴离子交换下来，进其交换过程可以用下面的通式来表示：
        A+Z-+B+＝ B+Z-+A+
        式中Z-为沸石的阴离子骨架，A+为交换前沸石中含有的阳离子，B+为水溶液中的金属阳离子。
        对于NH4+ 交换的NaY来说，上式可写为：
        Na+Y-+NH4+＝ NH4+Y-+Na+
        从反应动力学的角度看，由于离子交换实质是 Na+和NH4+的扩散过程，当溶液达到平衡时，将溶液体系中存在一定量剩余的NH4+。目前的工艺流程，此部分剩余的NH4+ 直接进入高氨氮废水，含氨废水的排放不仅会产生大量的污水处理费用，也不符合绿色生产要求。因此，因此需优化交换工艺，采用多级交换，将交换液多次利用，以达到较低交换液使用下，降低分子筛中氧化钠，降低含氨废水排放量的目的。
        3、工艺流程
        A------含氨交换液；A1，A2，A3--------含氨带机滤液；W---水洗水
        1、原工艺流程

图一优化前带机流程
2、优化后工艺流程

        图二优化后带机流程
        4、结果与讨论
        生产中固定一交带机交换的交换液与分子筛量的比值，即固定铵筛比，在相同带机操作条件下，得到带机下料处的滤饼样品，通过对滤饼进行荧光光谱数据分析，得到滤饼中氧化钠含量如图3所示。图三中纵坐标数值由下往上为递增顺序。

图三优化前后分子筛滤饼中氧化钠含量
通过图三可以看出，经过优化后，在相同条件下，多级交换工艺较单级交换工艺降低分子筛中氧化钠含量效果更加显著。

        图四优化前后带机含氨废水中NH4+浓度
        图四为带机滤液中NH4+浓度含量，图中纵坐标从下往上为递增趋势。从图四种可以看出，采用多级交换工艺后，由于含氨废水得到了多次使用，其中NH4+与Na+进行了多次交换，含氨废水中NH4+进一步降低。多级交换工艺可显著降低滤液中氨含量，降低处理含氨废水的成本，具有较好的经济效益和环保效益。
        参考文献：
        [1] 朱春燕，DU橡胶带式滤机在Y型分子筛生产中的应用与优化，山东化工，2016.10
        [2] 中国科学院大连化学物理研究所分子筛组编著，沸石分子筛。科学出版社，1978.11
        [3] 上海试剂五厂编，分子筛制备与应用。上海人民出版社，1976.6
        [4] 李绍芬等，化学反应工程。化学工业出版社，2000.6
        1 赵伟1983年出生，男，汉族，山东淄博，工程师