[发明专利]一种分子筛真空活化方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及分子筛活化焙烧方法，具体涉及一种分子筛真空活化方法。

背景技术

分子筛是一种铝硅酸盐矿物，可以脱除空气、氢气、天然气、裂解气等气体组份中的水份、CO₂、硫化氢等杂质，在空气净化、催化裂化、石油化工、天然气净化、航天航空环控生保系统空气再生和CO₂脱除等行业得到广泛应用。

为降低分子筛的床层阻力，一般将分子筛添加粘土矿物，做成球状或条状产品。成型后的分子筛产品，含有40%左右的水份，需要经过活化将水份脱除，活化过程包括干燥和焙烧两个阶段。干燥阶段温度在20～300℃，并通入大量的空气，及时排除分子筛析出的水份，干燥后分子筛的含水控制在10～15%；焙烧阶段温度在600～700℃之间，焙烧后分子筛的水份控制在1.5%以内。工业上分子筛的干燥焙烧过程，一般在空气气氛中在网袋带式干燥机、回转窑等设备中进行。对于多数分子筛产品，如4A/5A/13X分子筛，在干燥和焙烧过程中，大量水份析出，与沸石晶体结构发生水化反应，破坏晶体结构，从而造成产品吸附量衰减。很多厂家在焙烧过程中向回转窑内吹入干燥空气，控制焙烧气氛，改善分子筛性能，但产品的吸附指标仍然比试验室样品低。例如对同样配方的某种转型5A分子筛产品，工业上经过活化后的产品，CO₂的吸附量为16～18%，而在试验室条件下活化检测，产品的CO₂吸附量为20%～22%；再如，对于13X分子筛，工业产品的吸水量为24～26%，而在试验室条件下活化检测，样品的吸水量可达到26%～27%。

分子筛的吸附容量越大、动态吸附效果越高，可提高产品气的纯度、增加吸附时间、降低吸附过程的能耗、提高吸附分离设备的效能，因此，改善干燥焙烧工艺，提高分子筛吸附容量对于工业过程的节能降耗、提高设备效率具有重要意义。

CN2861917、CN2611844Y、CN101149214A等公开的分子筛焙烧方法，均采用回转窑设备，在空气气氛中焙烧分子筛。

CN202829603公开的一种连续回转焙烧炉，使分子筛在焙烧过程中能够进行均匀充分的水热超稳处理,提高分子筛的焙烧质量，克服分子筛水热超稳处理效果差、焙烧质量不高、结构稳定性和热稳定性差的问题

CN103349975公开的一种5A分子筛活化方法，是将分子筛放入干净无油污的容器后,连同容器一起放入活化炉中加热活化,控制活化温度在300～360℃,控制活化时间5～7h,将活化后的分子筛随炉冷却至140～160℃后出炉空冷,将冷却后的分子筛置于干燥后的氮气氛围中密封存放,以防止空气中的水汽再被吸附进分子筛。5A分子筛的最高吸水率为20.3%。

所公开的发明均没有涉及在真空条件下进行分子筛活化焙烧，改善分子筛的吸附性能。

发明内容

本发明目的是提供一种5A分子筛的干燥活化方法，以降低在活化过程中分子筛的吸附性能衰减。保证活化后5A分子筛产品的CO₂吸附量在20%以上，与实验室活化条件下的吸附量21%相比，吸附量降低不超过5%。本发明也适合其它类型分子筛如4A和13X分子筛的活化。

为实现上述目的，在分子筛活化过程中，气氛的真空度均应控制在600Pa以内，最好控制在500Pa。由于分子筛在干燥焙烧过程中不断释放水份，为保证分子筛在低真空条件下干燥焙烧，必须严格控制水份的释放速度小于真空泵的抽水速度，在实际操作过程中，通过调节合适的物料装填量和料层厚度、焙烧温度与升温速度，来控制气氛中水的释放速度。为提高干燥焙烧效率，干燥焙烧过程可以在单台设备中进行，在干燥过程中，由于析出水份较多，采用较慢的升温速度，在焙烧过程中，由于大量水份已经在干燥段析出，可以采用较快的升温速度。本发明专利包括以下内容：

（1）将成型分子筛产品经初步烘干或晾干，烘干温度不超过150℃，烘干后分子筛的水份不超过25%，可以在一般的带式干燥机或者回转窑或者烘箱中完成初步干燥过程。

（2）将干燥后的分子筛产品装填到不锈钢料盘中，料盘底部为不锈钢筛网，网眼直径小于分子筛颗粒直径；料盘中物料厚度为0.5～3cm,最好控制在0.5～1cm。将不锈钢料盘放入活化炉中在真空条件下进行活化。

第（2）中的活化炉可以电加热、也可以天然气或者其它方式加热，活化炉可以是多层料盘，最高温度不超过600℃，活化炉必须严格密封，并与真空系统相连，真空系统应该能保证活化炉在焙烧过程中的真空度小于500Pa。