专利名称：一种连续晶化法合成亚微米4a沸石的工艺及设备的制作方法
技术领域：
本发明属于一种亚微米4A沸石的合成工艺及设备，具体地说涉 及一种连续晶化法合成亚微米4A沸石的方法及设备。
背景技术：
4A沸石的合成方法主要是在反应釜的搅拌下完成，如美国专利 4469036中报道采两步法工艺合成4A沸石；中国专利1775675A (公 告号)中报道采用分级釜式连续晶化工艺合成4A沸石；另外Akira Yoshida等在沸石杂志1991年，ll巻，94页"从水玻璃制备4A沸 石" 一文中描述了两步法合成4A沸石的工艺。这些工艺合成的4A沸 石平均粒径通常在2 -4微米，且分布较宽，造成在洗涤剂中应用效 果差(主要因为4A沸石不溶水，大颗粒容易沉积到衣物或下水管道 中)。
发明内容
本发明的目的是提供一种可连续的晶化法合成亚微米4A沸石的 方法。
本发明是这样实现的 一定浓度的硅酸钠溶液和铝酸钠溶液通过 一个在线式高剪切乳化机进行迅速反应胶化，胶化产物在一个可控温 管式流动晶化反应器进行升温晶化，接着晶化产物在一个连续化的过 滤装置上进行洗涤过滤，最后干燥得亚微米4A沸石。
本发明的合成工艺步骤如下
(1) 将硅源溶于碱液中配置成船20为45 - 125 g/L ， Si。2为120- 390 g/L浓度的硅酸钠溶液；铝源溶于碱液中配置成Na20为70 - 320 g/L ; AL203为40 - 270g/L浓度的铝酸钠溶液
(2) 硅酸钠溶液与铝酸钠溶液按硅铝摩尔比为1 _6，铝酸钠溶液的 流量为0. 1 - 6000L/h，分别连续进入一个在线式高剪切乳化机进行 迅速反应胶化；
(3) 接着经陈化釜进入可控温管式流动晶化反应器进行晶化，晶化条 件是晶化温度为60 -IO(TC，流速O. 1 -10m/min,物料在可控温管 式流动晶化反应器停留时间10-60min;
(4) 晶化后经过滤，用去离子水洗涤至PH值7 -11的范围，在100 -300'C干燥成粉，得亚微米4A沸石产品，过滤下的母液回到制备铝酸钠
溶液中去。
所述的硅源为模数为2. 0-3. 5水玻璃溶液、模数为2. 0-3. 5硅
酸钠、氧化硅颗粒、氧化硅水溶胶或氧化硅凝胶。
所述的铝源为铝酸盐、氧化铝胶体、金属铝盐类。 所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氨。
所述的线式高剪切乳化机可以是上海贝而特机电设备科技有限
公司BD1系列。
为了实现本发明设计专用设备可控温管式流动晶化反应器，它是 由加热水蒸汽口，进料口，出料口，恒温槽，取样口，测温口和晶化
管组成，其特征在于恒温槽上部有测温口，恒温槽下部有加热水蒸 汽口，恒温槽内装有晶化管，晶化管在恒温槽外设有进料口，出料口 和测温口。
如上所述的晶化管是蛇形管。出料口与进料口可以互换。出料口 也可以取样口进行测定。
通过恒温槽上部的测温口的温度计，控制加热水蒸汽口的调节阀 达到恒温槽内水的温度稳定；胶化反应后的物料通过进料口进入晶化 管，从取样口取连续晶化时晶化管中不同部位的样品，在晶化温度条 件下，胶化反应后的物料在晶化管内进行晶化，晶化后的物料从出料 口出来。
本发明与现有技术相比具有如下优点
与一般合成方法相比，本发明的工艺合成沸石方法简便易行，便 于控制4A沸石的晶化过程；装置小制备效率高，便于工业化生产； 采用连续操作，有利于降低生产成本，重复好，可以大大降低劳动强 度；合成的亚微米4A沸石平均粒径小于1微米，具有较窄的粒度分 布、相当完美的晶形及高的结晶度。
图1是本发明的可控温管式流动晶化反应器的示意图 如图所示，l是加热水蒸汽口， 2是恒温槽，3是晶化管，4是测
温口， 5是出料口， 6是取样口， 7是进料口。
恒温槽2上部有测温口4，恒温槽2下部有加热水蒸汽口 1，恒
温槽2内装有晶化管3，晶化管3在恒温槽2外设有进料口 7，出料
口 5和测温口 6。通过恒温槽2上部的测温口 4的温度计，控制加热水蒸汽口 1的 调节阀达到恒温槽2内水的温度稳定；胶化反应后的物料通过进料口
7进入晶化管3，从取样口 6取连续晶化时晶化管3中不同部位的样 品，在晶化温度条件下，胶化反应后的物料在晶化管3内进行晶化， 晶化后的物料从出料口 5出来。
具体实施方式
实施例1
将模数为2. 0硅酸钠溶于水或碱水中配置成硅酸钠溶液(Na20: 45 g/L ; Si02 : 120 g/L)，铝酸钠溶于NaOH溶液中配置成铝酸钠 溶液(歸:90g/L ; AL203 : 60g/L)。上述两种溶液按硅铝摩尔比 为2:1，铝酸钠溶液的流量为0. 5L/h，硅酸钠溶液的流量为0. 28L/h， 分别通过管线连续进入在线式高剪切乳化机进行混合反应胶化，经陈 化釜后通过泵从可控温管式流动晶化反应器的进料口 7进入晶化管 3，通过恒温槽2上部的测温口4的温度计，控制加热水蒸汽口l的 调节阀达到恒温槽2内水的温度升温至75r，流速0.5m/min，停留 时间30min在晶化管3内进行晶化，从取样口 6取连续晶化吋晶化管 3中不同部位的样品进行检测，晶化后的物料从出料口5出来，通过 连续过滤洗涤装置脱除母液并利用去离子水洗涤PH值至8，过滤下 的母液回用到制备铝酸钠溶液中去。最后在20(TC干燥成粉得亚微米 4A沸石产品。
实施例2
将模数为3.2硅酸钠溶于水或碱水中配置成硅酸钠溶液(Na20: 75 g/L ; Si02 : 180 g/L)，铝酸钠溶于NaOH溶液中配置成铝酸钠 溶液(Na20: 70g/L ; AL203 : 40g/L)。上述两种溶液按硅铝摩尔比 为5:1，铝酸钠溶液的流量为lL/h，硅酸钠溶液的流量为0.65L/h， 分别通过管线连续进入在线式高剪切乳化机进行混合反应胶化，经陈 化釜后通过泵进入可控温管式流动晶化反应器进行晶化(升温至65 °C，流速lm/min，停留时间30min)。晶化后通过连续过滤洗涤装置脱 除母液并利用去离子水洗涤PH值至10 (过滤下的母液回用到制备铝 酸钠溶液中去)。最后经过干燥设备在10(TC干燥成粉得亚微米4A沸 石产品。其它同实施例1。
实施例3
将模数为2.8水玻璃溶液溶于水或碱水中配置成硅酸钠溶液(Na20: 90 g/L ; Si02 : 250 g/L)，铝酸钠溶于NaOH溶液中配置成 铝酸钠溶液(Na20: 120g/L ; AL203 : 40g/L)。上述两种溶液按硅铝 摩尔比为6:1，铝酸钠溶液的流量为6L/h，硅酸钠溶液的流量为 3. 39L/h，分别通过管线连续进入在线式高剪切乳化机进行混合反应 胶化，经陈化釜后通过泵着进入可控温管式流动晶化反应器进行晶化 (升温至95。C，流速0. lm/min,停留时间15min)。晶化后通过连续 过滤洗涤装置脱除母液并利用去离子水洗涤PH值至7 (过滤下的母 液回用到制备铝酸钠溶液中去)。最后经过干燥设备在30(TC干燥成 粉得亚微米4A沸石产品。其它同实施例l。 实施例4
将模数为2.8硅酸钠溶于水或碱水中配置成硅酸钠溶液(Na20: 105 g/L ; Si02 : 350 g/L)，铝酸钠溶于NaOH溶液中配置成铝酸钠 溶液(Na20: 140g/L ; AL203 : 60g/L)。上述两种溶液按硅铝摩尔比 为l:l，铝酸钠溶液的流量为300L/h，硅酸钠溶液的流量为30L/h， 分别通过管线连续进入在线式高剪切乳化机进行混合反应胶化，经陈 化釜后通过泵进入连续可控温管式流动晶化反应器进行晶化(升温至 85°C，流速10m/min，停留时间60min)。晶化后通过连续过滤洗涤装 置脱除母液并利用去离子水洗涤PH值至11 (过滤下的母液回用到制 备铝酸钠溶液中去)。最后经过干燥设备在20(TC干燥成粉得亚微米 4A沸石产品。其它同实施例l。
实施例5
将氧化硅水溶胶溶于NaOH溶液中配置成硅酸钠溶液(Na20: 65 g/L ; Si02 : 150 g/L)，铝酸钠溶于NaOH溶液中配置成铝酸钠溶液 (歸:110g/L ; AL203 : 60g/L)。上述两种溶液按硅铝摩尔比为4:1， 铝酸钠溶液的流量为2000L/h，硅酸钠溶液的流量为1882L/h，分别 通过管线连续进入在线式高剪切乳化机进行混合反应胶化，经陈化釜 后通过泵进入连续可控温管式流动晶化反应器进行晶化(升温至100 °C，流速0.5m/min,停留时间10min)。晶化后通过连续过滤洗涤装 置脱除母液并利用去离子水洗涤PH值至9 (过滤下的母液回用到制 备铝酸钠溶液中去)。最后经过干燥设备在20(TC干燥成粉得亚微米 4A沸石产品。其它同实施例l。
权利要求
1、一种连续晶化法合成亚微米4A沸石的工艺，其特征在于包括如下步骤(1)将硅源溶于碱液中配置成Na2O为45-125g/L，SiO2为120-390g/L浓度的硅酸钠溶液；铝源溶于碱液中配置成Na2O为70-320g/L；AL2O3为40-270g/L浓度的铝酸钠溶液(2)硅酸钠溶液与铝酸钠溶液按硅铝摩尔比为1-6，铝酸钠溶液的流量为0.1-6000L/h，分别连续进入一个在线式高剪切乳化机进行迅速反应胶化；(3)接着经陈化釜进入可控温管式流动晶化反应器进行晶化，晶化条件是晶化温度为60-100℃，流速0.1-10m/min，物料在可控温管式流动晶化反应器停留时间10-60min；(4)晶化后经过滤，用去离子水洗涤至PH值7-11的范围，在100-300℃干燥成粉，得亚微米4A沸石产品，过滤下的母液回到制备铝酸钠溶液中去。
2、 如权利要求1所述的一种连续晶化法合成亚微米4A沸石的工艺， 其特征在于所述的硅源是模数为2.0-3.5水玻璃溶液、模数为 2.0-3.5硅酸钠、氧化硅颗粒、氧化硅水溶胶或氧化硅凝胶。
3、 如权利要求1所述的一种连续晶化法合成亚微米4A沸石的工艺， 其特征在于所述的铝源为铝酸盐、氧化铝胶体或金属铝盐类。
4、 如权利要求1所述的一种连续晶化法合成亚微米4A沸石的工艺， 其特征在于所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氨。
5、 一种可控温管式流动晶化反应器是由加热水蒸汽口(l)，进料口 (7)，出料口(5)，恒温槽(2)，取样口(6)，测温口(4)和晶化管(3) 组成，其特征在于恒温槽(2)上部有测温口 (4)，恒温槽(2)下部有加 热水蒸汽口 (1)，恒温槽(2)内装有晶化管(3)，晶化管(3)在恒温槽(2) 外设有进料口(7)，出料口(5)和取样口(6)。
6、 如权利要求5所述的一种可控温管式流动晶化反应器，其特征在 于所述的晶化管(3)是蛇形管。
7、 如权利要求5所述的一种可控温管式流动晶化反应器，其特征在 于所述的出料口 (5)与进料口 (7)可以互换。
8、 如权利要求5所述的一种可控温管式流动晶化反应器，其特征在 于所述的出料口 (5)也是取样口 。
全文摘要
一种连续晶化法合成亚微米4A沸石的工艺是将一定浓度的硅酸钠溶液和铝酸钠溶液通过一个在线式高剪切乳化机进行迅速反应胶化，胶化产物在一个可控温管式流动晶化反应器进行升温晶化，接着晶化产物在一个连续化的过滤装置上进行洗涤过滤，最后干燥得亚微米4A沸石。本发明具有工艺合成沸石方法简便易行，装置小制备效率高，采用连续操作，合成的亚微米4A沸石平均粒径小于1微米的优点。
文档编号C01B39/14GK101428816SQ200810079958
公开日2009年5月13日 申请日期2008年11月27日 优先权日2008年11月27日
发明者萍 李, 李小秋, 李永峰, 杨效益, 王万绪, 胡青霞, 赵惠贤 申请人:中国日用化学工业研究院