专利名称：一种利用天然沸石合成4a沸石的节能制备装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种利用天然沸石合成4A沸石的节能制备装置，属于天然沸石合成与利用技术领域。
背景技术：
沸石是一种含水的碱金属或碱土金属的铝硅酸矿物，一般化学式为:AmBp02p · nH20, 结构式为 Ax/q[(A102)x(Si02)y]nH20，其中:A 为 Ca、Na、K、Ba、Sr 等阳离子，B 为 Al 和 Si, q为阳离子电价，m为阳离子数，η为水分子数，χ为Al原子数，y为Si原子数，y/x通常在 1 5之间，(x+y)是单位晶胞中四面体的个数。沸石由硅氧和铝氧四面体组成，四面体只能 以顶点相连，即共用一个氧原子，铝氧四面体本身不能相连，其间至少有一个硅氧四面体， 而硅氧四面体可以直接相连。由于沸石具有独特的内部结构和结晶化学性质，因而使沸石 拥有多种可供工农业利用的特性，包括吸附作用、离子交换和催化作用。4A沸石是应用广泛的改性合成沸石，是一种无毒、无味具有流动性较强的白色超 细粉末，其化学组成为Na96[(A102)96 · (Si02)96] · 216H20，是硅氧和铝氧四面体形成的 β笼，由四方笼连接起来的立方结构，即结晶型为A型沸石。4Α沸石在洗衣粉中能起到软 化水、去污，具有较强的钙、镁离子交换能力，对环境无污染，是替代三聚膦酸钠生产无磷洗 衣粉的良好助洗剂，通常占洗衣粉成分的20%或更高。同时4Α沸石还可用于牙膏、硬水软 化等。目前多采用人工合成4Α沸石，存在原材料及设备工艺复杂、投资大、能耗及费用 高等问题，如何采用储量大、等级高且价廉的天然沸石作为原料改性制备4Α沸石，并充分 考虑利用能量回收利用以降低能耗，可将大幅降低4Α沸石成本售价，并有效降低下游产品 成本。
发明内容本实用新型的目的和任务是，针对上述存在的问题，采用优质高等级天然沸石改 性加工为天然沸石粉末，送入沸石反应釜依次经过NaOH溶液混勻加热、冷却并加入NaA102 溶液、再热晶化、洗涤过滤制成4A沸石，其间设置二套沸石反应釜先后变温，并把一个沸石 反应釜降温时的热量通过热回收循环管路转移到另一个沸石反应釜的待加热的物料，从而 实现热回收，大幅节省制备流程中的能量耗费。为此，本实用新型设计了一种利用天然沸石合成4A沸石的节能制备装置，由两套 相同的沸石反应釜和热回收控温组件等部分组成，每套反应釜均设置有天然沸石粉、NaOH 溶液、NaA102溶液、自来水的进口和处理后废液、4A沸石的出口，每套沸石反应釜内设置有 搅拌器和热回收器，底部外侧与辅助冷却器和辅助加热器相连接。两套沸石反应釜内的热 回收器之间设置有热回收循环水环路，并由水泵驱动作为载冷剂的水进行沸石反应釜物料 间的热量转移与回收利用，同时设置辅助冷却器与辅助加热器对物料进行辅助冷却和加入 到所需终温。[0007]每套沸石反应釜均依次经历沸石反应流程技术方案如下，天然沸石纯化研磨成 的超细沸石粉送入沸石反应釜，并与被送入的NaOH溶液混勻后加热到90°C，稳定后经热回 收器和辅助冷却器联合冷却到30°C后添加NaA102溶液，由搅拌器(6)搅拌均勻后，经热回 收器(4)和辅助加热器(2)联合加热到90°C晶化，稳定后经热回收器(4)和辅助冷却器(2) 联合冷却到30°C后，送入自来水(H)洗涤、过滤，处理后废液(D)流出，制备出的4A沸石取 出分装为成品。两套沸石反应釜均经历二次升温和二次降温过程，其中第二沸石反应釜(7) 内的反应过程比第一沸石反应釜(1)滞后一个变温时段，当第一沸石反应釜(1)降温时由 循环水管路内的循环水通过其内的热回收器(4)将热量携带至第二沸石反应釜(7)内的热 回收器(5)，第一沸石反应釜(1)达到降温末期后由辅助冷却器(2)冷却到所需终温，第二 沸石反应釜(7)内的沸石混合液得到加热，达到升温末期后由辅助加热器(3)的高温介质 加热到所需终温，当第一沸石反应釜(1)升温时同样通过热回收水循环系统利用第二沸石 反应釜(7)内的降温过程的热量和辅助加热器(2)的联合加热到所需终温，而第一沸石反 应釜(1)也降温到所需终温。所用天然沸石 粉为65 80%以上的一级优质斜发沸石等天然沸石经高温焙烧纯 化改性加工而成的超细沸石粉。热回收器(4)采用但不限于内浸蛇管式、壳管式或套管式，与沸石反应釜内的反 应液接触的表面采用耐腐蚀材料。辅助冷却器(2)采用但不限于风冷式或水冷式，或者直 接采用环境冷空气自然冷却。辅助加热器(3)采用但不限于风冷式或水冷式或电热式。采用本实用新型由于在生产流程中采用废热回收这一能源资源循环利用方式， 85%以上的能量可由废热中获得，从而最大限度的降低运行能耗与费用，几乎无需另行耗 化石燃料或电能，有效节省运行中的人力物力消耗及成本，并相应减少能源资源消耗所带 来的环境污染。其所集成的天然沸石4A沸石合成装置及工艺流程，安全可靠、寿命长、生产 成本低，便于大规模标准化生产。
图1是本实用新型的系统结构示意图。图1中各部件编号与名称如下第一沸石反应釜1、辅助冷却器2、辅助加热器3、热回收器4、热回收循环泵5、搅拌 器6、第二沸石反应釜7、NaOH溶液A、天然沸石粉B、NaA102溶液C、处理后废液D、4A沸石 E、高温介质来流F、高温介质回流G、自来水H。
具体实施方式
以下结合附图和具体的实施应用例对本实用新型做进一步的说明。附图1为本实用新型的系统结构示意图。本实用新型由两套相同的沸石反应釜和热回收控温组件等部分组成，每套反应釜 均设置有天然沸石粉、NaOH溶液、NaA102溶液、自来水的进口和处理后废液、4A沸石的出 口，每套沸石反应釜内设置有搅拌器和热回收器，底部外侧与辅助冷却器和辅助加热器相 连接。两套沸石反应釜内的热回收器之间设置有热回收循环水环路，并由水泵驱动作为载 冷剂的水进行沸石反应釜物料间的热量转移与回收利用，同时设置辅助冷却器与辅助加热器对物料进行辅助冷却和加入到所需终温。每套沸石反应釜均依次经历沸石反应流程技术方案如下，天然沸石纯化研磨成的超细沸石粉送入沸石反应釜，并与被送入的NaOH溶液混勻后加热到90°C，稳定后经热回 收器和辅助冷却器联合冷却到30°C后添加NaA102溶液，由搅拌器(6)搅拌均勻后，经热回 收器(4)和辅助加热器(2)联合加热到90°C晶化，稳定后经热回收器(4)和辅助冷却器(2) 联合冷却到30°C后，送入自来水(H)洗涤、过滤，处理后废液(D)流出，制备出的4A沸石取 出分装为成品。两套沸石反应釜均经历二次升温和二次降温过程，其中第二沸石反应釜(7) 内的反应过程比第一沸石反应釜(1)滞后一个变温时段，当第一沸石反应釜(1)降温时由 循环水管路内的循环水通过其内的热回收器(4)将热量携带至第二沸石反应釜(7)内的热 回收器(5)，第一沸石反应釜(1)达到降温末期后由辅助冷却器(2)冷却到所需终温，第二 沸石反应釜(7)内的沸石混合液得到加热，达到升温末期后由辅助加热器(3)的高温介质 加热到所需终温，当第一沸石反应釜(1)升温时同样通过热回收水循环系统利用第二沸石 反应釜(7)内的降温过程的热量和辅助加热器(2)的联合加热到所需终温，而第一沸石反 应釜(1)也降温到所需终温。所用天然沸石粉为70%以上的一级优质斜发沸石等天然沸石经高温焙烧纯化改 性加工而成的超细沸石粉。热回收器(4)采用套管式(外置)以实现良好的逆流换热，与沸石反应釜内的反 应液接触的表面采用耐腐蚀材料。辅助冷却器(2)采用环境冷空气自然冷却。辅助加热器 (3)采用由沸石高温焙烧过程中的废热产生的压力为2kg的低于水蒸气进行补热。
权利要求一种利用天然沸石合成4A沸石的节能制备装置，由两套相同的沸石反应釜和热回收控温组件等部分组成，其特征在于每套反应釜(1、7)均设置有天然沸石粉(B)、NaOH溶液(A)、NaAlO2溶液(C)、自来水(H)的进口和处理后废液(D)、4A沸石(E)的出口，每套沸石反应釜(1、7)内设置有搅拌器(6)和热回收器(4)，底部外侧与辅助冷却器(2)和辅助加热器(3)相连接，第一沸石反应釜(1)内的热回收器(4)的循环水管出口与自来水补水管相连后经热回收循环泵(5)与第二沸石反应釜(7)内的热回收器(4)的循环水管进口相连，第二沸石反应釜(7)内的热回收器(4)的循环水管出口与第一沸石反应釜(1)内的热回收器(4)的循环水管进口相连，辅助加热器(3)的高温侧进口与高温介质来流(F)相连，出口与高温介质回流(G)相连。
2.如权利要求1所述的利用天然沸石合成4A沸石的节能制备装置，其特征在于所述的 热回收器(4)采用内浸蛇管式、壳管式或套管式，与沸石反应釜内的反应液接触的表面采 用耐腐蚀材料。
3.如权利要求1所述的利用天然沸石合成4A沸石的节能制备装置，其特征在于所述的 辅助冷却器(2)采用风冷式或水冷式，或者直接采用环境冷空气自然冷却。
4.如权利要求1所述的利用天然沸石合成4A沸石的节能制备装置，其特征在于所述的 辅助加热器(3)采用风冷式或水冷式或电热式。
专利摘要一种利用天然沸石合成4A沸石的节能制备装置，由两套相同的沸石反应釜和热回收控温组件等部分组成，在天然沸石改性成为4A沸石的工艺流程中，充分回收相应的降温流程的物料热量用于加热处于升温流程中的物料，只需补充很少的热量即可将待升温物料加热到所需温度，而且该热量可从沸石前处理流程中高温焙烧时排放的高温废气中回收而来，如因距离等原因无法利用此废热则可由燃煤、燃气、电力等加以补充，从而可节省制备流程中85～100％的能量，大幅减少了化石燃料或电能的耗费，减少相应的设备投资和占用空间，有效节省运行中人力物力消耗及成本，实现能源资源的循环利用。
文档编号C01B39/14GK201567240SQ20092021646
公开日2010年9月1日 申请日期2009年9月17日 优先权日2009年9月17日
发明者刘严蓬, 张茂勇 申请人:刘严蓬;张茂勇