专利名称：用芒硝法联产硅酸钠、水合硅酸及沸石催化剂工艺的制作方法
技术领域：
本发明的用芒硝法联产硅酸钠、水合硅酸及沸石催化剂工艺属一种综合利用的无机化工联产工艺。
硅酸钠的传统生产方法是纯碱法。经检索尚未见到用芒硝作原料联产硅酸钠、水合硅酸及沸石催化剂的生产工艺，亦未见到直接在生产工艺过程中回收二氧化硫，经催化转换为硫酸直接作原料反应生成水合硅酸和芒硝，且生成的芒硝又可直接作补充原料，投入本生产工艺的实例。
本必明的目的是提出一种在工业生产中不仅能达到生产硅酸钠、水合硅酸及沸石催化剂的工业目的，而且在生产过程中将生产与环境治理相结合，能有效解决化工“三废”对环境污染问题的用芒硝法联产硅酸钠、水合硅酸及沸石催化剂工艺方法。
本发明的联产工艺的总体设想是用芒硝、石英砂为原料，以碳热还原法制备固体硅酸钠并经水解成为液体硅酸钠，再将液体硅酸钠与硫酸反应制成的水合硅酸经老化成硅溶胶，再与偏铝酸钠反应制成沸石原粉，再将经干燥后的沸石原料在90±5℃条件下与碱土金属或稀土金属的氢氧化物或氯化物催化剂进行离子交换合成各种类型的沸石催化剂，经造粒、干燥、活化后成为成品。
本发明的联产工艺的特征是将碳热还原法生产硅酸钠的生产过程中排放出的二氧化硫气体吸收转换生成硫酸，该硫酸与液体硅酸钠反应生成水合硅酸和芒硝，成品的水合硅酸可作为产品上市，也可深加工，作为吸附剂或催化剂的载体，还可当作原料合成沸石，而无水芒硝则可作为生产硅酸钠的原料补充。如此综合利用联产，达到工业生产良性循环的目的。
附
图1是本发明的联产工艺流程图。
本联产工艺是以石英砂、碳粉和替代纯碱的芒硝为原料，以碳热还原法在1400℃高温炉内溶融生成固体硅酸钠，继而将固体硅酸钠固体投入密封容器内通入蒸汽加压水解，得到液体硅酸钠成品作为生产水合硅酸及沸石催化剂的主要原料，而生产硅酸钠所排放的含硫气体经催化转化成硫酸，作为生产水合硅酸及沸石催化剂的原料联产方法及工艺流程一、硅酸钠(Na2SiO3)这种以芒硝生产硅酸钠的联产工艺流程，其化学反应表达式如下
其特征是选用含量为95%以上的细度为40目的无水芒硝作为基准物料和含量为97%以上，水份不大于1%，细度为40～60目的二氧化硅为原料，同时加入固定碳含量为70%以上，细度为20～40目，含硫量不大于0.05%，比热大于或等于7000大卡/千克的碳粉作还原剂按照纯物质摩尔比计算配量，模数即SiO2/Na2O×1.032，以2.8模数的硅酸钠的配料比为例Na2SiO4∶SiO2∶C＝(1.0+20%)∶1∶1∶(0.095+5%)进行配量，经粉碎后均匀混合，在特制的硅酸钠加热反射炉内持继稳定加热到1380℃～1400℃长达0.5～1小时，继而将熔融的硅酸钠水淬成固体碎块，继而再投放入4Kg/cm2压力，120℃的蒸汽球内溶解液化成液体硅酸钠。
二、回收SO2气体生产硫酸用芒硝生产硅酸钠在反应中会排放大量SO2气体，本工艺采用相应技术措施以利用SO2气体作原料生成硫酸，其化学反应方程式是
其技术措施是回收加热反应炉中排放的二氧化硫气体，经净化塔、干燥塔，在转化塔内，在钾-钒沸石催化剂作用下，经氧化反应生成三氧化硫，再经吸收转化成硫酸。
三、水合硅酸(SiO2·nH2O)用硫酸法生产水合硅酸是在常压下将浓度为95%的硫酸用水稀释至50%与2.8M40度玻尔浓度的液体硅酸钠采用喷雾方式在搅拌式反应器中进行反应化合为硅酸与芒硝的混合物料，再经老化、水洗、过滤、氨浸，PH值为5～8条件下的水洗、干燥、粉碎而得到成品，其化学反应式如下
生成的硅凝胶加热干燥即得水合硅酸(白炭黑)
成品水合硅酸经粉碎至320目包装，上市作为合成橡胶的补强剂或吸附剂和催化剂载体;在本联产工艺中生成的水合硅酸或硅溶胶用作沸石催化剂的原料。
本工序中第一次水洗、过滤的水溶液为玻尔浓度20～25的芒硝水，经真空浓缩，干燥而得到无水芒硝成品，即可提供用作生产硅酸钠的原料补充。
四、沸石催化剂(分子筛催化剂)水合硅酸法(硅溶胶法)是用水合硅酸与偏铝酸钠为原料在常压下，以水热法合成沸石，本联产工艺中是选用高硅沸石，按不同类型催化剂的要求，用离子交换的方法合成多功能沸石催化剂本工艺首先合成Na-Y型沸石Na2O∶Al2O3∶6SiO2(1∶1∶6)干燥后的原粉经20%氨水(NH3·H2O)浸泡水洗干燥后与30%硝酸银水溶液在85℃温度下进行离子交换2小时，经水洗、干燥后分别用20%的钼酸铵和氯化镍溶液交换4小时，水洗、干燥后用30%的氢氧化铼溶液在90℃恒温下进行交换4小时，水洗、干燥后用150℃蒸汽活化2小时后用20%的洋甘土造粒在600℃～700℃温度下灼烧活化4小时即为成品。
用水合硅酸和偏铝酸钠合成沸石粉用20%氧化钙溶液50℃交换4小时，水洗、干燥后、氨浸2小时，水洗后用9%的氢氧化铼溶液交换合成中孔稀土沸石催化剂或用1%镧、铈的氢氧化物或氯化物水溶液合成，经造粒、干燥在600℃～700℃温度下活化成产品。
本工艺可用离子交换法合成含钾、钒、钡等碱金属或稀土氯化物的沸石催化剂。
权利要求
1.一种用芒硝法联产硅酸钠、水合硅酸及沸石催化剂工艺是用芒硝为原料，以碳热还原法，在1400℃反应炉中与二氧化硅溶融，经水淬、加压、水解工艺生成液态硅酸钠，其特征是本联产法设计有回收，加热反应过程中排放的SO2气体，经净化塔、干燥塔、转化成硫酸；该硫酸配制成50%浓度直接与40玻美度的Na2O含量为8～12%的液体硅酸钠反应，经老化、水洗、过滤工艺生成水合硅酸，该生产过程中排放的芒硝水可经浓缩、干燥过程生成无水芒硝作为生产硅酸钠原料的补充，经干燥、粉碎成的水合硅酸成品与偏铝酸钠合成沸石催化剂和中孔沸石多功能催化剂、经干燥、用20%的氯化铵水溶液进行浸泡、水洗后，用8.0～30%的硝酸银、钼酸铵、氯化镍和含稀土的铈、镧、铼的氯化物或氢氧化物交换后经水洗、干燥、造粒后于600℃～700℃的温度下活化4小时制得多功能沸石催化剂。
全文摘要
一种用芒硝法联产硅酸钠、水合硅酸及沸石催化剂工艺，属于综合利用联产生产的无机化工生产工艺方法，采用回收生产过程中的SO
文档编号C01B33/142GK1104176SQ93112919
公开日1995年6月28日 申请日期1993年12月21日 优先权日1993年12月21日
发明者冯中一 申请人:冯中一