一种连续晶化制备4A沸石的方法 【技术领域】
本发明属化工、洗涤技术领域，具体涉及一种连续晶化制备4A沸石的方法。
背景技术
目前，国内一般采用偏铝酸钠溶液作为生产4A沸石的原料，以其作为铝源和以水玻璃为硅源进行合成反应生产4A沸石。4A沸石的生产多属单槽间歇式生产，只在浆化和分离洗涤以及烘干工序上达到了连续生产的要求，而主要的合成阶段枛晶化阶段仍是单槽间歇式生产方式。每槽都需要严格控制条件，来满足工艺的要求，才能保证产品指标的合格达标。控制点多，容易造成产品质量波动，影响了用户的使用。CN 1453213A公开了一种制备4A沸石的工艺及其专用设备中提到了一种连续晶化的工艺，采用的晶化器是一种管道化设备，晶化温度为单一温度，且作为管道化生产本身存在许多无法解决的问题：如管道结疤清理困难、物料停留时间较长等问题。
【发明内容】
本发明针对现有技术中存在的问题提供一种连续晶化制备4A沸石的方法，它能够实现连续晶化合成4A沸石，可有效的降低人工控制点，降低劳动强度，提高生产效率，并可进行集中控制，保证产品质量稳定。
本发明的技术思路为：
本发明将串联的槽式设备分为两组、采用两个温度进行晶化来实现晶化过程的连续。连续晶化工艺分为预晶化段和生长晶化段两个过程，在预晶化段保持较低温度，加入4A沸石导向剂在浆液中引发初始晶核并使晶体初步生长；在生长晶化段提高温度，促进晶体成长至结晶完善。采用温度逐段提高，可有效抑制杂晶的产生。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种连续晶化制备4A沸石的方法，它包括以下步骤：
a.浆化过程：将净化调配好的以Al2O3计浓度为40~120g/l的偏铝酸钠溶液和以SiO2计浓度为8~25％的水玻璃溶液按照硅铝摩尔比1~2.5同时加入到搅拌着的反应槽中，使偏铝酸钠溶液和水玻璃充分混合均匀化浆，反应温度控制在30~70℃，得料浆。其中净化工序是将溶液过滤去除浮游物，调配工序是用水将各原溶液冲洗调整至需要的浓度，均为现有技术。
b.预晶化过程：将步骤a得到的料浆用输送泵体连续泵入串联的第一预晶化槽，加入4A沸石导向剂，其中4A沸石导向剂与浆液体积比为3~7‰，然后用输送泵体连续的把以上料浆送入第二预晶化槽、至第n预晶化槽，其中n为2~8，进行预晶化并引发晶核使4A晶体初步生长，控制所有预晶化槽温度为30~70℃，计算泵体流量控制浆液在每个预晶化槽内的停留时间为10~300min。其中4A沸石导向剂是按照中国专利“制备4A沸石用导向剂”(专利号为：200410155445.3)的方法制得。
c.生长晶化过程：将步骤b预晶化后的浆液连续泵入串联的第一个生长晶化槽、第二生长晶化槽、至第n生长晶化槽，其中n为2~8，然后对浆液提高温度，使晶体充分生长发育并晶化为纯相的4A沸石，即浆液中的凝胶完全晶化，控制所有生长晶化槽温度为50~100℃，控制浆液在每个生长晶化槽内的停留时间为10~300min。
d.过滤、洗涤、干燥过程：将步骤c晶化好的物料进行固液分离，固体经洗涤烘干后获得4A沸石产品。
优选的，上述的连续晶化制备4A沸石的方法，所述步骤b中预晶化过程温度控制在40~60℃，停留时间控制在20~150min，预晶化槽的数量控制在5~6个。
优选的，上述的连续晶化制备4A沸石的方法，所述步骤c中生长晶化过程温度控制在60~80℃，停留时间控制在20~150min，生长晶化槽的数量控制在5~6个。
优选的，所述预晶化过程中预晶化槽的n值和生长晶化过程中生长晶化槽的n值相等。
在各晶化槽中，浆液流动的模式为平推流模式。平推流模型：亦称活塞流模型或理想置换模型。是一种返混量为零的理想流动模型，它假设反应物以稳定流量入反应器，在反应器中平行地像气缸活塞一样向前移动；它的特点是，沿着物料的流动方向，物料的温度、浓度不断变换，而垂直于物料流动方向的任一径向平面上的物料的所有参数，如浓度、温度、压力、流速都相同，因此，所有物料质点在反应器中具有相同的停留时间。在连续晶化生产4A沸石工艺过程中，显然这种模型有利于避免新鲜浆化液、4A沸石晶体、晶化母液三组分的返混，从而抑制杂晶相的产生，在某一径向平面高度范围内可以视作间歇式单槽晶化。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明利用偏铝酸钠溶液作为原料合成4A沸石，合成过程中采用物料连续浆化方式，即将浆化好的物料连续进入串联预晶化槽并添加导向剂进行前期预晶化，然后连续进入串联的生长晶化槽进行完全晶化，达到了产品指标，末尾晶化槽连续不断出料，它整个工艺能够实现连续晶化合成4A沸石，可进行集中控制，有效的降低人工控制点，降低劳动强度，提高设备利用率及生产效率，同时也可保证产品质量稳定。从整体上提高了生产产能，降低了生产成本。
【附图说明】
图1是本发明实施方式的连续晶化流程示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明实施方式进行详细说明：
图1是本发明实施方式的连续晶化流程示意图。c为反应槽，a1、a2~an分别为第一预晶化槽、第二预晶化槽~第n预晶化槽，n可为2~8个；b1、b2、b3~bn为第一生长晶化槽、第二生长晶化槽、第三生长晶化槽~第n生长晶化槽，n可为2~8个；各预晶化槽a1、a2~an和各生长晶化槽b1、b2、b3~bn之间用泵体及管道依次串联相接，由此可实现4A沸石的连续晶化。
实施例1
浆化过程：将净化调配好的以Al2O3计浓度为40g/l地偏铝酸钠溶液和以SiO2计浓度为8％的水玻璃溶液按照硅铝摩尔比1同时加入到搅拌着的反应槽c中，使偏铝酸钠溶液和水玻璃充分混合均匀化浆，反应温度控制在30℃，得料浆；
预晶化过程：将上述步骤的料浆用输送泵体连续泵入串联的第一个预晶化槽a1，加入4A沸石导向剂，其中4A沸石导向剂与浆液体积比为3‰，用输送泵体连续的把以上料浆送入第二预晶化槽a2、第三预晶化槽a3厖第八预晶化槽a8(n为8)；浆液在预晶化槽内进行预晶化并引发晶核使4A晶体初步生长，控制所有预晶化槽温度为30℃，计算泵体流量控制浆液在每个预晶化槽内的停留时间为300min。
生长晶化过程：将上述预晶化后的浆液连续泵入串联的第一个生长晶化槽b1、第二生长晶化槽b2、第三生长晶化槽b3厖第八生长晶化槽b8(n为8)；对浆液提高温度，使浆液中的晶体充分生长发育并晶化为纯相的4A沸石(Na2O·2SiO2·Al2O3·4.5H2O)；控制所有生长晶化槽温度为50℃，控制浆液在每个生长晶化槽内的停留时间为300min。
过滤、洗涤、干燥过程：将上述晶化好的物料进行固液分离，固体经洗涤烘干后获得4A沸石产品。
实施例2
浆化过程：将净化调配好的以Al2O3计浓度为80g/l的偏铝酸钠溶液和以SiO2计浓度为13％的水玻璃溶液按照硅铝摩尔比1.5同时加入到搅拌着的反应槽c中，使偏铝酸钠溶液和水玻璃充分混合均匀化浆，反应温度控制在50℃，得料浆；
预晶化过程：将上述步骤的料浆用输送泵体连续泵入串联的第一个预晶化槽a1，加入4A沸石导向剂，其中4A沸石导向剂与浆液体积比为4‰，用输送泵体连续的把以上料浆送入第二预晶化槽a2、第三预晶化槽a3、第四预晶化槽a4(n为4)；浆液在预晶化槽内进行预晶化并引发晶核使4A晶体初步生长，控制所每个晶化槽温度为50℃，计算泵体流量控制浆液在所有预晶化槽内的停留时间为100min。
生长晶化过程：将上述预晶化后的浆液连续泵入串联的第一个生长晶化槽b1、第二生长晶化槽b2、第三生长晶化槽b3，第四生长晶化槽b4(n为4)；对浆液提高温度，使浆液中的晶体充分生长发育并晶化为纯相的4A沸石(Na2O·2SiO2·Al2O3·4.5H2O)；控制所有生长晶化槽温度为70℃，控制浆液在每个生长晶化槽内的停留时间为100min。
过滤、洗涤、干燥过程：将上述晶化好的物料经带式过滤机进行固液分离，固体经洗涤烘干后获得4A沸石产品。
实施例3
浆化过程：将净化调配好的以Al2O3计浓度为100g/l的偏铝酸钠溶液和以SiO2计浓度为19％的水玻璃溶液按照硅铝摩尔比2同时加入到搅拌着的反应槽c中，使偏铝酸钠溶液和水玻璃充分混合均匀化浆，反应温度控制在70℃，得料浆；
预晶化过程：将上述步骤的料浆用输送泵体连续泵入串联的第一个预晶化槽a1，加入4A沸石导向剂，其中4A沸石导向剂与浆液体积比为6‰，用输送泵体连续的把以上料浆送入第二预晶化槽a2(n为2)；浆液在预晶化槽内进行预晶化并引发晶核使4A晶体初步生长，控制所有预晶化槽温度为70℃，计算泵体流量控制浆液在每个预晶化槽内的停留时间为200min
生长晶化过程：将上述预晶化后的浆液连续泵入串联的第一个生长晶化槽b1、第二生长晶化槽b2(n为2)；对浆液提高温度，使浆液中的晶体充分生长发育并晶化为纯相的4A沸石(Na2O·2SiO2·Al2O3·4.5H2O)；控制所有生长晶化槽温度为100℃，控制浆液在每个生长晶化槽内的停留时间为200min。
过滤、洗涤、干燥过程：将上述晶化好的物料经带式过滤机进行固液分离，固体经洗涤烘干后获得4A沸石产品。
实施例4
浆化过程：将净化调配好的以Al2O3计浓度为120g/l的偏铝酸钠溶液和以SiO2计浓度为25％的水玻璃溶液按照硅铝摩尔比2.5同时加入到搅拌着的反应槽c中，使偏铝酸钠溶液和水玻璃充分混合均匀化浆，反应温度控制在60℃，得料浆；
预晶化过程：将上述步骤的料浆用输送泵体连续泵入串联的第一个预晶化槽a1，加入4A沸石导向剂，其中4A沸石导向剂与浆液体积比为7‰，用输送泵体连续的把以上料浆送入第二预晶化槽a2、第三预晶化槽a3、第四预晶化槽a4、第五预晶化槽a5(n为5)；浆液在预晶化槽内进行预晶化并引发晶核使4A晶体初步生长，控制所有预晶化槽温度为65℃，计算泵体流量控制浆液在每个预晶化槽内的停留时间为10min。
生长晶化过程：将上述预晶化后的浆液连续泵入串联的第一个生长晶化槽b1、第二生长晶化槽b2、第三生长晶化槽b3、第四生长晶化槽b4、第五生长晶化槽b5(n为5)；对浆液提高温度，使浆液中的晶体充分生长发育并晶化为纯相的4A沸石(Na2O·2SiO2·Al2O3·4.5H2O)；控制所有生长晶化槽温度为100℃，控制浆液在每个生长晶化槽内的停留时间为10min。
过滤、洗涤、干燥过程：将上述晶化好的物料固液分离，固体经洗涤烘干后获得4A沸石产品。