一种催化气化煤灰制备分子筛的方法技术

一种催化气化煤灰制备分子筛的方法是催化气化煤灰经球磨机研磨后过200目标准筛，将催化气化煤灰加入溶液中混合，通过高温水热反应制备分子筛，得到的水热反应物经过滤、洗涤、干燥后得到制备的分子筛，含碱滤液收集作为催化气化的催化剂。本发明专利技术具有减少了催化气化煤灰的排放，实现了废物的综合利用，实现催化气化中部分碱金属催化剂回收的优点。

A Method for Preparing Molecular Sieves from Catalytic Gasification Coal Ash

A method of preparing molecular sieves from catalytic gasification coal ash is that the catalytic gasification coal ash is ground by ball mill and passed through 200 target quasi-sieves. The catalytic gasification coal ash is mixed into solution, and the molecular sieves are prepared by high temperature hydrothermal reaction. The hydrothermal reactants obtained are filtered, washed and dried to obtain the prepared molecular sieves. The alkali-containing filtrate is collected as the catalyst of catalytic gasification. The invention has the advantages of reducing the discharge of coal ash from catalytic gasification, realizing the comprehensive utilization of waste and realizing the recovery of some alkali metal catalysts in catalytic gasification.

【技术实现步骤摘要】
一种催化气化煤灰制备分子筛的方法
本专利技术属于煤灰的资源化利用领域，具体涉及一种以催化气化煤灰为原料制备分子筛的方法。
技术介绍
分子筛(Al2O3·xSiO2·MO·yH2O)是一种以SiO4与AlO4四面体为骨架结构，再通过共有氧原子桥连形成的三维网状结晶，其中M为金属阳离子，一般为Na+、K+、Ca2+等。分子筛具有与分子直径相当的孔径，可以实现对一些分子的选择性吸附，因而，分子筛在气体吸附、水污染处理、石油催化裂化、医药等领域都有广泛的应用。分子筛的制备原料主要为水玻璃、铝酸钠、Al(OH)3、硅凝胶、AlCl3、高岭土、勃姆石、蒙脱石等。分子筛的制备工艺多采用水热合成法，该过程消耗大量的化工原料与自然资源，同时，水热合成分子筛后会排放大量含碱废水，对环境存在潜在危害。煤灰是一种Si、Al含量较高的工业废弃物，煤灰中SiO2与Al2O3的含量可达80%以上。高的硅铝含量为制备分子筛提供了价格低廉的Si源与Al源，以粉煤中为原料制备分子筛已经有大量的研究。煤灰在高温下生成反应性差的莫来石、硅线石、刚玉类物质，因而，需要强碱溶液通过高温水热反应实现反应，或将煤灰与强碱高温焙烧后，再通过碱液水热合成分子筛。陈彦广公布了一种以粉煤灰为原料制备P型分子筛的方法（CN104291349A），该方法将煤灰预处理活化后转化生成硅酸钠与偏铝酸钠，再通过添加空间位阻剂后水热合成P型分子筛。大唐国际高铝煤炭资源开发利用研究中心开发了一种沸石的制备方法（CN103663480A），该工艺将煤灰经物理研磨活化、除铁后，与强碱混合制备沸石分子筛。北京低碳清洁能源研究所公开了粉煤灰酸法提铝残渣制备P型分子筛和ZSM-5型分子筛的方法及粉煤灰的利用方法（CN106745048A）。以煤灰为原料制备分子筛实现了煤灰的资源化利用的新方式，降低了分子筛制备的成本，具有一定的竞争力。催化气化煤灰组成相比于燃烧灰具有较大的不同，以碱金属Na、K为催化剂催化气化煤灰的主要组成为霞石与硅铝酸盐类物质，与燃烧灰相比，催化气化灰的水热反应性更好，同时为制备分子筛提供了Si源、Al源与阳离子Na和K，因而，催化气化灰无需添加Na、K等阳离子即可通过添加水直接水热合成分子筛。相比于传统粉煤灰制备分子筛，以催化气化煤灰为原料制备分子筛更具有竞争力。经检索未发现有催化气化煤灰制备分子筛的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以催化气化煤灰为原料制备分子筛的方法。本专利技术采用的技术方案是：负载碱金属Na、K催化剂的煤气化后得到催化气化煤灰，催化气化煤灰与溶剂按一定液固比混合，混合后在高压反应釜中反应后，混合物经过滤、洗涤，干燥得到制备的煤灰基分子筛。本专利技术一种催化气化煤灰制备分子筛的方法，包括如下步骤：（a）催化气化煤灰经球磨机研磨后过200目标准筛，得到用于分子筛制备的催化气化煤灰；（b）按液固质量比为5-100，将催化气化煤灰加入溶液中混合，通过高温水热反应制备分子筛，反应温度160-270℃，反应时间为2-40h；（c）得到的水热反应物经过滤、洗涤、80-120℃干燥2-24h后得到制备的分子筛，含碱滤液收集作为催化气化的催化剂。所述步骤（a）中催化气化煤灰是含有负载碱金属催化剂的煤在700-1000℃催化气化后得到催化气化煤灰。碱金属负载量为3wt%-20wt%，碱金属催化剂为氢氧化钠、碳酸钠、硫酸钠、铝酸钠、硅酸钠、氢氧化钾、碳酸钾、硫酸钾、硅酸钾、铝酸钾中的一种。所述步骤（a）中催化气化煤灰主要组成为霞石、硅铝酸钠和硅铝酸钾等。所述步骤（b）中溶液为NaOH水溶液、KOH水溶液、硅酸钠水溶液、硅酸钾水溶液、铝酸钠水溶液、铝酸钾水溶液中的一种，溶液浓度为0-30wt%(0%时为水)。本专利技术的优点与技术效果如下：1、开发了催化气化煤灰资源化利用的新方法，减少了催化气化煤灰的排放，实现了废物的综合利用；2、高温水热反应制备分子筛过程中部分碱金属浸出，实现催化气化中部分碱金属催化剂的回收；3、采用催化气化煤灰作为分子筛制备的原料，与燃煤电厂煤灰相比，催化气化煤灰反应活性高，水热反应较温和，降低了分子筛制备的成本，具有一定的竞争力。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术做进一步详细说明，但专利技术保护范围不局限与所述内容。表1孙家豪煤灰的矿物质组成孙家豪煤Al2O3SiO2Fe2O3TiO2CaOMgONa2OSO3K2OP2O5组成wt%46.3438.294.383.572.612.180.760.450.420.03实施例1：本实施例以孙家豪高铝煤为原料，以Na2CO3为催化剂，700℃气化后得到催化气化煤灰，催化气化煤灰通过球磨机研磨后过200目标准筛，研磨后的催化气化煤灰通过水热反应合成分子筛。具体步骤如下：（1）Na2CO3负载量为10wt%的孙家豪煤在700℃气化后，收集催化气化煤灰，催化气化煤灰球磨机研磨10min后，过200目标准筛，得到用于分子筛制备的催化气化煤灰；（2）催化气化煤灰按液固比为20（质量比）与水混合后，通过高温水热反应制备分子筛，反应温度180℃，反应时间为2h；（3）水热反应后的混合物经过滤、洗涤、120℃干燥6h后得到制备的分子筛，含碱滤液收集作为催化气化的催化剂重复使用。通过高温水热反应得到比表面积为53m2/g的水合硅铝酸钠类沸石分子筛，分子筛XRD谱图如图1，水热反应后滤液中碱金属Na的回收率为32.2%。实施例2：本实施例以孙家豪高铝煤为原料（组成同实施例1），以Na2CO3为催化剂，1000℃气化后得到催化气化煤灰，催化气化煤灰通过球磨机研磨后过200目标准筛，研磨后的催化气化煤灰通过水热反应合成分子筛。具体步骤如下：（1）Na2CO3负载量为3wt%的孙家豪煤在1000℃气化后，收集催化气化煤灰，催化气化煤灰球磨机研磨10min后，过200目标准筛，得到用于分子筛制备的催化气化煤灰；（2）催化气化煤灰按液固比为5（质量比）与10wt%硅酸钠水溶液混合后，通过高温水热反应制备分子筛，反应温度240℃，反应时间为30h；（3）水热反应后的混合物经过滤、洗涤、100℃干燥10h后得到制备的分子筛，含碱滤液收集作为催化气化的催化剂。通过高温水热反应得到比表面积为105.4m2/g的方沸石分子筛，分子筛XRD谱图如图2，水热反应后滤液中碱金属Na的回收率为7.4%。实施例3：本实施例以孙家豪高铝煤为原料（组成同实施例1），以硅酸钾为催化剂，900℃气化后得到催化气化煤灰，催化气化煤灰通过球磨机研磨后过200目标准筛，研磨后的催化气化煤灰通过水热反应合成分子筛。具体步骤如下：（1）硅酸钾负载量为20wt%的孙家豪煤在900℃气化后，收集催化气化煤灰，催化气化煤灰球磨机研磨10min后，过200目标准筛，得到用于分子筛制备的催化气化煤灰；（2）催化气化煤灰按液固比为40（质量比）与2wt%氢氧化钾水溶液混合后，通过高温水热反应制备分子筛，反应温度250℃，反应时间为20h；（3）水热反应后的混合物经过滤、洗涤、100℃干燥12h后得到制备的分子筛，含碱滤液收集作为催化气化的催化剂。通过高温水热反应得到比表面积为103.5m2/g的KY型分子筛，分子筛XRD谱图如图3，水热反应后滤液中碱金属K的回收率为17.4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化气化煤灰制备分子筛的方法, 其特征在于包括如下步骤：（a）催化气化煤灰经球磨机研磨后过200目标准筛，得到用于分子筛制备的催化气化煤灰；（b）按液固质量比为5‑100，将催化气化煤灰加入溶液中混合，通过高温水热反应制备分子筛，反应温度160‑270℃，反应时间为2‑40 h；（c）得到的水热反应物经过滤、洗涤、80‑120℃干燥2‑24 h后得到制备的分子筛，含碱滤液收集作为催化气化的催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种催化气化煤灰制备分子筛的方法,其特征在于包括如下步骤：（a）催化气化煤灰经球磨机研磨后过200目标准筛，得到用于分子筛制备的催化气化煤灰；（b）按液固质量比为5-100，将催化气化煤灰加入溶液中混合，通过高温水热反应制备分子筛，反应温度160-270℃，反应时间为2-40h；（c）得到的水热反应物经过滤、洗涤、80-120℃干燥2-24h后得到制备的分子筛，含碱滤液收集作为催化气化的催化剂。2.如权利要求1所述的一种催化气化煤灰制备分子筛的方法,其特征在于步骤（a）中催化气化煤灰是含有负载碱金属催化剂的煤在700-1000℃催化气化后得到催化气...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志青，梅艳钢，黄戒介，房倚天，张永奇，冀少华，李春玉，王志宇，董立波，聂伟，李俊国，郭金霞，郝振华，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：山西,14