一种改性分子筛、其制备方法及在高炉鼓风除湿中的应用与流程

1.本发明涉及高炉鼓风除湿技术领域，尤其涉及一种改性分子筛、其制备方法及在高炉鼓风除湿中的应用。


背景技术：

2.现有高炉鼓风除湿大多采用单冷法。单冷法是单级冷凝脱水，效率低下，空气含水量上限只能是10g/m3，而且能耗很高。有些大型高炉追求经济性要求，将空气含水量下降到8g/m3，甚至是6g/m3，这是传统单冷除湿机所达不到的。此时不得不采用吸附法高炉除湿技术，但吸附法是以氯化锂为吸附剂，氯化锂会产生腐蚀的问题，使设备寿命减少，且不环保。吸附法受到环境温度的影响较大，尤其在低温时除湿量低。使用的时候还要考虑抗化剂的环境问题，环保性差。使用的设备管理运营成本高、维护成本高。


技术实现要素：

3.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种改性分子筛、其制备方法及在高炉鼓风除湿中的应用，其解决了现有单冷法除湿中空气含水量高的问题，以及吸附法对设备产生腐蚀的问题。
4.为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
5.第一方面，本发明实施例提供一种改性分子筛的制备方法，包括以下步骤：
6.s1、制作电极槽；
7.s2、将分子筛浸泡在s1中的电极槽内，通电；
8.s3、将s2中处理后的分子筛取出后，加热；
9.s4、加热完成后，常温通风放置1-2周，得到改性后的分子筛。
10.进一步地，所述步骤s1中，所述电极槽的槽体为不锈钢材料制成的圆筒状，槽体中心设有正极，正极材料为钛，正极涂层为钌銥铂涂层或钌銥鉭钯涂层，槽体作为阴极。
11.进一步地，所述步骤s2中，用四氯化钛将分子筛浸泡在正极涂层为钌銥铂涂层的电极槽内48小时，分子筛与四氯化钛的体积比为1：1，每隔5分钟采用直流电通电5分钟，通电时电压大小控制在30v。
12.进一步地，所述步骤s3中，加热时间为8小时，加热温度控制在190-210℃。
13.进一步地，所述步骤s2中，用熔融状态的氯化钾将预处理后的分子筛浸泡在正极涂层为钌銥鉭钯涂层的电极槽内12小时，氯化钾与预处理后的分子筛体积比为1：1，每隔10分钟采用直流电通电5分钟，通电时电压大小控制在20v。
14.进一步地，所述预处理包括，将分子筛浸泡在硫酸镁饱和溶液中，浸泡时间为72小时。
15.进一步地，所述步骤s3中，加热时间为6小时，加热温度控制在75-85℃。
16.第二方面，本发明提供一种根据上述制备方法制得的改性分子筛，所述改性分子筛为钛改性分子筛，其颗粒上的至少部分孔的孔径为0.5-0.6nm。
17.进一步地，所述改性分子筛为镁改性分子筛，其颗粒上的至少部分孔的孔径为0.5-0.6nm。
18.第三方面，本发明还提供一种改性分子筛在高炉鼓风除湿中的应用。
19.本发明的有益效果是：本发明通过将改性分子筛应用在高炉鼓风除湿机中，其能够在降低生产成本的同时，使空气含水量只有4g/m3甚至2g/m3(现有传统设备只能达到10g/m3)，降低高炉焦炭使用量，同时降低二氧化碳排放量。并且由于能量消耗少，对比传统除湿机还能够节能40-50％，更无腐蚀及环保问题的存在。
附图说明
20.图1为本发明实施例1制备的改性分子筛的扫描电镜图；
21.图2为本发明实施例2制备的改性分子筛的扫描电镜图；
22.图3为本发明的除湿机的剖视结构示意图；
23.图4为本发明的除湿机的侧视结构示意图；
24.图5为本发明另一个实施例的除湿机的剖视结构示意图。
25.图中：1、圆盘；2、转换机轴；3、电机；4、药剂桶；5、鼓风机进气风道；6、现场余热中心管道；7、螺杆。
具体实施方式
26.为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
27.实施例1：
28.本发明实施例提供一种改性分子筛的制备方法，包括以下步骤：
29.s1、制作电极槽；具体地，槽体为304不锈钢材料，直径为1米的圆柱形，槽体作为阴极，槽体中心设有正极，正极材料为钛，正极涂层为钌銥铂涂层。
30.s2、将分子筛浸泡在s1中的电极槽内，通电；具体地，用四氯化钛将分子筛浸泡在s1中制作好的电极槽内48小时，分子筛与四氯化钛的体积比为1：1，期间每隔5分钟采用直流电通电5分钟，通电时电压大小控制在30v，电流500a。本实施例选用的分子筛为zsm5a型。
31.s3、将s2中处理后的分子筛取出后，加热；具体地，待完成后取出处理后的分子筛，对其做加热处理，加热时间为8小时，温度控制在200
±
10摄氏度范围内。
32.s4、加热完成后，常温通风放置2周，得到改性后的分子筛，具体形貌可参见图1。
33.实施例2
34.本发明实施例提供一种改性分子筛的制备方法，包括以下步骤：
35.s1、制作电极槽；具体地，槽体为304不锈钢材料，直径为1.5米的圆柱形，槽体作为阴极，槽体中心设有正极，正极材料为钛，正极涂层为钌銥鉭钯涂层。
36.s2、将分子筛浸泡在s1中的电极槽内，通电；具体地，先将分子筛浸泡到硫酸镁饱和溶液中，浸泡时间为72小时；然后用熔融状态的氯化钾将处理后的分子筛浸泡在s1中制作好的电极槽内12小时，氯化钾与处理后的分子筛体积比为1：1，期间每隔10分钟采用直流电通电5分钟，通电时电压大小控制在20v，电流为350a。本实施例选用的分子筛为zsm5e型。
37.s3、将s2中处理后的分子筛取出后，加热；具体地，待完成后取出处理后的分子筛，
对其做加热处理，加热时间为6小时，温度控制在80
±
5摄氏度范围内。
38.s4、加热完成后，常温通风放置1周，得到改性后的分子筛，具体形貌可参见图2。
39.实施例3
40.本发明实施例提供一种根据实施例1的制备方法制得的改性分子筛，该改性分子筛为钛改性分子筛，其颗粒上的至少部分孔的孔径为0.5-0.6nm。具体形貌可参见图1，其适用于空气湿度大于30g/m3的环境。
41.实施例4
42.本发明实施例提供一种根据实施例2的制备方法制得的改性分子筛，该改性分子筛为镁改性分子筛，其颗粒上的至少部分孔的孔径为0.5-0.6nm。具体形貌可参见图2，其适用于空气湿度小于30g/m3的环境。
43.实施例5
44.本发明还提供一种改性分子筛在高炉鼓风除湿中的应用。本发明选用改性后的分子筛做基础用在高炉鼓风除湿中，其吸水性和抗环境温度能力大幅提升。改性后的分子筛为固体颗粒，没有氯化锂水溶液的腐蚀性。使用时将改性后的分子筛装入药剂桶4内。药剂桶4为圆柱形，两端为纱网结构可通过空气。药剂桶4直接安装在转换机上的安装位置。参照图3和图4，转换机是除湿机的一部分，其包括一圆盘1，圆盘1上相隔90
°
安装一个分子筛药剂桶4。圆盘1上设置四个用于安装药剂桶4的通孔。药剂桶4可通过螺杆7固定在圆盘1上的通孔内。每个药剂桶4大小根据客户现场高炉处理量和现场空气湿度设计。在工作时，处于工作位置的药剂桶4中心轴水平对齐鼓风机进气风道5中心轴，用于除湿去水。药剂桶4内分子筛除去水分位置与工作位置的药剂桶相隔180
°
，其中心轴水平对齐现场余热中心管道6中心轴，用于药剂桶4内分子筛除去水分。即分子筛除去水分后可反复使用。最后剩余两个为空位，做检修换药使用。本发明充分利用改性后的分子筛寿命长，无污染的特点。根据现场湿度季节调整工作药剂桶4的工作时间。旺季湿度大时可加快圆盘1的旋转速度，如每隔4小时旋转一次，圆盘1通过转换机轴2连接电机3，通过电机3带动圆盘1旋转。旋转角度可以为90度，即工作区药剂桶4转入非工作区，非工作区的一个药剂桶4转入工作区。淡季湿度不大时可8小时旋转一次圆盘1，旋转角度可以为180度，即工作位置的药剂桶4转入药剂桶4内分子筛除去水分位置，药剂桶4内分子筛除去水分位置转入工作位置。如果现场余热充足，也可在圆盘1上设置六个药剂桶4，减少单筒药量、减少新建成本。本发明在降低设备系统成本的同时，能够使空气含水量只有4g/m3甚至2g/m3(现有传统设备只能达到10g/m3)，降低高炉焦炭使用量。
45.参照图5，本发明的另一个实施例中，还可以再增加一个转换机，两个转换机内可以装入不同的改性分子筛(例如钛改性分子筛和镁改性分子筛)，以满足在湿度大时或者现场对空气含水量有特别的要求时，通过两个转换机以及其内的不同的改性分子筛来降低空气的含水量，使其达到工艺要求。
46.本发明的转换机也可以和冷凝式除湿机连用，转换机需要设置在冷凝式除湿机前端或者后端。
47.下表1为采用钛改性分子筛进行高炉鼓风除湿的主要技经指标。
48.表1
[0049][0050]
对比例1
[0051]
高炉鼓风未脱湿基准期主要技术经济指标见下表2。
[0052]
表2
[0053]
[0054][0055]
对比例2
[0056]
采用单冷法进行高炉鼓风脱湿的主要技术经济指标见下表3。
[0057]
表3
[0058]
[0059][0060]
从表2中可以看出，鼓风脱湿平均值为23.5g/m3，燃料比平均值为535kg/t。从表3中可以看出，鼓风脱湿平均值为12.2g/m3，燃料比平均值为530.36kg/t。从表1中可以看出，鼓风脱湿平均值为4.7g/m3，燃料比平均值为505.8kg/t，本发明能量消耗少，对比现有技术优势巨大。而且应用的是改性分子筛，只要60度余热即可循环，避免传统吸附法需要大量余热造成的能源浪费。
[0061]
本发明主要解传统高炉鼓风脱湿能源消耗高，单冷法除湿后含水量10g/m3上限的瓶颈问题，以及吸附法氯化锂成本高，且具有腐蚀性，不环保，寿命短等问题。本发明能够在降低设备成本的同时，除湿效率高，提高高炉产量，降低高炉焦比，减少二氧化碳排放量。