Способ получения кристаллического цеолита типа фожазита nax или naa

 

Изобретение может быть использовано в производстве цеолитов, например, для адсорбентов, катализаторов и других, используемых в химической технологии, электронной промышленности, научных исследованиях и других целях Способ позволяет получать более крупные (до 0.5 мм) кристаллы, чем синтезируемые в настоящее время в ускоренном режиме. Способ основан на проведении процесса кристаллизации при повышенной до 100° С температуре в структурно-совершенном, упругом и вязком геле, получаемом путем смешения исходных сл растворов со скоростью не менее 10 л/м -мин при температуре 0 - 30 ° С.

(В) RU (1Ц (51) 5 C 01 B 33 34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации

Йо иатентам и тонариым знакам (21) 93008238/26 . (22) 11.02.93 (46) 30.11.93 Бюл. Na 43-44 (71) Малое предприятие Брокерская фирма "Алина" (72) Мухоян M.3.; Петрановский В.п. (73) Малое предприятие Брокерская фирма "Алина" (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ЦЕОЛИТА ТИПА ФОЖАЗИТА NAX ИЛИ

ИАА (57) Изобретение может быть использовано в производстве цеолитов, например, для адсорбентов, катализаторов и других, используемых в химической

1 технологии, электронной промышленности, научных исследованиях и других целяк Способ позволяет получать более крупные (до 0,5 мм) кристаллы, чем синтезируемые в настоящее время, в ускоренном режиме. Способ основан на проведении процесса кристаллизации при повышенной до 100 С температуре в структурно-совершенном, упругом и вязком геле, получаемом путем смешения исходных

5 3 растворов со скоростью не менее 10 л/м ° мин при температуре 0 — 30 С.

2003652

Изобретение относится к области химической технологии, в частности, к способу производства цеолитов. например, для адсорбентов. катализаторов, используемых в химической технологии, электронной промышленности, научных исследований и других целях.

Известны способы синтеза цеолитов в гелях, предусматривающие приготовление геля иэ предварительно охлажденного до 10

2-3 С раствора алюмината натрия, к которому приливают раствор силиката натрия.

Процесс синтеза цеолитов проводят при температурах до 80 С. Увеличение размеров получаемых кристаллов базируется на 15 тщательном подборе исходного состава растворов, их тщательной фильтрации перед приготовлением геля, выборе оптималь.ного температурного режима процессов.

Были получены кристаллы размером до 150 20 мкм. /1/.

Наиболее близким технйческим реше-. нием является способ получения цеолита, например типа Na-Х, заключающийся в том, что. с целью снижения числа зародышей 25. проводят тщательную обработку исходных растворов, выбирают оптимальное время их созревания, оптимальную температуру смещения растворов — около 15ОС. При этом скорость смешения при вливании алюми- 30 натного раствора в силикатный увеличивают с 20-300 л/м мин до 15000 л/м мин.

Кроме того, обеспечивают условия, препятствующие седиментации растущих кристаллов и выпадению их из зоны роста. Это 35 достигается локальным нагревом верхней части геля до температуры, необходимой для его нормальной кристаллизации. Образующиеся кристаллы удерживаются на поверхности более упругой, вязкой и холодной 40 нижней части геля. Зону нагрева медленйо . смещают вниз. /2/..

Однако этот способ имеет недостатки.

Для получения крупных кристаллов перед смешением растворов необходимо стабили- 45 зировать их температуру и поддерживать равной примерно 15ОС, При снижении или увеличении этой температуры примерно на

15 C величина получаемых кристаллов уменьшается почти на 30%. Рост кристал- 50 лов необходимо вести при температуре, не превышающей 65 С, что увеличивает длительность. процесса до нескольких месяцев и приводит к большим затратам труда и энергии, Проведение процесса кристалли- 55 зации при более высокой температуре приводит к уменьшению размеров кристаллов, например, при температуре кристаллизации около 90 С образующиеся кристаллы на порядок мельче. Кроме того, при осуогестелении известного способа важен порядок смешения растворов — алюминатный раствор вливают в силикатный.

Целью изобретения является создание способа получения кристаллов цеолитов с таким выбором режимов проведения процессов образования геля и его кристаллизации, при которых обеспечивается получение структурно-совершенного упругого и вязко-. го геля, в котором образование зародышей начинается при более высоких температурах.

Цель решается тем, что в способе получения кристаллов цеолитов NaX или йаА, включающем смешение алюминатного и силикатного растворов с получением геля и его кристаллизацию путем нагрева, cornacxD изобретению, процесс образования геля осуществляют путем смешения растворов при температуре 0-30 С и скорости смешения более 105 л/мз мин, а процесс кристаллизации проводят при 65-100 С.

Повышение скорости смешения растворов позволяет расширить диапазон температур смешения от 0 до 30 С, что дает возможность исключить необходимость стабилизации температуры растворов. Увеличение температуры кристаллизации приводит к сокращению времени кристаллизации без снижения размеров кристаллов.

Таким образом,. изобретение позволяет сократить время синтеза цеолитов эа счет получения структурно-совершенного упругого и вязкого геля, в котором образование зародышей начинается при более высоких температурах, Сущность предлагаемого способа получения кристаллов цеолитов, например NaX u Na-А, заключается в том, что путем смешения заранее приготовленных алюминатного и силикатного растворов получают гель, в состав которогог входят традицион- . ные компоненты: алюминат натрия, силикат натрия, тризтаноламин, едкий натр, вода в соотношениях, определяемых трубемой структурой цеолита. Для образования геля необходимого качества смешение растворов ведут со скоростью не менее 10 л/м мин, например, впрыскивая один раствор в другой без последующего перемешивания. За счет увеличения скорости смешения растворов до величины, при которой в удельном обьеме выполняется условие: время перемешивания меньше времени индуцирования гелеобразования, становится некритичной температура и порядок сливаемых растворов. Это позволяет повысить температуру растворов по сравне2003652 (56) 1. Л. Брек. Цеолитовые молекулярные сита. М., 1976, с. 737-742.

2; ЧЯ.Bogomolov and V.P.Petranovsky.

Growth of Na-Х zeolite monocrystals up to 0,5

mm "Zeolites", 1986, vol. 6, hk 11. рр. 418419.

Формула и 3 о б р е т е н и я сталлизацию при нагревании, отличаю

СПОСОБ ПОЛуц НИр КРИСТддЛИ- 35, щийся тем, что растворы смешивают при 0 ECKOI0 l4EOflMTA ТИПА ФОЖАЗИТА: -30 С со скоростьЮ смешения не менее 10

ИАу ИЛИ дАА, включающий смешение,м мин, а кристаллизацию ведут при 65 л Iмз ° алюминатного и силикатного pscTBopoB с .

- 100 Ñ, образованием геля и последующую кри40

4 .Техред ММоргентал Корректор С.Юско

Редщц р

Заказ 3307

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 нию с оптимальной для известного. способа более, чем на 10 С. В результате гель образуется упругим, вязким и структурно-совершенным. В таком геле практически заморожен процесс образования зародышей кристаллов цеолитов. При нагревании геля образуется меньшее количеств во зародышей и дальнейший их рост возможен уже при более высокой температуре, вплоть до

100ОС. Весь процесс завершается более чем 10 в 10 раэ быстрее по сравнению с традици-. онным способом.

Возможность реализации предлагаемого способа подтверждается примером получения кристаллов цеолита Йа-А, при котором седиментация кристаллов из геля при достижении определенного размера устранялась проведением процесса в условиях невесомости.

Пример. При комнатной температуре 20 готовят два раствора: раствор А - в 700 мл . воды вливают 114 г триэтаноламина и растворяют 100.r метасиликата натрия; раствор

Б- в 700 мл воды вливают 114 гтриэтанола. мина и растворяют 80 г алюмината натрия. 25

Растворы фильтруют через, бумажный фильтр (синяя лента). В емкость обьемом . 300 мл вливают I50 мл раствора А: полиэтиленовую емкость с клапаном заполняют 150 мл раствора Б и помещают ее в первую 30 емкость.

При температуре 28ОС в течение 1 с впрыскивают раствор Б в раствор А (скорость смешения — не менее 10 л/м мин). 8 течение 1 ч температуру смеси доводят до

85 С, через 250 ч — до 100 С. Через 300 ч нагрев смеси прекращают. Процесс завершается. . В результате были получены кристаллы размером до 50 мкм вместо обычных для: таких параметров процесса около 1 мкм.

Использование предлагаемого способа по сравнению с существующими значительно (примерно в 10 раэ) сокращает трудозатраты"- на производство цеол итов, а энергоемкость процесса уменьшается в 3-5 раз, .Преимуществом предложенного способа является также возможность целенаправленного регулирования размеров получаемых кристаллов путем варьирования условий приготовления гелей и синтеза кристаллов в широких диапазонах температур