Способ получения гранулированного цеолитного наполнителя для синтетических моющих средств

 

Использование: при производстве синтетических моющих средств в химической промышленности. Приготовление суспензии цеолита типа А осуществляют смешиванием растворов силиката натрия, алюмината натрия и сульфата алюминия при молярных отношениях Na₂O:SiO₂= 1,0-1,2, SiO₂:Al₂O₃= 2,0-2,5 . Образовавшийся силикаалюмогидрогель кристаллизуют в цеолит типа А при 60 - 100°С в течение 0,4 - 0,3 ч. Получают суспензию цеолита типа А в маточном растворе, содержащую, г/л: цеолита 100 - 250; гидроксида натрия 55 - 110; сульфата натрия 8 - 20; силикат натрия 0 - 30, которую направляют на распылительную сушку в потоке дымовых газов. В результате образуются механически прочные гранулы наполнителя, содержащие, мас.%: карбоната натрия 25 - 30; силикат натрия 0 - 8; сульфат натрия 3 - 5; гидроксида натрия 0,2 - 5 и цеолита типа А остальное (в расчете на сухое вещество). 1 табл.

Изобретение относится к технологии получения гранулированных цеолитных наполнителей для синтетических моющих средств (СМС) и может найти применение при производстве СМС в химической промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения гранулированного цеолитного наполнителя для СМС [1], который предусматривает: приготовление водной суспензии, включающей, мас.%: карбонат натрия 11-30; силикат натрия 5-10; сульфат натрия 3-5; цеолит А - остальное, который представляет собой отмытый сухой порошок или отмытую влажную лепешку, или водную суспензию порошкообразного цеолита; распылительную сушку полученной суспензии.

В результате получают гранулы размером 50-200 мкм с прочностью 48-62%.

Известный способ имеет следующие недостатки.

1. Использование для приготовления гранулированного цеолитного наполнителя, предварительно отделенного и отмытого от маточного раствора цеолита типа А. При этом с маточным раствором и промывными водами сбрасывается в промсток 5-25% SiO₂ и 65-70% NaOH, считая на исходное сырье, что удорожает процесс получения цеолита и увеличивает себестоимость гранулированного цеолитного наполнителя.

2. Маточный раствор и промывные воды, рН которых составляет 13-14, попадая в водоемы и реки, оказывает экологически вредное воздействие на окружающую среду.

3. При производстве гранулированного цеолитного наполнителя для СМС в качестве сырья используют (считая на конечный продукт) 11-30 мас.% карбоната натрия; 5-10 мас.% силиката натрия и 3-5 мас.% сульфата натрия, получаемых с других заводов, что требует точной дозировки этих компонентов и цеолита типа А и повышает себестоимость цеолитного наполнителя.

Целью изобретения является снижение себестоимости и расширение сырьевой базы процесса получения гранулированного цеолитного наполнителя при одновременном улучшении экологии окружающей среды за счет утилизации вредных стоков (маточных растворов и промывных вод) цеолитных производств и сохранении высокой механической прочности гранулированного наполнителя для СМС.

Цель достигается тем, что для приготовления суспензии цеолита типа А предварительно смешивают растворы силиката натрия, алюмината натрия и сульфата алюминия, взятых в количествах, обеспечивающих мольные соотношения в смеси в пересчете на оксиды Na₂O : SiO₂=1,0-1,2; SiO₂ : Al₂O₃ =2,0-2,5 с последующей кристаллизацией смеси при 60-100^оС в течение 0,4-3 ч, на распылительную сушку суспензии подают в маточном растворе после кристаллизации и проводят ее в потоке дымовых газов.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Для приготовления суспензии цеолита типа А смешивают растворы силиката натрия, алюмината натрия и сульфата алюминия при мольных соотношениях Na₂O : SiO₂=1,0-1,2; SiO₂ : Al₂O₃ =2,0-2,5. Образовавшийся силикоалюмогидрогель кристаллизуют в цеолит типа А при 60-100^оС в течение 0,4-3 ч. Получают суспензию цеолита типа А в маточном растворе, содержащую, г/л: цеолит 100-250; гидроксид натрия 55-110; сульфат натрия 8-20; силикат натрия 0-30, которую направляют на распылительную сушку в потоке дымовых газов. При этом происходит полная или частичная нейтрализация гидроксида натрия и образуются механически прочные гранулы цеолитного наполнителя для СМС, содержащие, мас. % : карбонат натрия 25-30; силикат натрия 0-8; сульфат натрия 3-5; гидроксид натрия 0-2,5 и цеолит типа А - остальное (в пересчете на сухое вещество).

Снижение мольного отношения SiO₂:Al₂O₃ ниже 2,0 при смешении растворов силиката натрия, алюмината натрия и сульфата алюминия приводит к образованию в маточном растворе после кристаллизации цеолита типа А 5-40 г/л Al₂O₃ вместо силиката натрия. После распылительной сушки водорастворимая Al₂O₃ содержится в состве гранулированного цеолитного наполнителя в количестве более 0,1 мас.%, что недопустимо согласно требованиям, предъявляемым к компонентам СМС.

Увеличение мольного отношения SiO₂:Al₂O₃ выше 2,5 приводит к образованию цеолита типа Х (или смеси цеолита типа А и Х), одновременно увеличивается время кристаллизации (сверх 3 ч), что экономически невыгодно.

Снижение мольного отношения Na₂O:SiO₂ выше 1,2 вызывает снижение содержания сульфата натрия в гранулированном наполнителе менее 3,0 мас.%, что приводит к снижению механической прочности гранул наполнителя менее 48%.

Сокращение времени кристаллизации менее 0,4 ч, так же как и снижение температуры кристаллизации ниже 60^оС, приводит к неполному образованию цеолита типа А и соответственно снижению КОС, что недоступной по требованиям к наполнителям для СМС.

Увеличение времени кристаллизации свыше 3 ч, как и увеличение температуры кристаллизации выше 100^оС, вызывает образование иных цеолитных фаз, что отрицательно сказывается на качестве наполнителя для СМС (по КОС).

П р и м е р 1. 1 м³ раствора силиката натрия с концентрацией SiO₂=110 г/л; NaOH 51,6 г/л смешивают с 0,393 м³ алюмината натрия с концентрацией Al₂O₃ = 230 г/л; NaOH=335 г/л и 0,05 м³ сульфата алюминия с концентрацией Al₂(SO₄)₃= 211,5 г/л. Соотношение Na₂O:SiO₂=1,2; SiO₂:Al₂O₃= =2,0. Полученную смесь кристаллизуют при 60^оС 3 ч. Образовавшуюся суспензию цеолита типа А в маточном растворе направляют на распылительную сушку в потоке дымовых газов. Получают 406 кг гранулированного цеолитного наполнителя для СМС (считая на сухое вещество), состав и характеристика свойств которого приведены в таблице.

П р и м е р 2. 1 м³ силиката натрия (SiO₂=110 г/л; NaOH=51,6 г/л) смешивают с 0,309 м³ алюмината натрия (Al₂O₃ =230 г/л; NaOH=335 г/л) и 0,058 м³ сульфата алюминия (Al₂(SO₄)₃=211; 5 г/л). Соотношение Na₂O:SiO₂=1,0; SiO₂ : Al₂O₃ =2,5. Смесь кристаллизуют при 100^оС 0,4 ч. Суспензию цеолита типа А подвергают распылительной сушке в потоке дымовых газов. Получают на сухое вещество 358 кг наполнителя (таблица).

П р и м е р 3. 1 м³ силиката натрия (SiO₂=110 г/л; NaOH=51,6 г/л) смешивают с 0,352 м³ алюмината натрия (Al₂O₃ =230 г/л; NaOH=33,5 г/л) и 0,065 м³ сульфата алюминия (Al₂(SO₄)₃= 211,5 г/л). Соотношения Na₂O:SiO₂=1,09; SiO₂: Al₂O₃ =2,2. Смесь кристаллизуют при 85^о 1,5 ч. Суспензию цеолита типа А подвергают распылительной сушке в потоке дымовых газов. На сухое вещество получают 383 кг наполнителя (таблица).

Данное изобретение позволит на действующем оборудовании без каких-либо дополнительных капитальных вложений полностью решить вопрос утилизации маточного раствора, образующегося при производстве цеолита типа А в процессе получения механически прочного гранулированного цеолитного наполнителя для СМС. Одновременно способ позволяет отказаться без изменения производительности установки от использования таких видов сырья производства гранулированного наполнителя, как карбонат, силикат и сульфат натрия, которые обычно составляют 30-35 мас.% наполнителя. В результате себестоимость наполнителя снижается на 20-25%.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ЦЕОЛИТНОГО НАПОЛНИТЕЛЯ ДЛЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ МОЮЩИХ СРЕДСТВ, включающий приготовление суспензии, содержащей цеолит типа А и ее распылительную сушку, отличающийся тем, что приготовление суспензии ведут предварительным смешением растворов силиката натрия, алюмината натрия и сульфата алюминия, взятых в количествах, обеспечивающих мольные отношения в смеси в пересчете на оксиды Na₂O : SiO₂ = 1,0 - 1,2 ; SiO₂ : Al₂O₃ = 2,0 - 2,5, с последующей кристаллизацией смеси при 60 - 100^oС в течение 0,4 - 3 ч, на распылительную сушку суспензию подают в маточном растворе после кристаллизации и проводят ее в потоке дымовых газов.

РИСУНКИ

Рисунок 1