Способ получения цеолита

 

Изобретение относится к способам получения цеолитов типа А, применяемых в качестве добавок к моющим средствам в химической промышленности. Сущность изобретения: процессы кристаллизации и нейтрализации ведут в режиме вытеснения в одном аппарате, причем нейтрализацию осуществляют непосредственно после кристаллизации диоксидом углерода или в смеси с воздухом, который вводят до достижения pH суспензии 8 10 в зону окончания кристаллизации цеолита с наложением на потоки низкочастотной пульсации, что дает возможность получать цеолит размером 4 мк в узком интервале дисперсности, а также улучшить качество цеолита за счет образования при нейтрализации карбоната натрия вместо сульфита натрия.

Изобретение относится к способам получения цеолитов типа А, в частности применяемых в качестве добавок к моющим средствам, в химической промышленности.

Требования, предъявляемые к цеолитам по размеру кристаллов жесткие, размеры кристаллов не должны быть больше 6-10 мк, наиболее предпочтительны размеры от 2-4 мк.

В мировой практике все производство цеолитов (кристаллизция, нейтрализация, отмывки и ионный обмен) базируется в основном на боковом оборудовании с мешалками, которое дает выход цеолита в широком диапазоне дисперсности.

Известен способ непрерывного получения микросферических цеолитов, выбранных в качестве ближайшего аналога, по которому суспензия, содержащая щелочной алюмокремнегидрогель, непрерывно подводится в колонну, в которой расположены центрически размещенный вал, мешалка с дисками и спиральной лентой, вращающейся вокруг этого вала. При этом процесс кристаллизации протекает в смешенном режиме вытеснения и смешения. После кристаллизации проводят отмывку цеолита в другом аппарате с мешалкой в режиме смешения. При этом достигается более узкий интервал дисперсности, чем в баковом оборудовании, однако в период выгрузки цеолита и подачи его на отмывку все же происходит рост кристаллов. Недостатком этого способа является полидисперсность образующихся частиц цеолита, что нежелательно ввиду технологических затруднений с последующей переработкой и использованием цеолита. Многостадийность процесса также является недостатком этого способа.

Изобретение направлено на получение цеолита в очень узком интервале дисперсности с улучшенным составом.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе получения цеолита, который включает кристаллизацию из алюмокремнегидрогеля, нейтрализацию и выгрузку, процесс ведут в колонном аппарате с насадкой в режиме вытеснения, причем нейтрализацию осуществляют непосредственно после кристаллизации диоксидом углерода, который вводят до достижения рН 8-10 в зону завершения кристаллизации цеолита, в смеси с воздухом, а на потоки накладывают пульсацию с частотой 30-60 1/мин. При этом цеолит получается в узком интервале дисперсности, а в растворе образуется карбонат натрия, который является более эффективным по сравнению с сульфатом натрия компонентом моющих средств.

Сравнительный анализ с прототипом показывает, что отличие состоит в том, что процесс ведут в режиме вытеснения с исключением таких стадий, как фильтрация, ожижение раствором ПАВ, рециклирование части готового продукта, причем нейтрализацию ведут газообразным диоксидом углерода в смеси с воздухом, а на потоки при этом накладывают пульсаацию с частотой 30-60 1/мин, приводящих к интенсификации процесса и улучшению качества получающегося продукта.

Таким образом только проведение процесса получения цеолита, кристаллизации и нейтрализации в режиме вытеснения позволяет получать цеолит в узком интервале дисперсности, а также интенсифицировать процесс. Использование диоксида углерода в газообразном состоянии позволяет не только улучшить качество цеолита (размеры частиц менее 0,4 мк), но и снизить объем воды, добавляемой в систему, а получающийся карбонат натрия имеет растворимость, несколько большую, чем сульфат натрия, получающийся при нейтрализации серной кислотой, и является более эффективным компонентом в составе моющих средств по сравнению с последним, что также улучшает качество получающегося продукта. Наложение на потоки распределительной пульсации в совокупности с тарелками позволяет получить необходимый режим движения потока с разной скоростью и направлением при кристаллизации и способствует диспергации газовых пузырьков после их коалесценции на элементах тарелки при наличии пульсации во время нейтрализации в зоне завершения кристаллизации цеолита, что также способствует улучшению качества процесса.

Таким образом, только указанная совокупность признаков позволяет решить поставленную задачу по улучшению качества продукта.

Цеолит типа А по предлагаемому способу можно получить следующим образом: Поток щелочного алюмокремнегидрогеля непрерывно подают в нижнюю (или верхнюю) зону колонного аппарата, снабженного провальными тарелками, рубашкой нагрева и пульсационной системой. По мере продвижения потока наверх (вниз) под действием температуры и реверсирования потока происходит кристаллизация цеолитаа в зоне завершения кристаллизации цеолита в поток вводят диспергированный диоксид углерода в смеси с воздухом в количестве, необходимом для нейтрализации избыточной щелочности рН 8-10, которое рассчитывается по реакции, зная концентрацию щелочи в суспензии. По мере движения наверх газовых пузырьков может происходить их коалесценция, однако наличие пульсации и насадки способствует дополнительной диспергации газовых пузырьков на элементах тарелки. Нейтрализованная до рН 8-10 суспензия откристаллизованного цеолита выгружается из верхней зоны колонны при импульсе (из нижней зоны колонны при помощи аэролифта).

П р и м е р. Процесс гидротермальной кристаллизации с последующей нейтрализацией вели в прямоточной, секционированной 40 тарелками КРИМЗ, пульсационной колонне диаметром 0,2 м, высотой 8 м, снабженной рубашкой для обогрева.

Поток алюмокремнегидрогеля состава 2Na₂O ˙ Al₂O₃ ˙ 1,7SiO₂ ˙ 70 H₂O с производительностью 0,24 м³/ч непрерывно подавали в нижнюю зону колонны, поток проходил через всю колонну, нагревался до 90-95^оС, при этом происходила кристаллизация цеолита под действием температуры и переменной скорости движения потока, а также за счет периодического реверсирования потока. В зону завершения кристаллизации цеолита, которая находится на высоте 40-50 минутного пребывания суспензии в колонном аппарате, под третью сверху тарелку КРИМЗ вводили диспергированный газообразный диоксид углерода в смеси с воздухом с производительностью по диоксиду углерода 0,5 м³/ч, при этом на поток накладывали пульсацию с частотой 30-60 1/мин. Общее время проведения процессов кристаллизации и нейтрализации составило 1 ч, из них процесс нейтрализации длился менее 10 мин. После распылительной сушки в составе порошка будет присутствовать карбонат натрия, растворимость которого при 20^оС 21,6 г на 100 г воды вместо сульфата натрия с растворимостью 19,1 г на 100 г воды. Полученный цеолит имел следующий фракционный состав, мк, соответственно: 2, 15; 2-4, 75; 4-6, 6; 6-8, 3,9; 8, 0,1.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕОЛИТА, включающий его кристаллизацию из алюмокремнегидрогеля, нейтрализацию и выгрузку продукта, отличающийся тем, что процесс кристаллизации ведут в колонном аппарате в режиме вытеснения, нейтрализацию осуществляют сразу после кристаллизации диоксидом углерода или его смесью с воздухом, который вводят в поток суспензии в зону завершения кристаллизации до достижения рН суспензии 8 10, при этом на поток накладывают низкочастотную пульсацию.