Способ получения синтетического цеолита типа x

Авторы патента:


 

Изобретение относится к производству синтетических цеолитов типа Х, которые могут быть использованы как носители для катализаторов и как адсорбенты для осушки и очистки газов и извлечения тяжелых металлов и радионуклидов из жидких сред. Способ включает смешение каолина с диоксидом кремния и добавкой, увлажнение смеси до получения однородной массы, формование гранул, термообработку, гидротермальную кристаллизацию, отмывку и сушку. Диоксид кремния вводят до мольного соотношения SiO2:Al2О3=2,85-2,95:1, в качестве добавки при смешении используют древесную муку, кокс или коксовый активный уголь в количестве 8,1-12 мас.%, полученную смесь увлажняют раствором гидроксида натрия до содержания его в смеси 0,5-2,5 мас.%. Способ позволяет улучшить эксплуатационные характеристики цеолита. 1 табл.

Изобретение относится к получению синтетических формованных цеолитов, в частности цеолита типа X. Полученный цеолит может быть использован как носитель катализаторов в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и как адсорбент для сушки и очистки газов и извлечения ионов тяжелых металлов и радионуклидов из жидких сред.

Известен способ получения формованных цеолитов типа Х из природного глинистого минерала - каолина [Д. Брек. Цеолитовые молекулярные сита, М., Мир, 1970, стр. 328] . К каолину, например, добавляют требуемое по стехиометрии (SiO2: Аl2О3= 2,5-1) количество диоксида кремния и смешивают с водой до образования пластичной массы. Массу формуют, сушат и прокаливают до превращения каолина в метакаолин, затем заливают раствором щелочи, выдерживают при комнатной температуре и подвергают гидротермальной кристаллизации.

Указанным способом не могут быть получены чистые цеолиты (без примеси каолина).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ получения синтетического гранулированного фожазита [Патент РФ 2146223, кл. С 01 В 39/20, 11.02.1999 г.]. Согласно способу природный каолин с соотношением SiO2: Аl2О3, равным 2, смешивают с диоксидом кремния (белая сажа) до мольного соотношения SiO2:АlО3=3,5, добавляют 2-8 мас.% технического углерода и перемешивают с 3%-ным раствором хлористого натрия до образования пластичной массы. Массу формуют в гранулы, сушат и прокаливают при температуре 720oС. После кристаллизации осуществляют обработку гранул раствором ортофосфорной кислоты с рН, равным 4-5, затем гранулы сушат при 180-200oС.

Существенным недостатком известного способа является низкая механическая прочность гранул после прокаливания, что обусловлено аморфизацией каолина и выгоранием технического углерода. В результате адсорбционного понижения прочности при смачивании гранул кристаллизационным раствором значительная их часть трескается и разрушается, что снижает выход товарного цеолита. Кроме того, использование в процессе хлористого натрия и ортофосфорной кислоты приводит к дополнительному загрязнению промывных вод ионами хлора и фосфатами.

Задачей настоящего изобретения является повышение сорбционных и прочностных характеристик цеолита с одновременным увеличением его выхода и упрощением технологии.

Указанный результат достигается способом получения синтетического гранулированного цеолита типа X, включающим смешение каолина с диоксидом кремния и добавкой, увлажнение смеси, формование гранул, термоактивацию, гидротермальную кристаллизацию, отмывку и сушку, согласно которому диоксид кремния вводят до мольного соотношения SiO2:Аl2О3=2,85-2,95:1, в качестве добавки используют древесную муку, кокс или коксовый активный уголь в количестве 8,1-12 мас.%, полученную смесь увлажняют раствором гидроксида натрия до содержания его в смеси 0,5-2,5 мас.%.

Древесную муку, кокс или коксовый активный уголь используют в порошкообразном виде, предварительно пропущенным через сито с ячейкой 100 мкм.

Соотношение SiO2:Аl2О3=2,85-2,95:1 обеспечивает высокую степень превращения смеси в цеолит типа Х при минимальном избытке ионов силиката в маточном растворе, что дает возможность его повторного использования и существенно упрощает технологию. Выбранные количество и дисперсность порошкообразной добавки формируют развитую широкопористую структуру гранул после термообработки.

Гидроксид натрия в процессе формования и сушки гранул взаимодействует с аморфным диоксидом кремния с образованием силиката натрия, что значительно повышает прочность прокаленных гранул и исключает их разрушение в процессе кристаллизации.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. К исходному каолину с мольным соотношением компонентов SiO2:Аl2О3=2,0:1 добавляют диоксид кремния до конечного соотношения в смеси SiO2:Аl2О3=2,85-2,95:1. В качестве диоксида кремния используют высокодисперсный аморфный порошок диоксида кремния в реакционноспособной форме (белая сажа). Затем к смеси добавляют порошок древесной муки, кокса или коксового активного угля с размером частиц менее 100 мкм в количестве 8,1-12 мас.%. Добавка должна полностью сгореть при термоактивации. К сухой смеси добавляют водный раствор гидроксида натрия до образования пластичной массы с влажностью 30-35% при содержании гидроксида натрия 0,5-2,5 мас. %. Пластичную массу формуют в гранулы диаметром 1,5-3 мм, гранулы сушат при 100-140oС в течение 1-3 часов.

При термообработке происходит аморфизация каолина, его переход в химически активную форму и полное удаление добавки. Рентгеноаморфные гранулы заливают раствором щелочи и выдерживают при температуре около 20oС 12-18 час. При этом происходит взаимодействие компонентов гранулы с раствором, которое заканчивается образованием цеолита при последующей выдержке при 95-100oС в течение 24-36 час. Готовый цеолит отмывают от избыточной щелочи и сушат.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

В смеситель загружают 180 г каолина и 43 г белой сажи. Мольное соотношение оксидов в смеси составляет SiO2:Аl2О3=2,95:1. Затем добавляют 18 г древесной муки, что составляет 8,1 мас.%. Смесь перемешивают 15 мин и добавляют 120 мл раствора гидроксида натрия, содержащего 3 г гидроксида натрия, что составляет 1,2 мас.%. Влажность смеси - 33%. Перемешивание продолжают до образования пластичной массы, массу формуют в гранулы диаметром 2 мм и сушат при температуре 120oС 4 часа. Сухие гранулы прокаливают при 620oС 2 часа. 100 г аморфных прокаленных гранул заливают 700 мл раствора гидроксида натрия с концентрацией 140 г/л. Смесь выдерживают 12 час при 20oС, затем помещают в кристаллизатор и выдерживают 36 час при температуре 95oС. Полученный цеолит отмывают конденсатом от избытка щелочи, сушат при 140oС 4 час и взвешивают. Вес гранул за счет вошедшего в состав цеолита натрия и связанной влаги вырос до 135 г.

У полученного образца рентгенофазовым методом определяли тип кристаллической решетки и степень кристаллизации, динамическую емкость по этилмеркаптану, объем пор методом ртутной порометрии, прочность аморфных гранул и цеолита путем раздавливания на прессе Рухгольца.

Физико-химические характеристики образца представлены в таблице.

Пример 2.

В смеситель загружают 180 г каолина и 40,5 г белой сажи. Мольное соотношение оксидов в смеси SiO2:А12O3=2,9:1, затем добавляют 22 г порошкообразного кокса. Содержание кокса составляет 10 мас.%. Сухую смесь перемешивают 15 мин и добавляют 115 мл раствора гидроксида натрия, содержащего 1,1 г гидроксида натрия, что составляет 0,5 мас.%. Влажность смеси составляет 32%. Смесь перемешивают до образования пластичной массы. Дальнейшие операции проводят, как в примере 1.

Физико-механические характеристики образца приведены в таблице.

Пример 3.

В смеситель загружают 180 г каолина и 38 г белой сажи. Мольное соотношение оксидов в смеси SiO2:Аl2О3=2,85:1, затем добавляют 26 г порошкообразного кокcового активного угля. Содержание его составляет 12 мас.%. Смесь перемешивают 15 мин и добавляют 110 мл раствора гидроксида натрия, содержащего 5,5 г гидроксида натрия, что составляет 2,5 мас.%. Влажность смеси - 31%. Дальнейшие операции проводят, как в примере 1.

Физико-химические характеристики образна приведены в таблице.

Для сравнения был приготовлен образец цеолита в полном соответствии с условиями приготовления выбранного прототипа. На кристаллизацию было взято 100 г прокаленных гранул. После отделения гранул от крошек и осадка их вес составил 112 г. Следовательно, 23 г гранул или 17% разрушились.

Сравнение данных таблицы показывает, что заявленный способ обеспечивает получение гранулированного цеолита типа Х с более высокими показателями сорбционной емкости и прочности по сравнению с прототипом, что в конечном итоге приводит к снижению потерь цеолита и упрощению технологии.

Формула изобретения

Способ получения синтетического цеолита типа Х, включающий смешение каолина с диоксидом кремния и добавкой, увлажнение смеси до получения однородной массы, формование гранул, термообработку, гидротермальную кристаллизацию, отмывку и сушку, отличающийся тем, что диоксид кремния вводят до мольного соотношения SiO2:Аl2О3=2,85-2,95:1 в качестве добавки при смешении используют древесную муку, кокс или коксовый активный уголь в количестве 8,1-12 мас.%, полученную смесь увлажняют раствором гидроксида натрия до содержания его в смеси 0,5-2,5 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 27.09.2006        БИ: 27/2006



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к получению гранулированного цеолитного адсорбента структуры А и Х высокой фазовой чистоты, не содержащего связующего вещества

Изобретение относится к получению гранулированного синтетического цеолитного адсорбента структуры А и Х, не содержащего связующего вещества

Изобретение относится к способу получения цеолита типа Х и может быть использовано на цеолитных и катализаторных производствах в химической, нефтяной, нефтеперерабатывающей и газовой отраслях промышленности

Изобретение относится к способам получения цеолита типа Х, применяемого в качестве катализаторов нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой отраслей промышленности, и позволяет повысить выход продукта при сохранении высокой степени его кристалличности

Изобретение относится к способам получения цеолита NAX, применяемого в качестве ионообменника и катализатора, и позволяет сократить время проведения процесса

Изобретение относится к области получения гранулированных цеолитных компонентов синтетических моющих средств

Изобретение относится к способам получения гранулированных цеолитных адсорбентов, которые могут быть использованы в промышленности для разделения смеси углеводородов на молекулярном уровне, для осушки и очистки природного и попутного газов, для удаления катионов металлов и радионуклидов из водных потоков
Изобретение относится к способам получения гранулированных синтетических цеолитов, применяемых в качестве адсорбентов в процессах сушки, очистки, разделения газов и жидкостей в нефтеперерабатывающей, химической, газовой и других отраслях промышленности
Изобретение относится к получению гранулированного синтетического цеолита типа X

Изобретение относится к получению гранулированного без связующего цеолитного адсорбента, который может быть использован для разделения смесей углеводородов на молекулярном уровне, для осушки и очистки газа, для удаления катионов металлов и радионуклидов из водных потоков
Изобретение относится к химической промышленности, конкретно к получению модифицированных цеолитных сорбентов структуры АХ

Изобретение относится к способу выделения пара-ксилола из смеси, содержащей по меньшей мере один другой С8 алкилароматический углеводород. При этом способ включает введение в контакт в условиях адсорбции указанной смеси с адсорбентом без связующего, содержащим цеолит Х и имеющим содержание воды от 3% до 5,5% по массе для адсорбции пара-ксилола, который переходит в адсорбированную фазу, преимущественно по отношению к по меньшей мере одному другому C8 алкилароматическому углеводороду, присутствующему в неадсорбированной фазе; смыв неадсорбированной фазы из зоны контакта с адсорбентом с получением потока рафината, содержащего по меньшей мере один другой C8 алкилароматический углеводород; десорбцию пара-ксилола в адсорбированной фазе из адсорбента с получением потока экстракта, содержащего пара-ксилол; где адсорбент без связующего не содержит аморфного материала или содержит аморфный материал в количестве менее чем около 2% по массе, что определяют методом дифракции рентгеновских лучей. Также изобретение относится к адсорбенту для использования в указанном способе. Настоящее изобретение позволяет повысить производительность по пара-ксилолу. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 10 пр., 2 табл., 9 ил.

Изобретение относится к области синтеза цеолитных адсорбентов, которые могут быть использованы для осушки, очистки и разделения газов. Способ изготовления гранулированного цеолита типа NaA или NaX включает подготовку шихты на основе каолина. Каолин измельчают мокрым способом, в полученный шликер вводят водорастворимое полимерное связующее вещество. Шликер подают в форсунку с калиброванным отверстием, на которую оказывают вибрационное воздействие. Сформированные капли направляют в водный раствор закрепляющего вещества в виде растворов солей кальция или алюминия, производят их термообработку, кристаллизацию, отмывку и сушку. Изобретение обеспечивает получение сферического цеолита, обладающего высокой динамической ёмкостью и механической прочностью. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 табл.

Настоящее изобретение относится к способу выделения пара-ксилола из смеси. Описан способ выделения пара-ксилола из смеси, содержащей по меньшей мере один другой C8-алкилароматический углеводород, включающий контактирование, в условиях адсорбции, смеси с не содержащим связующего адсорбентом, содержащим первую часть цеолита Х и вторую часть цеолита Х; при этом указанная первая часть цеолита Х имеет средний размер кристаллитов от 500 нанометров до 1,5 микрон, а указанная вторая часть цеолита Х имеет средний размер кристаллитов менее 500 нанометров или указанная вторая часть цеолита Х имеет средний размер кристаллитов более 1,8 микрон, причем объединенные первая и вторая части цеолита Х имеют средний размер кристаллитов менее 1,8 микрон, чтобы адсорбировать пара-ксилол, присутствующий в адсорбированной фазе, предпочтительно по сравнению с по меньшей мере одним другим C8-алкилароматическим углеводородом, присутствующим в неадсорбированной фазе; устранение неадсорбированной фазы от контакта с адсорбентом, чтобы получить поток рафината, содержащий указанный по меньшей мере один другой C8-алкилароматический углеводород; и десорбцию пара-ксилола адсорбированной фазы от адсорбента, чтобы получить поток экстракта, содержащий пара-ксилол; причем не содержащий связующего адсорбент не содержит аморфного материала или содержит аморфный материал в количестве менее чем 2 мас.% в соответствии с определением методом дифракции рентгеновских лучей, причем время цикла указанного способа менее чем 34 минуты. Технический результат - использование адсорбента с улучшенными емкостью и массопереносом, улучшение производительности способа при низкой температуре, малое время цикла операций адсорбционного разделения при работе в режиме псевдодвижущегося слоя. 14 з.п. ф-лы, 9 ил., 8 пр.

Изобретение относится к ВаKХ цеолитовым адсорбентам без связующего, используемым для жидкофазного разделения ароматических ксилолов. Адсорбент включает часть цеолита, конвертированного из связующего, образованную из х% масс. глинистого каолинового связующего, и (100-х)% масс. неконвертированного цеолита Х с мольным отношением диоксид кремния:оксид алюминия 2,5. Содержание глинистого каолинового связующего находится в диапазоне 10-20% масс. Барий (Ва) и калий (K) занимают замещаемые катионные центры адсорбента. Содержание K составляет 0,25-0,9% масс., а содержание Ва более 31,6% масс. от ВаKХ цеолитового адсорбента без связующего. Общий объем пор BaKX цеолитового адсорбента без связующего, измеренный Hg порометрией, составляет от 0,25 до 0,35 см3/г. Кукурузный крахмал может быть добавлен к цеолиту Х и глинистому каолиновому связующему для увеличения макропористости и объема пор адсорбента. Предложен способ получения агломерированного цеолитового адсорбента. Предложен способ выделения пара-ксилола из смеси ароматических ксилолов с использованием полученного адсорбента. Изобретение позволяет повысить механическую прочность адсорбента, повысить эффективность адсорбента в процессах жидкофазного разделения и снизить эксплуатационные расходы на выделение пара-ксилола. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил., 2 табл.

Изобретение относится к производству синтетических цеолитов типа Х, которые могут быть использованы как носители для катализаторов и как адсорбенты для осушки и очистки газов и извлечения тяжелых металлов и радионуклидов из жидких сред

Наверх