способ получения синтетического гранулированного цеолита типа х

Классы МПК:C01B39/22 типа X
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "РЕАЛ СОРБ" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2006-10-09
публикация патента:

Изобретение относится к получению гранулированного синтетического цеолита типа X. Природный глинистый минерал - каолин - смешивают с диоксидом кремния и древесной мукой, в исходную смесь вводят 5-15 мас.% прокаленного порошкового каолина, 5÷20 мас.% порошкового цеолита типа X, хлористый натрий и перемешивают. При перемешивании в готовую смесь добавляют раствор лигносульфоната до образования однородной пластичной массы, которую затем формуют в гранулы, сушат и проводят термическую активацию. Полученные аморфные гранулы охлаждают и подвергают гидротермальной кристаллизации в щелочном растворе. Готовый цеолит обрабатывают острым водяным паром, промывают водой и сушат. Получен механический прочный цеолит типа Х с высокой адсорбционной способностью. 1 табл.

Формула изобретения

Способ получения синтетического гранулированного цеолита типа X, включающий смешивание природного глинистого минерала-каолина с диоксидом кремния и добавкой, содержащей углерод, введение в смесь порошкового фожазита, добавление в полученную смесь жидкости до получения однородной массы, формование гранул, вызревание, чистовое формование, промежуточную сушку, термоактивацию, гидротермальную кристаллизацию в щелочном растворе, термопаровую обработку, промывку и заключительную сушку, отличающийся тем, что в качестве добавки, содержащей углерод, на смешивание подают древесную муку, порошковый цеолит типа Х вводят в смесь в количестве 5-20 мас.%, при этом в смесь дополнительно вводят 5-15 мас.% порошкового каолина, предварительно прокаленного при 500-600°С, и 2 мас.% кристаллического хлористого натрия, в качестве жидкости в полученную смесь добавляют 5%-ный раствор лигносульфоната, промежуточную сушку осуществляют при 80-130°С, термоактивацию проводят при 700-800°С, термопаровую обработку при 110-140°С, а заключительную сушку при 250-350°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к получению синтетического гранулированного цеолита типа X. Полученный адсорбент может быть использован: в химической и нефтехимической промышленности для разделения смесей углеводородов на молекулярном уровне, в нефтегазодобывающей промышленности для осушки и очистки природного и нефтяного попутного газов, в криогенной отрасли промышленности для очистки и осушки воздуха и технических газов.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является «Способ получения гранулированного фожазита высокой фазовой чистоты» (Заявка №2001134535, дата публикации 27.04.2003 г.).

В соответствии с известным способом цеолит получают следующим образом: природный глинистый минерал - каолин - смешивают с диоксидом кремния до обеспечения конечного соотношения SiO2:Al 2O3=3:1 и древесным углем. В исходную смесь вводят 30÷70 мас.% порошкового фожазита и перемешивают. При перемешивании в исходную смесь добавляют 2%-ный раствор едкого натра, затем добавляют 1,5%-ный раствор поливинилового спирта до образования однородной пластичной массы, которую затем формуют в гранулы, направляют на вызревание, подвергают чистовой формовке, сушат в два этапа при 54 и 100°С соответственно, затем проводят термическую активацию при 550-630°С. Полученные аморфные гранулы охлаждают и подвергают гидротермальной кристаллизации в щелочном растворе, проводят термопаровую обработку гранул при 110-160°С, промывают умягченной водой, полученные цеолитные гранулы сушат при 120-200°С.

Недостатками известного способа являются применение большого количества (30÷70 мас.%) порошкового фожазита, поливинилового спирта, а также промежуточная сушка гранул в два этапа.

Применение кристаллического порошкового фожазита, поливинилового спирта и сушка в два этапа приводят к существенному увеличению себестоимости продукции и усложнению технологии. Вышеперечисленные недостатки известного способа приводят к снижению технико-экономических показателей производства синтетических гранулированных цеолитов.

Задача настоящего изобретения - совершенствование технологии получения синтетического цеолита типа Х и получение гранул цеолита с высокими адсорбционными и прочностными характеристиками.

Поставленная задача решается за счет использования следующих новых технологических приемов:

- введение в исходную смесь 5÷15 мас.% порошкового каолина, прокаленного при 500÷600°С позволит получать гранулы цеолита типа Х высокой фазовой чистоты с развитой вторичной пористой структурой;

- введение 5÷20 мас.% порошкового цеолита типа Х значительно снижает себестоимость продукции;

- применение хлорида натрия увеличивает выход кристаллов цеолита;

- использование в качестве добавки древесной муки вместо древесного угля позволит получать развитую вторичную транспортную структуру гранул;

- применение в качестве жидкости 5%-ного раствора лигносульфоната в воде для получения пластичной массы, а также придания гранулам большей механической прочности после формовки;

- на этапе промежуточной сушки готовые гранулы сушат в один этап при температуре 80÷130°С, что приводит к снижению энергозатрат.

Указанные технологические приемы приводят к существенному упрощению технологии получения синтетических цеолитов, снижению их себестоимости и обеспечивают получение гранулированного цеолита типа Х с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Основной исходный материал - природный глинистый минерал каолин - смешивают с диоксидом кремния до обеспечения конечного соотношения SiO2:Al 2O3=3:1 и древесной мукой.

В исходную смесь вводят 5÷15 мас.% порошкового каолина, прокаленного при 500÷600°С, 5÷20 мас.% порошкового цеолита типа X, 2 мас.% кристаллического хлористого натрия и перемешивают.

При перемешивании в готовую смесь добавляют 5%-ный раствор лигносульфоната до образования однородной пластичной массы, которую затем формуют в гранулы.

Полученные гранулы помещают в закрытые контейнеры, где они вызревают в течение 24-х часов, затем подвергают чистовому формованию.

Далее гранулы сушат горячим воздухом при 80÷130°С в сушильном шкафу.

Затем проводят термическую активацию при 700÷800°С, в результате которой образуется промежуточный аморфный алюмосиликат, способный кристаллизоваться в цеолитную структуру, а полное выгорание древесной муки обеспечивает проницаемость гранулы для сорбируемых веществ. Полученные аморфные гранулы охлаждают и подвергают гидротермальной кристаллизации в щелочном растворе. Готовый цеолит обрабатывают острым водяным паром при температуре 110÷140°С, промывают умягченной водой и сушат при температуре 250÷350°С.

Сущность способа поясняется конкретными примерами его осуществления.

Пример 1. Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного цеолита типа Х из каолина, диоксида кремния, древесной муки, прокаленного порошка каолина, взятого в количестве 5 мас.%, порошкового цеолита типа X, взятого в количестве 5 мас.% и хлорида натрия.

В смеситель загружают 240 г каолина с соотношением SiO2:Al2 O3=2:1, 60 г диоксида кремния и 24 г порошка древесной муки. Смесь перемешивают 15 минут. Затем добавляют 15 г прокаленного порошкового каолина, 15 г порошкового цеолита типа X, 6 г кристаллического хлорида натрия и дополнительно перемешивают 15 минут.

Далее добавляют 5%-ный раствор лигносульфоната, в количестве 106 мл. Перемешивание продолжают до получения однородной пластичной массы.

Потом осуществляют формование, получая гранулы диаметром 6 мм, которые помещают в закрытый контейнер для вызревания в течение 24-х часов. Далее проводят чистовое формование в шнековом экструдере, получая гранулы с размером диаметра 3 мм.

Далее гранулы сушат при 80÷130°С в сушильном шкафу в течение 2-х часов.

Высушенные гранулы подвергают термической активации в камерной печи при 700÷800°С в течение 2-х часов, после чего их охлаждают.

Аморфные гранулы после прокалки помещают в кристаллизатор и заливают кристаллизационным раствором, полученным смешиванием 1500 мл воды и 230 г гранулированного едкого натра с концентрацией по оксиду натрия 150 г/л.

Полученная реакционная масса выдерживается при 20÷30°С в течение 12 часов, затем температура повышается до 85÷95°С и реакционная масса выдерживается 24 часа.

Полученный цеолит обрабатывают острым паром в течение 6-ти часов при температуре 110÷160°С, промывают умягченной водой и сушат при 250÷350°С.

У готового образца рентгеноструктурным методом определяли тип кристаллической решетки и степень кристаллизации; механическую прочность гранул - путем раздавливания их на приборе МП-9С.

Физико-химические характеристики фожазита приведены в таблице.

Пример 2. Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного цеолита типа X, согласно способу, приведенному в примере 1, отличающемуся тем, что в исходную смесь вводят порошковый прокаленный каолин, взятый в количестве 10 мас.%

Пример 3. Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного цеолита типа X согласно способу, приведенному в примере 1, отличающемуся тем, что в исходную смесь вводят порошковый прокаленный каолин, взятый в количестве 15 мас.%.

Пример 4. Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного цеолита типа X согласно способу, приведенному в примере 1, отличающемуся тем, что в исходную смесь вводят порошковый цеолит типа X, взятый в количестве 10 мас.%.

Пример 5. Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного цеолита типа X согласно способу, приведенному в примере 1, отличающемуся тем, что в исходную смесь вводят порошковый прокаленный каолин, взятый в количестве 10 мас.% и порошковый цеолит типа X, в количестве 10 мас.%.

Пример 6. Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного цеолита типа X согласно способу, приведенному в примере 1, отличающемуся тем, что в исходную смесь вводят порошковый прокаленный каолин, взятый в количестве 15 мас.% и порошковый цеолит типа X, в количестве 10 мас.%.

Пример 7. Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного цеолита типа X согласно способу, приведенному в примере 1, отличающемуся тем, что в исходную смесь вводят порошковый цеолита типа X, взятый в количестве 20 мас.%.

Пример 8. Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного цеолита типа X согласно способу, приведенному в примере 1, отличающемуся тем, что в исходную смесь вводят порошковый прокаленный каолин, взятый в количестве 10 мас.% и порошковый цеолит типа X, в количестве 20 мас.%.

Пример 9. Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного цеолита типа X согласно способу, приведенному в примере 1, отличающемуся тем, что в исходную смесь вводят порошковый прокаленный каолин, взятый в количестве 15 мас.% и порошковый цеолит типа X, в количестве 20 мас.%.

Физико-химические характеристики цеолита типа X приведены в таблице.

Физико-химические характеристики образцов цеолита типа X.
Пример Тип цеолитаСодержание основной кристаллической фазы по данным рентгеноструктурного анализа мас.%Динамическая емкость цеолита при осушке газа до точки росы минус 60°С г/100 г Прочность на истирание при динамической нагрузке, %
1X 86,019,187
2X 89,018,484
3X 87,018,888
4X 90,321,191
5X 90,319,187
6X 90,118,892
7X 88,121,086
8X 90,720,189
9X 92,020,393
ПрототипX 97,818,082

Как видно из таблицы, полученный цеолита типа X, обладает сравнительно более высокими показателями механической прочности и динамической емкости по сравнению с прототипом, что обеспечивает его более эффективное использование в технологических процессах.

Класс C01B39/22 типа X

способ изготовления гранулированного цеолита и цеолит -  патент 2526990 (27.08.2014)
адсорбенты без связующего и их применение для адсорбционного выделения пара-ксилола -  патент 2497932 (10.11.2013)
способ получения цеолитного адсорбента структуры ах и цеолитный адсорбент структуры ах -  патент 2450970 (20.05.2012)
способ получения гранулированного без связующего цеолитного адсорбента структуры а и х высокой фазовой чистоты -  патент 2420457 (10.06.2011)
способ получения гранулированного синтетического цеолитсодержащего компонента смс -  патент 2335534 (10.10.2008)
способ получения гранулированного синтетического цеолитсодержащего компонента смс -  патент 2335533 (10.10.2008)
способ получения гранулированных синтетических цеолитов -  патент 2283279 (10.09.2006)
способ получения гранулированного цеолитного адсорбента структуры a и x высокой фазовой чистоты -  патент 2283278 (10.09.2006)
способ получения гранулированного синтетического цеолитсодержащего компонента смс -  патент 2230778 (20.06.2004)
способ получения синтетического цеолита типа x -  патент 2218304 (10.12.2003)
Наверх