СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ФОЖАЗИТА ВЫСОКОЙ ФАЗОВОЙ ЧИСТОТЫ Российский патент 2003 года по МПК C01B39/20 

Описание патента на изобретение RU2203224C1

Изобретение относится к получению гранулированного синтетического фожазита. 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 теплоэнергетике и атомной энергетике, как ионообменный материал для удаления катионов металлов и радионуклидов из водных потоков. Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является "Способ получения синтетического гранулированного фожазита" (патент RU 2146223, 7 С 01 В 39/20).

В соответствии с известным способом фожазит получают путем смешения природного глинистого минерала, имеющего соотношение SiO2:Аl2О3=2:1, выбранного из ряда каолин, галлуазит, с диоксидом кремния, взятым в количестве, обеспечивающем конечное соотношение SiO2:Аl2О3=3,5:1 и техническим углеродом в количестве 2-8 мас.%, добавления 3%-ного раствора хлорида натрия до получения однородной массы, формования гранул, термоактивации их при 720oС, далее гидротермальной кристаллизации, обработки гранул раствором ортофосфорной кислоты с рН 4-5, сушки при 180-200oС.

Недостатком известного способа является применение технического углерода, хлорида натрия и ортофосфорной кислоты.

Применение хлорида натрия и ортофосфорной кислоты усложняет технологию, что приводит к существенному увеличению себестоимости продукции. Технический углерод - ПМ - 1 является недостаточно эффективной добавкой для образования пористой транспортной структуры гранулы. Вышеперечисленные недостатки известного способа приводят к усложнению технологического процесса и снижению технико-экономических показателей производства синтетических гранулированных цеолитов. Применение технического углерода приводит к получению целевого продукта с недостаточно развитой сетью транспортных пор и в связи с этим со сравнительно низкими основными показателями (сорбционная емкость и механическая прочность), которые определяют эффективность использования адсорбента в промышленных условиях.

Задача настоящего изобретения - совершенствование технологии получения синтетического гранулированного фожазита и, как следствие, получение гранул цеолита с высокими адсорбционными и прочностными характеристиками и высокой фазовой чистотой. Поставленная задача решается за счет использования следующих новых технологических приемов:
- использование в качестве добавки углерода древесного угля вместо технического углерода позволит вести термообработку при более низкой температуре и получать гранулы не только пористой, но и макропористой структуры, что в свою очередь увеличивает степень проницаемости и при гидротермальной кристаллизации увеличивает эффект образования поликристаллических сростков в виде гранул;
- введение в исходную смесь 30-70 мас.% порошкового фожазита позволит сократить время гидротермальной кристаллизации и получать гранулы фожазита высокой фазовой чистоты;
- предварительная обработка полученной сухой смеси 2%-ным раствором едкого натра;
- применение в качестве жидкости 1,5%-ного раствора поливинилового спирта в воде для получения пластичной массы, а также придания гранулам большей механической прочности после формовки;
- формование пластичной массы в два этапа с промежуточным вызреванием гранул с целью равномерного распределения воды в формовочной массе;
- применение специальных режимов сушки при 54oС и 100oС для исключения образования дефектов и трещин в гранулах;
- применение термопаровой обработки гранул цеолита, с последующей промывкой цеолитных гранул умягченной водой.

Указанные технологические приемы приводят к существенному упрощению технологии получения синтетических цеолитов, снижению их себестоимости и обеспечивают получение гранулированного фожазита высокой фазовой чистоты.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Основной исходный материал - природный глинистый минерал - каолин смешивают с диоксидом кремния до обеспечения конечного соотношения SiO2:Аl2О3= 3,0:1 и древесным углем.

В исходную смесь вводят 30-70 мас.% порошкового фожазита и перемешивают.

При перемешивании в готовую смесь добавляют 2%-ный раствор едкого натра в количестве 10-20 мас.%, затем добавляют 1,5%-ный раствор поливинилового спирта до образования однородной пластичной массы, которую затем формуют в гранулы.

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

Далее гранулы сушат в два этапа. 1-й этап сушки проводят при 54oС в течение 3 ч. 2-й этап при 100oС в течение 3 ч горячим воздухом.

Затем проводят термическую активацию при 550-630oС, в результате которой образуется промежуточный аморфный алюмосиликат, способный кристаллизоваться в цеолитную структуру фожазита, а полное выгорание древесного угля обеспечивает проницаемость гранулы для проведения эффективного массообмена в процессе гидротермальной кристаллизации. Полученные аморфные гранулы охлаждают и подвергают гидротемальной кристаллизации в щелочном растворе. Готовый цеолит обрабатывают острым водяным паром при температуре 110-160oС, промывают умягченной водой и сушат при температуре 120-200oС.

Сущность способа поясняется конкретными примерами его осуществления.

Пример 1. Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного фожазита из каолина, диоксида кремния, древесного угля, порошка фожазита, взятого в количестве 30 мас.%, и обработки полученной смеси 2%-ным раствором едкого натра, взятым в количестве 10 мас.%.

В смеситель загружают 2800 г каолина с соотношением SiO2:Аl2О3 =2:1, 700 г диоксида кремния и 105 г порошка древесного угля. Смесь перемешивают 15 мин и затем добавляют 1200 г порошкового фожазита и обрабатывают 2%-ным раствором едкого натра в количестве 572 мл.

Затем добавляют 1,5%-ный раствор поливинилового спирта в количестве 2400 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 ч. Далее проводят чистовое формование в шнековом экструдере, получая гранулы с размером диаметра 1,6 мм.

Далее гранулы сушат в два этапа. 1-й этап сушки проводят при 54oС в течение 3 ч в сушильном шкафу. 2-й этап - при 100oС в течение 3 ч при непрерывной подаче горячего воздуха.

Высушенные гранулы подвергают термической активации в камерной печи при 550-630oС в течение 2 ч, после чего их охлаждают.

Аморфные гранулы после прокалки помещают в кристаллизатор и заливают кристаллизационным раствором, полученным смешиванием 15725 мл воды и 1700 г гранулированного едкого натра с концентрацией по оксиду натрия 108,1 г/л.

Полученная реакционная масса выдерживается при 20oС в течение 12 ч, затем температура повышается до 98oС и реакционная масса выдерживается 30 ч.

Полученный цеолит обрабатывают острым паром в течение 6 ч, при температуре 110-160oС, промывают умягченной водой и сушат при 120-200oС.

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 фожазита, согласно способа, приведенного в примере 1, отличающийся тем, что исходную смесь для приготовления формовочной массы обрабатывали раствором едкого натра, взятым в количестве 15 мас.%.

Физико-химические характеристики фожазита приведены в таблице.

Пример 3. Данный пример демонстрирует возможность получения фожазита, согласно способа, приведенного в примере 1, отличающийся тем, что исходную смесь для приготовления формовочной массы обрабатывали раствором едкого натра, взятым в количестве 20 мас.%.

Физико-химические характеристики фожазита приведены в таблице.

Пример 4. Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного фожазита, согласно способа, приведенного в примере 1, отличающийся тем, что в исходную смесь вводят порошковый фожазит, взятый в количестве 50 мас.%.

Физико-химические характеристики фожазита приведены в таблице.

Пример 5. Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного фожазита, согласно способа, приведенного в примере 1, отличающийся тем, что в исходную смесь вводят порошковый фожазит, взятый в количестве 70 мас.%.

Физико-химические характеристики фожазита приведены в таблице.

Пример 6. Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного фожазита, согласно способа, приведенного в примере 2, отличающийся тем, что в исходную смесь вводят порошковый фожазит, взятый в количестве 50 мас.%.

Физико-химические характеристики фожазита приведены в таблице.

Пример 7. Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного фожазита, согласно способа, приведенного в примере 2, отличающийся тем, что в исходную смесь вводят порошковый фожазит, взятый в количестве 70 мас.%.

Физико-химические характеристики фожазита приведены в таблице.

Пример 8. Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного фожазита, согласно способа, приведенного в примере 3, отличающийся тем, что в исходную смесь вводят порошковый фожазит, взятый в количестве 50 мас.%.

Физико-химические характеристики фожазита приведены в таблице.

Пример 9. Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного фожазита, согласно способа, приведенного в примере 3, отличающийся тем, что в исходную смесь вводят порошковый фожазит, взятый в количестве 70 мас.%.

Физико-химические характеристики фожазита приведены в таблице.

Как видно из таблицы, полученный цеолит обладает сравнительно более высокими показателями механической прочности по сравнению с прототипом, что обеспечивает его более эффективное использование в технологических процессах.

Похожие патенты RU2203224C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ЦЕОЛИТНОГО АДСОРБЕНТА СТРУКТУРЫ А И Х ВЫСОКОЙ ФАЗОВОЙ ЧИСТОТЫ 2001
  • Глухов В.А.
  • Глухов А.В.
RU2203220C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ЦЕОЛИТА ТИПА А ВЫСОКОЙ ФАЗОВОЙ ЧИСТОТЫ 2001
  • Глухов В.А.
  • Глухов А.В.
RU2203222C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО ГРАНУЛИРОВАННОГО ФОЖАЗИТА 2001
  • Глухов В.А.
  • Гайнуллин Д.Т.
RU2203223C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО ЦЕОЛИТА ТИПА А 2001
  • Глухов В.А.
  • Гайнуллин Д.Т.
RU2203221C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО ГРАНУЛИРОВАННОГО ФОЖАЗИТА 2000
  • Глухов В.А.
  • Беднов С.Ф.
RU2180319C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО ГРАНУЛИРОВАННОГО ФОЖАЗИТА 1999
  • Глухов В.А.
RU2146223C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО ЦЕОЛИТНОГО АДСОРБЕНТА СТРУКТУРЫ А И Х 2000
  • Глухов В.А.
  • Беднов С.Ф.
RU2180318C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО ЦЕОЛИТА ТИПА Y 2000
  • Глухов В.А.
  • Беднов С.Ф.
RU2180320C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО ЦЕОЛИТА ТИПА А 1999
  • Глухов В.А.
RU2146222C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО ГРАНУЛИРОВАННОГО ЦЕОЛИТА ТИПА Х 2006
  • Глухов Владимир Алексеевич
  • Зеленов Леонид Эдуардович
  • Зеленов Алексей Владимирович
RU2322391C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 203 224 C1

Реферат патента 2003 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ФОЖАЗИТА ВЫСОКОЙ ФАЗОВОЙ ЧИСТОТЫ

Изобретение относится к получению гранулированного фожазита высокой фазовой чистоты, не содержащего связующего вещества. Сущность изобретения заключается в следующем: основной исходный материал - природный глинистый минерал - каолин смешивают с диоксидом кремния и древесным углем, в исходную смесь добавляют 30-70 мас.% порошкового фожазита и обрабатывают раствором едкого натра, в полученную смесь добавляют раствор поливинилового спирта до образования однородной пластичной массы, которую формуют в гранулы, направляют на вызревание, затем подвергают чистовой формовке, сушат в два этапа, затем проводят термическую активацию, полученные гранулы охлаждают и подвергают гидротермальной кристаллизации в щелочном растворе, проводят термопаровую обработку гранул и промывают умягченной водой, полученные цеолитные гранулы сушат. Полученный адсорбент эффективен как ионообменный материал для удаления катионов металлов и радионуклидов из водных потоков. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 203 224 C1

Способ получения гранулированного фожазита высокой фазовой чистоты, не содержащего связующего, включающий смешение природного глинистого минерала - каолина с диоксидом кремния, добавкой, содержащей углерод, химическую обработку, добавление жидкости до получения однородной массы, формование гранул, термоактивацию, гидротермальную кристаллизацию и сушку, отличающийся тем, что при смешении в качестве добавки, содержащей углерод, используют древесный уголь, в исходную смесь дополнительно вводят 30-70 мас.% порошкового фожазита, обрабатывают 2%-ным раствором едкого натра, взятым в количестве 10-20 мас.%, в качестве жидкости используют 1,5%-ный раствор поливинилового спирта в воде, полученную однородную массу формуют в гранулы, направляют на вызревание в течение 24 ч, затем подвергают чистовому формованию, готовые гранулы сушат в два этапа при 54 и 100oС соответственно, термоактивацию проводят при 550-630oС, после кристаллизации проводят термопаровую обработку гранул полученного цеолита при 110-160oС, промывают умягченной водой и сушат при 120-200oС.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2203224C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО ГРАНУЛИРОВАННОГО ФОЖАЗИТА 1999
  • Глухов В.А.
RU2146223C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО ФОЖАЗИТА 1997
  • Беднов Станислав Федорович
  • Глухов Владимир Алексеевич
  • Малов Александр Григорьевич
  • Честных Валерий Александрович
  • Гершкович Вадим Александрович
  • Седунов Алексей Юрьевич
  • Чиликов Герман Борисович
  • Кирпенко Федор Александрович
  • Шенчуков Николай Александрович
RU2119453C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ЦЕОЛИТА ТИПА ФОЖАЗИТ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНОГО ГЛИНИСТОГО МАТЕРИАЛА 1992
  • Успенский Б.Г.
  • Дудин М.В.
  • Успенская Л.А.
  • Аваков С.А.
  • Глухов В.А.
  • Киселев В.Б.
  • Рыбаков И.П.
RU2033966C1

RU 2 203 224 C1

Авторы

Глухов В.А.

Глухов А.В.

Даты

2003-04-27Публикация

2001-12-21Подача