Способ получения цеолита

 

Изобретение относится к способам получения высококремнеземистого цеолита типа ZSM - 5, применяемого в качестве компонента катализаторов превращения углеводородов, получения бензинов, превращения отходящих углеводородных газов и газов топочных, коксовых и доменных производств и тонкого органического синтеза. Сущность изобретения: на стадии приготовления реакционной смеси используют затравочную массу, содержащую кристаллы цеолита с влажностью 5 - 60 мас.% и прошедшую размол. 1 табл.

Изобретение относится к способам получения цеолитов, применяемых в качестве адсорбентов, детергентов и катализаторов. В качестве катализаторов нефтехимии, нефтепереработки, синтеза моторных топлив используют высококремнеземистые цеолиты типа ZSM-5 и -11.

Синтез цеолита проводят из щелочных смесей, содержащих источники кремния, алюминия, изоморфно-замещающих алюминий элементов, щелочи, воды, цеолитовой затравки и органического темплата. В качестве источника кремния используют жидкое стекло, силиказоль, силикат натрия или силикагель. В качестве источника алюминия применяют соли алюминия, алюминат натрия, Al₂O₃ или глину. В качестве источников изоморфно-замещающих алюминий элементов наиболее часто используют соединения бора, железа или галлия. В качестве органического темплата берут спирты, амины и т.д. Смесь может также и не содержать органический компонент и изоморфно-замещающий алюминий элемент. Синтез цеолита протекает с перемешиванием или без перемешивания при температуре до 200^оС и соответствующем аутогенном давлении.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения цеолита в присутствии затравочного материала. Смесь, полученную из источников SiO₂, Al₂O₃, щелочи, воды, органического компонента и затравочного материала, кристаллизуют при 175^оС в течение 12 ч. Затравочный материал готовят разломом силикатного компонента (ZSM-5, морденит, кварц, аморфная SiO₂ или магадиит) в отсутствие жидкости на шаровой или качающейся мельнице в течение 3-12 ч.

Недостатки известного способа нетехнологичность и некоторая неэкологичность. Нетехнологичность связана, во-первых, с существенной длительностью синтеза цеолита и, во-вторых, с низкой производительностью процесса размола, обусловленной низкой эффективностью размола сухих материалов и сопровождающимся процессом слипания размалываемых частиц. Неэкологичность обусловлена значительным образованием пыли затравочного материала на стадиях размола затравки и ввода затравки при приготовлении реакционной смеси.

Цель изобретения улучшение технологических и экологических показателей цеолитного производства на стадиях приготовления реакционной смеси, ее кристаллизации и размола затравки.

Цель достигается тем, что в реакционную смесь добавляют изоморфно-замещающие элементы и затравку, прошедшую размол в присутствии жидкости. Это улучшает техногические показатели цеолитного производства, связанные, во-первых, с значительным снижением длительности синтеза цеолита и, во-вторых, с увеличением производительности процесса размола, обусловленной большей эффективностью размола в жидких средах. Наблюдается улучшение экологических показателей цеолитного производства в связи с уменьшением количества пыли на стадиях размола затравки и приготовления реакционной смеси в результате проведения увлажнения затравочной массы.

Отличительным признаком данного решения является проведение процесса кристаллизации цеолита в присутствии изоморфно-замещающих элементов или без них и затравки, прошедщей размол в увлажненном состоянии.

П р и м е р 1 (по прототипу). Затравочную массу готовят размолом цеолита типа ZSM-5 в шаровой мельнице в течение 3 ч. Реакционную смесь получают последовательным смешиванием 200 г алюмокремнегеля АКГ (68,5 г SiO₂, 0,4 г Al₂O₃, 0,3 г Fe₂O₃, остальное вода), 355 мл воды, 2,8 мл 0,25 М раствора Al₂(SO₄)₃, 27,9 мл 9,64 М раствора NaOH, 28,1 мл бутанола и 2 г затравочной массы. Смесь кристаллизуют при 175^оС в течение 12 ч. Получают продукт с 91% -ным содержанием фазы цеолита типа ZSM-5.

П р и м е р 2. Цеолит, содержащий 10% влаги, размалывают на планетарной мельнице РПМ-3 с энергонапряженностью 50 Вт/г в течение 2,5 мин. Реакционную смесь готовят последовательным смешиванием 200 г алюмокремнегеля (68,5 г SiO₂, 0,4 г Al₂O₃, 0,3 г Fe₂O₃, остальное вода), 317 мл воды, 2,8 мл 0,25 М раствора Al₂(SO₄)₃, 20,6 мл 0,69 М раствора H₃BO₃, 17,0 мл 0,25 М раствора FeCl₃, 29,2 мл 9,64 М раствора NaOH, 28,1 мл бутанола и 2,3 г размолотого увлажненного цеолита в качестве затравки. Смесь кристаллизуют при 175^оС в течение 5 ч. Получают продукт, содержащий 95% фазы цеолита.

П р и м е р ы 3-10 аналогичны примеру 2, но отличаются составами реакционных смесей и степенью увлажненности затравки. Составы реакционных смесей, влажности используемой для размола затравки, содержания изоморфно-замещающих элементов (ИЗЭ) в реакционных смесях, времена синтеза при 175^оС (τ ) и содержания цеолита в продуктах представлены в таблице.

Как видно из примеров, предлагаемый способ позволяет улучшить технологические и экологические показатели производства при проведении процесса кристаллизации цеолита в присутствии не более 0,5 мас. изоморфно-замещающих элементов или без них и с применением затравки, прошедшей размол при содержании воды 5-60 мас.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦЕОЛИТА, включающий приготовление затравки, приготовление пульпы, состоящей из источников кремния, алюминия, изоморфно-замещающих алюминий элементов или без них, воды, щелочи, органического вещества в количестве не более 10 мас.% от массы пульпы или без него и предварительно измельченной затравки, кристаллизацию цеолита, отличающийся тем, что в качестве изоморфно-замещающих алюминий элементов используют бор и железо в количестве не более 0,5 мас.% от массы пульпы и приготовление затравки осуществляют измельчением при ее влажности 5 - 60 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1