Способ получения гранулированного без связующего цеолита типа nay высокой фазовой чистоты
Владельцы патента RU 2568219:
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр Салаватнефтеоргсинтез" (ООО "НТЦ Салаватнефтеоргсинтез") (RU)
Изобретение относится к получению гранулированного без связующего цеолита типа NaY. Способ предусматривает смешение каолина с порошкообразным цеолитом типа NaY, поливиниловым спиртом и компонентом, выбранным из белой сажи, молотого широкопористого силикагеля или аэросила. Содержание исходных компонентов в смеси составляет, мас. %: порошкообразный цеолит типа NaY 55-70, поливиниловый спирт 1-2, белая сажа, или молотый широкопористый силикагель, или аэросил 3-7, каолин остальное. После смешения производят увлажнение смеси до получения однородной массы, формование гранул, термоактивацию, гидротермальную кристаллизацию в растворе силиката натрия, отмывку и сушку гранул. Реакционная смесь на стадии кристаллизации имеет мольный состав: (2,2-2,6)Na2O·Al2O3·(6,5-7,5)SiO2·(155-165)H2O. Изобретение обеспечивает получение цеолита, обладающего высокими фазовой чистотой, степенью кристалличности, динамической адсорбционной емкостью, механической прочностью. 1 табл., 12 пр.
Изобретение относится к способам получения гранулированного без связующего синтетического цеолита типа NaY. Цеолит может быть использован в химической и нефтехимической промышленности для разделения смесей углеводородов на молекулярном уровне и в качестве активного компонента - полупродукта при производстве катализаторов.
Известен способ получения гранулированного без связующего цеолита типа NaY (Л.М. Ищенко, Н.Ф. Мегедь, Я.В. Мирский, Л.П. Митяева. Синтез гранулированных цеолитов типов фожазита и морденита без связующих веществ - сорбентов и носителей катализаторов // Цеолитные катализаторы и адсорбенты: Сб./Тр. ГрозНИИ. - М.: ЦНИИТЭнефтехим. - 1978, - Вып. 33. - С. 37-45). Способ предусматривает смешение метакаолина (прокаленного каолина) с силикагелем и раствором гидроксида натрия. Полученную при этом густую пасту формуют в гранулы, которые затвердевают при комнатной температуре. Затвердевшие гранулы кристаллизуют в растворе гидроксида натрия из реакционных смесей следующих химических составов: 1,8Na2O·Al2O3·6SiO2·(40-70)H2O. Кристаллизацию проводят сначала при комнатной температуре, а затем при 100°C в течение 48-72 ч.
К недостаткам известного способа относятся:
- сложность технологии, связанная с предварительным прокаливанием порошкообразного каолина (для получения метакаолина), формованием щелочных масс и необходимостью их охлаждения;
- низкие степень кристалличности и адсорбционная емкость цеолитных гранул;
- недостаточно развитая вторичная пористая структура гранул.
Известен способ получения гранулированного цеолита типа NaY без связующего (Л.М. Ищенко, Н.Ф. Мегедь, Я.В. Мирский, Л.П. Митяева. Синтез гранулированных цеолитов типов фожазита и морденита без связующих веществ - сорбентов и носителей катализаторов // Цеолитные катализаторы и адсорбенты: Сб./Тр. ГрозНИИ. - М.: ЦНИИТЭнефтехим. - 1978, - Вып. 33. - С. 37-45). Природный глинистый минерал каолин смешивают с силикагелем. Полученную смесь формуют в гранулы, которые прокаливают при 650°C в течение 6 ч. Прокаленные гранулы кристаллизуют в растворе гидроксида натрия из реакционных смесей следующих химических составов: (2,0-2,2)Na2O·Al2O3·6·SiO2·(40-70)H2O. Кристаллизацию проводят сначала при комнатной температуре, а затем при 100°C в течение 48-72 ч. Откристаллизованные цеолитные гранулы отмывают от избытка гидроксида натрия и высушивают.
Известный способ имеет недостатки:
- проведение гидротермальной кристаллизации гранул в растворе гидроксида натрия приводит к получению цеолита типа NaY, обладающего низкими степенью кристалличности, прочностными и динамическими адсорбционными свойствами, модулем (мольным соотношением SiO2:Al2O3 в структуре цеолита);
- недостаточно развитая вторичная пористая структура гранул.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является «Способ получения гранулированного без связующего цеолита типа NaY высокой фазовой чистоты» (патент RU 2412903, опубликован: 27.02.2011, С01В 39/24), который выбран за прототип.
Известный способ осуществляется следующим образом. Природный глинистый материал - каолин смешивают с порошкообразным цеолитом типа NaY и поливиниловым спиртом в таком количестве, чтобы общее содержание исходных компонентов в смеси составляло, мас. %:
- порошкообразный цеолит типа NaY 60-70,
- поливиниловый спирт 2-3,
- каолин остальное.
Смесь увлажняют до образования однородной пластичной массы, которую формуют в гранулы. Полученные гранулы высушивают при 90-120°C в течение 3 ч и термоактивируют при 550-650°C. При этом гранулы приобретают необходимую проницаемость для эффективного массообмена в процессе гидротермальной кристаллизации.
Прокаленные гранулы охлаждают и кристаллизуют в растворе силиката натрия из реакционных смесей состава (2,2-2,6)Na2O·Al2O3·(6,5-7,5)SiO2·(155-165)H2O. Температурный режим кристаллизации: 12-24 ч при 25-30°C, затем 48-60 ч при 98-100°C. Готовый цеолит промывают и высушивают при 100-200°C.
Полученный гранулированный без связующего цеолит типа NaY обладает высокими фазовой чистотой, степенью кристалличности (100%), динамической адсорбционной емкостью (192-196 мг/см3).
Недостатками известного способа являются:
- недостаточно развитая вторичная пористая структура цеолита, характеризующаяся наличием транспортных пор диаметром от 100 до 200 нм;
- невысокая механическая прочность гранул.
Цель предлагаемого изобретения заключается в увеличении механической прочности и улучшении параметров вторичной пористой структуры гранулированного без связующего цеолита типа NaY высокой фазовой чистоты, обладающего высокими степенью кристалличности и динамической адсорбционной емкостью.
Поставленная цель достигается за счет использования следующих новых технологических приемов - совместного введения в исходную смесь для формования гранул 55-70 мас. % порошкообразного цеолита типа NaY; 1-2 мас. % поливинилового спирта и 3-7 мас. % белой сажи, или молотого широкопористого силикагеля, или аэросила; остальное - каолин. Все это позволяет получать прочные гранулы цеолита типа NaY без связующего с развитой вторичной пористой структурой.
Поливиниловый спирт придает смеси пластичность и улучшает условия формовки гранул. При термоактивации гранул (температура 550-650°C) спирт выгорает, что способствует образованию пор и положительно влияет на массообмен между жидкой (раствор силиката натрия) и твердой (гранулы) фазами реакционной смеси при гидротермальной кристаллизации. Однако эти поры в процессе кристаллизации «зарастают», что ухудшает вторичную пористую структуру гранулированного без связующего цеолита типа NaY.
Для создания развитой вторичной пористой структуры и увеличения прочности цеолита в смесь для формовки гранул вводится белая сажа, или молотый широкопористый силикагель, или аэросил. Этот компонент при кристаллизации в растворе силиката натрия растворяется и, взаимодействуя с термоактивированным каолином (метакаолином), способствует образованию единого поликристаллического сростка - гранул цеолита типа NaY без связующего, обладающего высокой механической прочностью и развитой вторичной пористой структурой.
Порошкообразный цеолит типа NaY, введенный в сырьевую смесь для формования гранул, при гидротермальной кристаллизации играет роль кристаллической затравки для образования поликристаллических цеолитных сростков. Использование такой затравки при синтезе высокодисперсных цеолитных порошков и цеолитных гранул без связующего известно. Однако только новый технологический прием совместного введения в сырьевую смесь для формования гранул 55-70 мас. % порошкообразного цеолита типа NaY; 1-2 мас. % поливинилового спирта; 3-7 мас. % белой сажи, или молотого широкопористого силикагеля, или аэросила и каолина (остальное) позволяет получать прочный гранулированный без связующего цеолит, обладающий высокой фазовой чистотой, степенью кристалличности, динамической адсорбционной емкостью и развитой структурой транспортных пор.
Указанные новые технологические приемы обеспечивают получение прочного гранулированного цеолита, обладающего высокими: фазовой чистотой, степенью кристалличности и динамической адсорбционной емкостью с развитой вторичной пористой структурой.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
Природный глинистый материал - каолин смешивают с порошкообразным цеолитом типа NaY, поливиниловым спиртом и с белой сажей, или молотым широкопористым силикагелем, или аэросилом. Общее содержание сырьевых компонентов в смеси составляет, мас. %:
| порошкообразный цеолит типа NaY | 55-70 |
| поливиниловый спирт | 1-2 |
| белая сажа, или молотый широкопористый силикагель, | |
| или аэросил | 3-7 |
| каолин | остальное |
Смесь увлажняют до образования однородной пластичной массы, которую формуют в гранулы. Полученные гранулы высушивают при 90-120°C в течение 3 ч и термоактивируют при 550-650°C. При этом гранулы приобретают необходимую проницаемость для эффективного массообмена в процессе гидротермальной кристаллизации.
Прокаленные гранулы охлаждают и кристаллизуют в растворе силиката натрия из реакционных смесей состава (2,2-2,6)Na2O·Al2O3·(6,5-7,5)SiO2·(155-165)H2O. Температурный режим кристаллизации: 12-24 ч при 25-30°C, затем 48-60 ч при 98-100°C. Готовый цеолит промывают и высушивают при 100-200°C.
Сущность способа иллюстрируется конкретными примерами его осуществления.
Пример 1. Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного цеолита NaY без связующего высокой фазовой чистоты из смеси каолина, поливинилового спирта (2 мас. %), 55 мас. % порошкообразного цеолита типа NaY и 3 мас. % белой сажи.
В смеситель загружают 40,0 г каолина; 2,0 г поливинилового спирта; 55,0 г порошкообразного цеолита типа NaY и 3,0 г белой сажи. Смесь увлажняют и перемешивают. Перемешивание продолжают до получения однородной пластичной массы, которую формуют на шнековом экструдере в гранулы диаметром 1,6 мм. Полученные гранулы высушивают при 90-120°C в течение 3 ч, прокаливают при 550-650°C - 4 ч, после чего охлаждают.
Гранулы кристаллизуют в растворе силиката натрия. Химический состав реакционной смеси отвечает формуле 2,2Na2O·Al2O3·6,5SiO2·155H2O. Режим кристаллизации: 24 ч при 30°C, затем 48 ч при 98°C. Гранулированный цеолит промывают водой и высушивают при 100-200°C.
Цеолит анализируют. Тип цеолита, модуль (мольное соотношение SiO2:Al2O3) и степень кристалличности определяют рентгеноструктурным фазовым анализом (РФА). Вторичную пористую структуру цеолита исследуют методом ртутной порометрии. Механическую прочность и динамическую адсорбционную емкость определяют общепринятыми методами.
Физико-химические свойства гранулированного цеолита типа NaY без связующего приведены в таблице.
Пример 2. Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного цеолита NaY без связующего высокой фазовой чистоты из смеси каолина и поливинилового спирта (1 мас. %) и 60 мас. % порошкообразного цеолита типа NaY и 7 мас. % белой сажи.
В смеситель загружают 32,0 г каолина; 1,0 г поливинилового спирта; 60,0 г порошкообразного цеолита типа NaY и 7,0 г белой сажи. Смесь увлажняют и перемешивают. Перемешивание продолжают до получения однородной пластичной массы, которую формуют на шнековом экструдере в гранулы диаметром 1,6 мм. Полученные гранулы высушивают при 90-120°C в течение 3 ч, прокаливают при 550-650°C - 4 ч, после чего охлаждают.
Гранулы кристаллизуют в растворе силиката натрия. Химический состав реакционной смеси отвечает формуле 2,2Na2O·Al2O3·6,5SiO2·155H2O. Режим кристаллизации: 24 ч при 30°C, затем 48 ч при 100°C. Гранулированный цеолит промывают водой и высушивают при 100-200°C.
Физико-химические свойства гранулированного цеолита типа NaY без связующего приведены в таблице.
Пример 3. Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного цеолита NaY без связующего высокой фазовой чистоты из смеси каолина, поливинилового спирта (1,5 мас. %) и 70,0 мас. % порошкообразного цеолита типа NaY и 5,0 мас. % белой сажи.
В смеситель загружают 23,5 г каолина; 1,5 г поливинилового спирта; 70,0 г порошкообразного цеолита типа NaY и 5,0 г белой сажи. Смесь увлажняют и перемешивают. Перемешивание продолжают до получения однородной пластичной массы, которую формуют на шнековом экструдере в гранулы диаметром 1,6 мм. Полученные гранулы высушивают при 90-120°C в течение 3 ч, прокаливают при 550-650°C - 4 ч, после чего охлаждают.
Гранулы кристаллизуют в растворе силиката натрия. Химический состав реакционной смеси отвечает формуле 2,2Na2O·Al2O3·6,50SiO2·155H2O. Режим кристаллизации: 24 ч при 30°C, затем 48 ч при 100°C. Гранулированный цеолит промывают водой и высушивают при 100-200°C.
Физико-химические свойства гранулированного цеолита типа NaY без связующего приведены в таблице.
Пример 4. Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного цеолита NaY без связующего высокой фазовой чистоты из смеси каолина, поливинилового спирта (1,0 мас. %), 60 мас. % порошкообразного цеолита типа NaY и 5 мас. % молотого широкопористого силикагеля.
В смеситель загружают 34 г каолина; 1 г поливинилового спирта; 60,0 г порошкообразного цеолита типа NaY и 5,0 г молотого широкопористого силикагеля. Смесь увлажняют и перемешивают. Перемешивание продолжают до получения однородной пластичной массы, которую формуют на шнековом экструдере в гранулы диаметром 1,6 мм. Полученные гранулы высушивают при 90-120°C в течение 3 ч, прокаливают при 550-650°C - 4 ч, после чего охлаждают.
Гранулы кристаллизуют в растворе силиката натрия. Химический состав реакционной смеси отвечает формуле 2,6Na2O·Al2O3·7,5SiO2·165H2O. Режим кристаллизации: 24 ч при 30°C, затем 48 ч при 98°C. Гранулированный цеолит промывают водой и высушивают при 100-200°C.
Физико-химические свойства гранулированного цеолита типа NaY без связующего приведены в таблице.
Пример 5. Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного цеолита NaY без связующего высокой фазовой чистоты из смеси каолина, поливинилового спирта (1,5 мас. %), 60 мас. % порошкообразного цеолита типа NaY и 5 мас. % аэросила.
В смеситель загружают 33,5 г каолина; 1,5 г поливинилового спирта; 60 г порошкообразного цеолита типа NaY и 5,0 г аэросила. Смесь увлажняют и перемешивают. Перемешивание продолжают до получения однородной пластичной массы, которую формуют на шнековом экструдере в гранулы диаметром 1,6 мм. Полученные гранулы высушивают при 90-120°C в течение 3 ч, прокаливают при 550-650°C - 4 ч, после чего охлаждают.
Гранулы кристаллизуют в растворе силиката натрия. Химический состав реакционной смеси отвечает формуле 2,6Na2O·Al2O3·7,5SiO2·165H2O. Режим кристаллизации: 24 ч при 30°C, затем 48 ч при 98°C. Гранулированный цеолит промывают водой и высушивают при 100-200°C.
Физико-химические свойства гранулированного цеолита типа NaY без связующего приведены в таблице.
Пример 6 (сравнительный). Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного цеолита NaY без связующего высокой фазовой чистоты из смеси каолина, поливинилового спирта (2,0 мас. %); 50 мас. % порошкообразного цеолита типа NaY и 5% белой сажи.
В смеситель загружают 43,0 г каолина; 2,0 г поливинилового спирта; 50 г порошкообразного цеолита типа NaY и 5,0 г белой сажи. Смесь увлажняют и перемешивают. Перемешивание продолжают до получения однородной пластичной массы, которую формуют на шнековом экструдере в гранулы диаметром 1,6 мм. Полученные гранулы высушивают при 90-120°C в течение 3 ч, прокаливают при 550-650°C - 4 ч, после чего охлаждают.
Гранулы кристаллизуют в растворе силиката натрия. Химический состав реакционной смеси отвечает формуле 2,2Na2O·Al2O3·6,5SiO2·155H2O. Режим кристаллизации: 24 ч при 30°C, затем 48 ч при 100°С. Гранулированный цеолит промывают водой и высушивают при 100-200°C.
Физико-химические свойства гранулированного цеолита типа NaY без связующего приведены в таблице.
Снижение содержания порошкообразного цеолита типа NaY в составе сырьевой смеси для формования гранул менее 55 мас. % приводит к получению после кристаллизации гранулированного цеолита без связующего, обладающего недостаточно развитой вторичной пористой структурой и невысокими степенью кристалличности и адсорбционной емкости. Причина этого заключается:
- в недостаточно развитой мезо- и макропористой структуре сформованных гранул;
- низкой степени проницаемости гранул при гидротермальной кристаллизации;
- малом содержании кристаллической затравки (порошкообразного цеолита) в исходных для кристаллизации гранулах.
Пример 7 (сравнительный). Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного цеолита NaY без связующего высокой фазовой чистоты из смеси каолина, поливинилового спирта (2 мас. %); 80 мас. % порошкообразного цеолита типа NaY и 5 мас. % белой сажи.
В смеситель загружают 13,0 г каолина; 2,0 г поливинилового спирта; 80,0 г порошкообразного цеолита типа NaY и 5,0 г белой сажи. Смесь увлажняют и перемешивают. Перемешивание продолжают до получения однородной пластичной массы, которую формуют на шнековом экструдере в гранулы диаметром 1,6 мм. Полученные гранулы высушивают при 90-120°C в течение 3 ч, прокаливают при 550-650°C - 4 ч, после чего охлаждают.
Гранулы кристаллизуют в растворе силиката натрия. Химический состав реакционной смеси отвечает формуле 2,2Na2O·Al2O3·6,5SiO2·155H2O. Режим кристаллизации: 24 ч при 30°C, затем 48 ч при 98°С. Гранулированный цеолит промывают водой и высушивают при 100-200°C.
Физико-химические свойства гранулированного цеолита типа NaY без связующего приведены в таблице.
Увеличение содержания порошкообразного цеолита типа NaY в составе сырьевой смеси для формования гранул свыше 70 мас. % приводит к частичному образованию крошки при грануляции и в процессе всех последующих операций получения цеолита без связующего. Оставшиеся целыми гранулы цеолита типа NaY без связующего обладают низкой механической прочностью. Причиной этого является недостаточное содержание каолина в составе сырьевой смеси для формования гранул.
Пример 8 (сравнительный). Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного цеолита NaY без связующего высокой фазовой чистоты из смеси каолина, поливинилового спирта (3 мас. %); 70 мас. % порошкообразного цеолита типа NaY и 5 мас. % белой сажи.
В смеситель загружают 22,0 г каолина; 3,0 г поливинилового спирта; 70,0 г порошкообразного цеолита типа NaY и 5,0 г белой сажи. Смесь увлажняют и перемешивают. Перемешивание продолжают до получения однородной пластичной массы, которую формуют на шнековом экструдере в гранулы диаметром 1,6 мм. Полученные гранулы высушивают при 90-120°C в течение 3 ч, прокаливают при 550-650°C - 4 ч, после чего охлаждают.
Гранулы кристаллизуют в растворе силиката натрия. Химический состав реакционной смеси отвечает формуле 2,2Na2O·Al2O3·6,5SiO2·155H2O. Режим кристаллизации: 24 ч при 25°C, затем 48 ч при 100°C. Гранулированный цеолит промывают водой и высушивают при 100-200°C.
Физико-химические свойства гранулированного цеолита типа NaY без связующего приведены в таблице.
Увеличение содержания поливинилового спирта в составе сырьевой смеси для формования гранул свыше 2 мас. % приводит к снижению механической прочности гранулированного цеолита типа NaY без связующего.
Пример 9 (сравнительный). Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного цеолита NaY без связующего высокой фазовой чистоты из смеси каолина, поливинилового спирта (0,5 мас. %); 70,0 мас. % порошкообразного цеолита типа NaY и 5,0 мас. % белой сажи.
В смеситель загружают 24,5 г каолина; 0,5 г поливинилового спирта; 70,0 г порошкообразного цеолита типа NaY и 5,0 г белой сажи. Смесь увлажняют и перемешивают. Перемешивание продолжают до получения однородной пластичной массы, которую формуют на шнековом экструдере в гранулы диаметром 1,6 мм. Полученные гранулы высушивают при 90-120°C в течение 3 ч, прокаливают при 550-650°C - 4 ч, после чего охлаждают.
Гранулы кристаллизуют в растворе силиката натрия. Химический состав реакционной смеси отвечает формуле 2,2Na2O·Al2O3·6,5SiO2·155H2O. Режим кристаллизации: 24 ч при 25°C, затем 48 ч при 100°C. Гранулированный цеолит промывают водой и высушивают при 100-200°C.
Физико-химические свойства гранулированного цеолита типа NaY без связующего приведены в таблице.
Снижение содержания поливинилового спирта в составе сырьевой смеси для формования гранул менее 1,0 мас. % приводит к снижению степени кристалличности и адсорбционной емкости цеолита типа NaY без связующего. Причиной этого является недостаточно развитая мезо- и макропористая структура прокаленных гранул и, как следствие, плохой массообмен при их кристаллизации.
Пример 10 (сравнительный). Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного цеолита NaY без связующего высокой фазовой чистоты из смеси каолина, поливинилового спирта (1,5 мас. %); 65,0 мас. % порошкообразного цеолита типа NaY и 1,0 мас. % белой сажи.
В смеситель загружают 32,0 г каолина; 1,5 г поливинилового спирта; 65,0 г порошкообразного цеолита типа NaY и 1,5 г белой сажи. Смесь увлажняют и перемешивают. Перемешивание продолжают до получения однородной пластичной массы, которую формуют на шнековом экструдере в гранулы диаметром 1,6 мм. Полученные гранулы высушивают при 90-120°C в течение 3 ч, прокаливают при 550-650°C - 4 ч, после чего охлаждают.
Гранулы кристаллизуют в растворе силиката натрия. Химический состав реакционной смеси отвечает формуле 2,2Na2O·Al2O3·6,5SiO2·155H2O. Режим кристаллизации: 24 ч при 30°C, затем 48 ч при 100°C. Гранулированный цеолит промывают водой и высушивают при 100-200°C.
Физико-химические свойства гранулированного цеолита типа NaY без связующего приведены в таблице.
Снижение содержания белой сажи в составе сырьевой смеси для формования гранул менее 3,0 мас. % приводит к снижению степени кристалличности и адсорбционной емкости, а также к ухудшению параметров вторичной пористой структуры цеолита типа NaY без связующего.
Пример 11 (сравнительный). Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного цеолита NaY без связующего высокой фазовой чистоты из смеси каолина, поливинилового спирта (1,5 мас. %); 65,0 мас. % порошкообразного цеолита типа NaY и 10,0 мас. % белой сажи.
В смеситель загружают 23,5 г каолина; 1,5 г поливинилового спирта; 65,0 г порошкообразного цеолита типа NaY и 10,0 г белой сажи. Смесь увлажняют и перемешивают. Перемешивание продолжают до получения однородной пластичной массы, которую формуют на шнековом экструдере в гранулы диаметром 1,6 мм. Полученные гранулы высушивают при 90-120°C в течение 3 ч, прокаливают при 550-650°C - 4 ч, после чего охлаждают.
Гранулы кристаллизуют в растворе силиката натрия. Химический состав реакционной смеси отвечает формуле 2,2Na2O·Al2O3·6,5SiO2·155H2O. Режим кристаллизации: 24 ч при 30°C, затем 48 ч при 100°C. Гранулированный цеолит промывают водой и высушивают при 100-200°C.
Физико-химические свойства гранулированного цеолита типа NaY без связующего приведены в таблице.
Увеличение содержания белой сажи в составе сырьевой смеси для формования гранул приводит к снижению механической прочности цеолита типа NaY без связующего и образованию примесной цеолитной фазы типа филлипсита.
Пример 12 (сравнительный). Данный пример демонстрирует возможность получения гранулированного цеолита NaY без связующего высокой фазовой чистоты из смеси каолина, лигносульфаната (1,0 мас. %), 60 мас. % порошкообразного цеолита типа NaY и 5 мас. % молотого широкопористого силикагеля.
В смеситель загружают 34 г каолина; 1 г лигносульфаната; 60 г порошкообразного цеолита типа NaY и 5,0 г молотого широкопористого силикагеля. Смесь увлажняют и перемешивают. Перемешивание продолжают до получения однородной пластичной массы, которую формуют на шнековом экструдере в гранулы диаметром 1,6 мм. Полученные гранулы высушивают при 90-120°C в течение 3 ч, прокаливают при 550-650°C - 4 ч, после чего охлаждают.
Гранулы кристаллизуют в растворе силиката натрия. Химический состав реакционной смеси отвечает формуле 2,6Na2O·Al2O3·7,5SiO2·165H2O. Режим кристаллизации: 24 ч при 30°C, затем 48 ч при 98°C. Гранулированный цеолит промывают водой и высушивают при 100-200°C.
Физико-химические свойства гранулированного цеолита типа NaY без связующего приведены в таблице.
Применение лигносульфаната вместо поливинилового спирта в составе сырьевой смеси для формования гранул приводит к снижению механической прочности гранулированного цеолита типа NaY без связующего, а также к ухудшению параметров вторичной пористой структуры цеолита.
Способ получения гранулированного без связующего цеолита типа NaY высокой фазовой чистоты, включающий смешение каолина с порошкообразным цеолитом NaY, поливиниловым спиртом, увлажнение смеси до получения однородной массы, формование гранул, термоактивацию, гидротермальную кристаллизацию в растворе силиката натрия из реакционной смеси следующего химического состава: (2,2-2,6)Na2O·Al2O3·(6,5-7,5)SiO2·(155-165)H2O, отмывку и сушку гранул, отличающийся тем, что в смесь для формования гранул вводят белую сажу, или молотый широкопористый силикагель, или аэросил в таком количестве, чтобы общее содержание сырьевых компонентов в смеси составляло, мас.%:
| порошкообразный цеолит типа NaY | 55-70 |
| поливиниловый спирт | 1-2 |
| белая сажа, или молотый широкопористый силикагель, | |
| или аэросил | 3-7 |
| каолин | остальное |
