Способ получения гранулированных синтетических цеолитов

Сущность данного способа заключается в следующем. Прокаленные гранулы цеолита NaA или NaX, сформованные с природным связующим материалом любого типа, обрабатывают маточным раствором, ранее образовавшимся при кристаллизации порошкообразного цеолита типа NaA, введенного в состав гранулированного продукта. Состав маточного раствора зависит от соотношения кристаллообразующих компонентов в реакционной смеси для синтеза порошкообразного цеолита типа NaA и определяется следующими пределами изменений концентраций: Al2O3 0-30 г/л; NaOH - 50-110 г/л. Кроме маточного раствора от цеолита типа NaA, обработку можно проводить маточным раствором, ранее образовавшимся при кристаллизации порошкообразного цеолита типа NaX. Состав маточного раствора от цеолита типа NaX зависит от соотношения кристаллообразующих компонентов в реакционной смеси для синтеза порошкообразного цеолита типа NaX и определяется следующими пределами изменений концентраций: Si2O 0-20 г/л; NaOH 50-110 г/л. Обработку проводят в течение 2-6 ч при 60-95°С и соотношении объем маточного раствора : масса обрабатываемых гранул, равном 1,5÷6,0:1,0. После завершения обработки раствор дренируют, гранулы промывают водой от избытка гидроксида натрия и повторно прокаливают при температуре 300-350°С в течение 2-24 ч.

В результате получают гранулированный цеолит типа NaA или NaX, обладающий:

- в 2,5-3,0 раза более высокой механической прочностью на раздавливание;

- на 5-40% более высокой динамической емкостью;

- меньшим пылением гранул.

Снижение температуры обработки ниже 60°С приводит к ухудшению как адсорбционных, так и прочностных характеристик получаемого гранулированного цеолита.

Увеличение температуры обработки выше 95°С экономически не целесообразно из-за дополнительного расхода энергоносителей и необходимости использования (при температуре выше 100°С) специального автоклавного оборудования, обычно не применяемого в синтезе цеолитов, что значительно усложняет и удорожает процесс.

Снижение соотношения объем маточного раствора : масса обработанных гранул ниже 1,5:1,0 приводит к ухудшению как адсорбционных, так и прочностных характеристик гранулированного цеолита.

Увеличение соотношения объем маточного раствора : масса обрабатываемых гранул выше 6,0:1,0 экономически не целесообразно, т.к., с одной стороны, снижает производительность процесса по выработке гранулированного цеолита, а, с другой, при соотношении, равном 6,0:1,0, имеет место полная утилизация маточного раствора, образовавшегося при синтезе порошкообразных цеолитов типа NaA или NaX.

Сокращение времени обработки менее 2 ч приводит к снижению эффективности взаимодействия маточных растворов с гранулированным цеолитом и, как следствие, к ухудшению качества обработанного продукта.

Увеличение времени обработки сверх 6 ч возможно, но не технологично из-за снижения выхода готовой продукции.

Предложенный способ получения гранулированных синтетических цеолитов опробован в лабораторных и опытно-промышленных условиях.

Пример №1.

1 м3 раствора силиката натрия с концентрацией по SiO2=100 г/л; NaOH=46 г/л смешивают с 0,313 м3 раствора алюмината натрия с концентрацией по Al2O3=272 г/л; NaOH=396 г/л. Соотношение SiO2:Al2O3 в реакционной смеси равно 2,0. Смесь кристаллизуют при 95°С в течение 0,5 ч. Получают суспензию цеолита типа А в маточном растворе с концентрацией: цеолит NaA=180 г/л; NaOH=80 г/л; Al2O3=3 г/л. Цеолит отфильтровывают от маточного раствора и промывают от избытка гидроксида натрия водой. Соотношение масса цеолита NaA (считая на абсолютно сухое вещество):объем маточного раствора составляет 1,0:5,5.

Весь образовавшийся цеолит смешивают с 44 кг природного связующего - каолинитовой глины с размерами частиц 250-500°А, полученную смесь увлажняют и формуют в виде гранул. Полученные гранулы сушат при 150°С до остаточной влажности 20-25% и прокаливают при 650°С в течение 8 ч.

Прокаленные гранулы обрабатывают маточным раствором - стоком, ранее образовавшимся при кристаллизации порошкообразного цеолита NaA в течение 6 ч при 60°С и соотношении объем маточного раствора : масса обрабатываемых гранул, равном 5,0:1,0.

Обработанные гранулы промывают от избытка гидроксида натрия водой и повторно прокаливают при 550°С в течение 8 ч.

Получают цеолит NaA со связующим, обладающий прочностью на раздавливание 1,5 кг/мм2, динамической емкостью по парам воды 122 мг/см3 и пониженным пылеобразованием гранул (85% мас). Оценку величины пылеобразования проводят следующим образом. Навеску (200 г) гранулированного цеолита с диаметром гранул 3,0 мм заливают 300 мл воды и перемешивают воздухом в течение 0,5 ч, после чего отделяют на сите 800 мкм гранулы от воды и в воде определяют массовую долю сухого вещества. Массовую долю сухого вещества в промывной воде от гранулированного цеолита, полученного по прототипу, принимают за 100%.

Результаты остальных опытов и данные прототипа приведены в таблице 1.

Внедрение предлагаемого изобретения позволит в 2,5-3,0 раза увеличить механическую прочность на раздавливание и на 5-40% улучшить динамическую адсорбционную емкость при одновременном снижении пыления гранулированного цеолита. Замена раствора гидроксида натрия на маточные растворы от синтеза порошкообразных цеолитов сопряжена с утилизацией этих растворов и, следовательно, улучшением экологии окружающей среды при снижении расходных показателей по гидроксиду натрия в производстве цеолитов.

Способ получения гранулированных синтетических цеолитов путем смешения порошкообразного цеолита с природным связующим материалом, увлажнения полученной смеси, формовки гранул из полученной пасты, их сушки и прокалки, отличающийся тем, что прокаленные гранулы обрабатывают маточным раствором - стоком, ранее образовавшимся при кристаллизации порошкообразного цеолита NaA или NaX в течение 2-6 ч при температуре 60-95°С и соотношении объема маточного раствора к массе обрабатываемых гранул, равном 1,5÷6,0:1,0, промывают от избытка гидроксида натрия и повторно прокаливают.

© 2017 При копировании ссылка на ресурс обязательна. Телефоны: (0412)446142, (068)219-44-88 80682194488@ukr.net

  • Facebook Социальной Иконка