Способ получения nh @ - формы морденита

Способ получения nh @ - формы морденита

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения; суспензию Na- морденита в воде фильтруют на вакуумфильтре, через осадок пропускают раствор азотнокислого аммония со скоростью 0,1- 1,5 м3/ч на 1 м2 поверхности с частичной его рециркуляцией.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 В 01 J 37/30, 29/18

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

-: «/

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (2À) 4863207/04 (22) 31.08.90 (46) 30,11.92. Бюл. М 44 (71) Ленинградское научно-производственное объединение по разработке и внедрению нефтехимических процессов (72) Г.Б.Мартынова, Е.М.Татьянина, Г.И.Никитина, В.Ю.Георгиевский (56) Патент США N 3281483, кл. 585-471, опублик. 1967.

Патент США М 440Э413, кл. С 07 С 5/22, опублик. 1984..

Патент ГДР М 229391 ° . кл. С 01 В 33/26, опублик. 1986.

Изобретение относится к технологии производства катализаторов;- конкретно, к технологии синтеза NH4-формы морденита методом ионного обмена с использованием солей аммония, Известен способ получения

Н-морденита путем прокаливания NH4-формы морденита при 450-500 С, Отличмем метода синтеза Н-формы морденита путем термолиза NH4-формы От прямого замещения исходных катионов Na на

Н и ри. обработке цеолита растворами кислот является неизменная величина мольно- го отношения SION:Alz0g для исходной, натриевой, и для получаемой, водородной, форм морденита, Обмен катионов в цеолитах с целью получения активных катионных форм для использования в качестве адсорбентов, компонентов катализаторов обычно осуществляют путем обработки цеолита водным раствором соответствующей соли при сохранении определенных условий — температуры, концентрации раствора, величины рН, . Ж 1777954 А1 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ NH4-ФОРМЫ

МОРДЕНИТА (57) Сущность изобретения: суспензию Naморденита в воде. фильтруют на вакуумфильтре, через осадок пропускают раствор азотнокислого аммония со скоростью 0,11,5 м /ч на 1 м поверхности с частичной его рециркуляцией.

/ О продолжительности обработки. После до. стижения ионообменного равновесия в заданных условиях цеолит отделяют от отработанного раствора и промывают водой. earn@

Совокупность обработки цеолита активирующим раствором с последующим отмы-. ванием цеолита водой от замещенных

+ катионов Na составляет операцию(стадию) ионного обмена. Достигаемая степень обмена зависит от условий процесса — темпе- (Л ратуры, продолжительности контакта, концентрации раствора соли, формы перемешивающего устройства, а также от селективности цеолита к.вводимому катиону.

Для достижения полного обмена исходных катионов, особенно на катионы, селек- тивность цеолита к которым невелика, требуется многократное повторение опера-ции ионного обмена.

Обмен катионов Na в мордените на ка+. тионы NH4 может быть осуществлен, например, путем нагревания 10 -ной

1777954 суспенэии морденита в водном растворе

NH4Cl при 90 — 95 С в течение 48 ч. Обработанный таким образом цеолит отделяют от отработанного раствора, промывают водой, Однократная операция ионного обмена приводит к частичному замещению исходных катионов Na например, при обработке морденита 0,374 н водным раствором NH

МН4С1 при 90 С.

Многократное повторение операции ионного обмена требует большого расхода растворов солей и приводит к образованию значительного количества сточных вод, содержащих смесь солей и требующих многостадийной переработки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ приготовления NH4-формы морденита методом ионного обмена с рециркуляцией активирующего раствора, в соответствии с которым на первой стадии

Na-морденит обрабатывают отработанным раствором соли аммония путем перемешивания.в статических условиях, затем суспензию фильтруют, осадок цеолита промывают дистиллированной водой. Операцию ионного обмена повторяют,.используя для обработки цеолита свежеприготовленный раствор соли аммония. Содержание натрия в NH4-мордените после отмывания дистиллированной водой составляет 0,04 мас. (в расчете на прокаленное вещество), Недостатком данного способа является невысо+ кая степень замещения катионов Na в

NH4-мордените после одной стадии ионного обмена, значительное количество сточных вод.

Целью изобретения является упрощение технологии, снижение количества образующихся сточных вод, Поставленная цель достигается описываемым способом получения NH4-формы морденита методом ионного обмена с частичной рециркуляцией активирующего раствора в одну стадию путем пропускания раствора соли аммония через слой Na-морденита со скоростью 0,1 — 1,5 м /ч на 1 м з г поверхности фильтрования.

Существенными отличительными признаками способа являются: проведение obмена ионов в одну стадию путем пропускания раствора соли аммония через слой Na-морденита со скоростью 0,1-1,5 м /ч на 1 м поверхности фильтрования.

Преимуществом настоящего способа перед известным являются:

5 1) упрощение технологии;

2) достижение более высокой степени замещения катионов натрия e Na-мордените в одну стадию; .3) снижение количества образующихся

10 сточных вод.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 (основная технология ионного обмена).

15 50 г (в расчете на прокаленное вещество) Na-морденита (высушенный. порошок)

П П П ко c = 12ф, содержание натрия 6,0 мас. обрабатывают в течение 3 ч при перемешивании на магнитной мешалке 200 мл

20 307ь-ного раствора азотнокислого аммония.

Суспензия цеолита в процессе ионного обмена нагревается до 80-90 С. Отработанный раствор азотнокислого аммония отфильтровывают на вакуум-фильтре, оса25 док цеолита на фильтре промывают (до отсутствия анионов ИОз в промывной воде)

650 мл дистиллированной воды. Содержание натрия в полученном NH4Na-мордените

0,29 мас." (в расчете на прокаленное веще30 CTBO)

Операции ионного обмена и промывания цеолита повторяют. Фильтрат, полученный на 2-й стадии ионного обмена после, фильтрования суспензии цеолита, отбирают для повторного использования.

Содержание натрия в NH4-мордените, полученном путем 2-стадийного замещения катионов Na e статических условиях, 0,02 мас. (в расчете на прокаленное вещество).

Пример 2 (по прототипу, с рециркуляцией активирующего раствора в статических условиях).

40 г (в расчете на прокаленное вещество) Na-морденита (высушенный, порошок, П П ПввоРс - 12, содержание натрия 6,0 мас. обрабатывают в течение 3 ч при перемешивании на магнитной мешалке при температуре 80-90 С 160 мл. фильтрата, полученного на 2-й стадии ионного обмена согласно примеру 1.,Содержание натрия в фильтрате 0,08 мас, . Затем суспензию фильтруют на вакуум-фильтре. Осадок цеолита на фильтре промывают 650 мл дистиллированной воды. Содержание натрия в полученном NH4Na-мордените 0,44 мас. .

Операцию ионного обмена повторяют, используя 160 мл свежеприготовленного

307-ного раствора азотнокислого аммония, 1777954

Содержание натрия в NH4-мордените после отмывания дистиллированной водой (650 мл) 0,04 мас. (в расчете на прокалечное вещество), Пример 3. В 40 r (в расчете на прокаленное вещество) Na-морденита проводят замещение катионов Na на катионы

NH4 согласно примеру 2, но беэ проведения отмывания NH4Na-морденита- дистиллированной водой после 1-й стадии ионного обмена. Содержание натрия в цеолите после 1-й стадии ионного обмена (без промывания водой) 1,90 мэс., после 2-й стадии ионного обмена (после промывания 650 мл дистиллированной воды) 0,10 мас.g.

Пример 4. 50 г (в расчете на прокаленное вещество) Na-морденита в виде влажногоотжатогоосадка(П П Пью c= 40 мас. ) суспендируют на магнитной мешалке в 400 мл 30 -го раствора азотнокислого аммония. Суспензию морденита нагревают

ДО 80 — 90 С и в течение 3 ч проводят ионный обмен при перемешивании. Осадок цеолита, полученный после фильтрования на вакуум-фильтре промывают 650 мл дистиллированной воды. Содержание натрия, в расчете на прокаленное вещество, в

Na-мордените: 6,0 мыс., в промытом

NHpNa-мордените — 0,20 мас. .

Пример 5. 50 г (в расчете на прокаленное вещество) Na-морденита в виде влажного, отжатого осадка (потери при прокаливании при 550 С, П П П що с 40 мас., содержание натрия 6,0 мас. ) обрабатывают в течение 3 ч при перемешивании на магнитной мешалке при температуре 8090 С 600 мл. 50 -ного раствора азотнокислого аммония. Осадок цеолита, полученный после фильтрования суспензии на вакуумфильтре, промывают дистиллированной водой до отсутствия анионов ИОз в промывной воде (800 мл.). Содержание натрия в промытом NH

Пример 6. Суспензию 50 г Na-морденита в 450 мл дистиллированной воды фильтруют на вакуум-фильтре. Через полученный на фильтре осадок Na-морденита (П П Пыо с =40 мас. $) пропускают 400 мл. 307-ного раствора азотнокислого аммония (температура раствора 20 С). Скорость пропускания активирующего раствора составляет 0,17 мл/см /мин (0,17 мл раствора за 1 мин в расчете на 1 см поверхности фильтрования), или 0,10м /м /ч. Фильтрат, полученный при пропускании последних

150 мл раствора отбирают для повторного использования. Осадок NH4-морденита на фильтре промывают 500 мл дистиллированной воды. Промывную воду, полученную при пропускании последних 250 мл дистиллированной воды также отбирают для повторно5 ro использования.

Содержание натрия в отобранном для повторного использования фильтрате

0,0045 мас., в промывной воде — 0,0001

10 мас, $. Содержание солей в отобранной промывной воде 0,03 мас. .

Содержание натрия (в расчете на прока15 ленное вещество) в Na-мордените — 6,0% в промытом NH4 — мордените — 0,01 мас.,(,.

Пример 7. Суспензию 50 г Na-морде- нита в 450 мл дистиллированной воды фильтруют на вакуум-фильтре. Через пол20 ученный на фильтре осадок Na-морденита (П П flsgP с = 40 мас.$) пропускают 400 мл 30 -ного раствора азотнокислого аммония (температура раствора 20 С). Скорость пропускания активирующего раствора состав25 л я ет 0,80 мл /с м /м и и (0,48 мз/м /ч).

Фильтрат, полученный при пропускании lloследних 150 мл активирующего раствора, отбирают для повторного использования.

Промывание полученного NH4-морденита водой не проводят.

Содержание натрия в NH4-мордените (без промывания водой) 0,01 (в расчете на прокаленное вещество).

Пример 8 (настоящий способ ионного обмена в динамических условиях беэ нагревания с рециркуляцией активирующего раствора и промыванием полученного

NH4-морденитэ).

Суспензию 50 г (в расчете на прокален40 ное вещество) Na-морденита в 450 мл дистиллированной воды фильтруют на вакуум-фильтре. Через осадок морденита на фильтре пропускают 150 мл фильтрата, пол-, ученного как указано в примере 6, а затем

200 мл свежеприготовленного. 30 -ного

45 раствора аэотнокислого аммония. Скорость пропускания активирующих раствооов cQ" ставляет 0,17 мл/см /мин (0,10 м /м /ч). . Температура повторного использованного фильтрата и раствора азотнокислого аммония 20 С. Осадок NH4-морденита на фильтре отмывают 250 мл промывной воды, отобранной для повторного использования, как указано в примере 6, и затем 250 мл дистиллированной воды.

Содержание натрия в промытом осадке

NH4-морденита 0,009 .

Пример Я (настоящий способ ионного обмена беэ промывания полученного ИН4морденита).

Суспензию 50 г (в расчете на прокаленное вещество) Na-морденита в 450 мл дис7

1777954

Приведенные примеры подтверждают преимущества описываемого способа ионного обмена для получения аммонийной формы морденита со степенью замещения

5 катионов натрия не менее 99,5%.

Проведение ионного обмена по известному способу-прототипу(пример 2) по срав. нению с основной, 2-стадийной технологией путем перемешивания суспен10 зии морденита в растворе аммонийной соли без его рециркуляции (пример 1) позволяет снизить расход раствора азотнокислого аммония, например, s 2 раза, но не позволяет снизить расход воды на промывание морде15 нита. Согласно примеру 3, проведение ионного обмена в статических условиях в 2 ,стадии с рециркуляцией активирующего раствора без промывания морденита после

1-й стадии обмена не позволяет достигнуть

20 требуемой степени замещения катионов натрия, Проведение ионного обмена в статических условиях в одну стадию при сохранении или даже увеличении концентрации и количества раствора аэотнокислого

25 аммония (примеры 4 и 5) по сравнению с основной, 2-стадийной технологией (пример 1) также не позволяет достигнуть требуемой степени замещения катионов натрия, Достижение требуемой степени замещения

30. катионов натрия в Na-мордените на катионы аммония в одну стадию возможно при применении настоящей технологии ионного обмена в динамических условиях(пример 6), причем оказалось, что в этом случае можно

35 вообще не проводить промывание морденита водой (пример 7). Частичная рециркуляция раствора азотнокислого аммония, а также промывной воды (в случае необходимости удаления солей из NH4-морденита)

40 позволяет снизить расход (примеры 8 и 11).

И в этом случае, с рециркуляцией активируащего раствора, требуемая степень замещения катионов натрия нэ .катионы аммония может быть достигнута без отмы45 вания NH4-морденита водой (пример 9). Остатки использованного азотнокислого аммония могут быть удалены из NH4-морденита в процессе его превращения в Н-форму морденита путем прокаливания при темпе50 ратуре 450-500 С.

Увеличение скорости пропускания активирующих растворов более 1,5 м /м /ч приводит к росту их расхода. Например, для достижения содержания натрия 0,012) в тиллированной воды фильтруют на вакуумфильтре и обрабатывают 150 мл фильтрата, полученного как указано в примере 7,.и затем 200 мл свежеприготовленного 30 -ного раствора азотнокислого аммония (температура растворов 20 С). Скорость пропускания активирующих растворов составляет

0,80 мл/см /мин (0,48 м /м2/ч). Промывание полученного NH4-морденита водой не проводят.

Содержание натрия в осадке NH4-морденита 0,013.мас.g (в расчете на прокаленное вещество).

Пример 10. Суспензию 50 г Na-морденита в 450 мл дистиллированной воды фильтруют на вакуум-фильтре. Через полученнми на фильтре осадок Na-морденита (П П Песо с -40 мес. ) со скоростью 2,5 мл/см /мин (1,5 м /м /ч) пропускают ЗОО мл, 307-ного раствора азотнокислого аммония, нагретого до 80-90 С. Фильтрат, полученный при пропускании последних 100 мл раствора отбирают для повторого использования. Осадок NH4-морденита на фильтре промывают 500 мл дистиллированной воды.

Промывную воду, полученную при пропускании последних 250 мл дистиллированной воды, отбирают для повторного использования.

Содержание натрия (в расчете на прокаленное вещество) в Na-мордените — 6,0 мас,7 „в промытом NH4-мордените — 0,011 мас., Пример 11 (настоящий способ ионного обмена в динамических условиях с нагре. ванием, рециркуляцией активирующего раствора и промыванием полученного NH4морденита).

Суспензия 50 г (в расчете на прокаленное вещество) йа-морденита в 450 мл дистиллированной воды фильтруется на вакуум.-фильтре. Через осадок морденита на фильтре пропускают 100 мл фильтрата, полученного как указано в примере 10, и затем 200 мл свежеприготовленного 30 ного раствора азотнокислого аммония.

Фильтрат и раствор азотнокислого аммония. нагревают до 80-90 С. Скорость пропускания активирующих растворов составляет

2,5 мл/см /мин (1,5 м /м /ч), Осадок NH4-морденита на фильтре отмывают 250 мл промывной водой, отобранной для повторного использования как указано в примере 10, и затем 250 мл дистиллированной воды.

Содержание натрия (в расчете на прокаленное вещество) в йа-мордените — 6,0 мас. ), в промытом NH4-мордените — 0,012 мас. . промытом NH4-мордените, приготовленном как указано в примере 11, но при скорости пропу(скания активирующих растворов 3,4 мл/см /мин (2,0 м /м /ч), требуется увеличить количество использованного свежеприготовленного 30 -ного раствора

1777954

Составитель Г. Мартынова

Техред М.Моргентал Корректор. Н. Король

Редактор С. Кулакова

Заказ 4154 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 азотнокислого аммония с 200 мл до 250 мл, что неэкономично, приводит к возрастанию удельного (на единицу массы цеолита) расхода раствора азотнокислого аммония до 5 л/кг, что превышает соответствующий пока- 5 затель (4 л/кг) прототипа (пример 2).

Формула изобретения

Способ получения NH4-формы морденита ионным обменом путем обработки Na10 морденита водным раствором соли аммония с его частичной рециркуляцией, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и снижения количества сточных вод, обработку проводят путем однократного пропускания раствора соли аммония через слой йа-моруенита со скоростью 0,1-1,5 м /u на 1 м поверхности.