Есть еще 1 страница.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Цеолит типа LSX с атомным отношением Si/Al, меньше или равным 1,15, в форме кристаллов, для которых:

гранулометрическое распределение, определенное методом счета СЭМ (МЕВ), является мономодальным с шириной пика (2s) меньше 8 и

среднечисловой диаметр (d50), измеренный методом сканирующей электронной микроскопии, больше 0,1 и меньше 10 мкм.

2. Цеолит по п.1, степень кристалличности которого больше 88%, предпочтительно больше 93%, более предпочтительно больше 95%.

3. Цеолит по п.1, в котором атомное отношение Si/Al равно 1±0,05.

4. Цеолит по п.1, в котором гранулометрическое распределение, определенное методом счета СЭМ (МЕВ), является мономодальным с шириной пика (2s) меньше 6, более предпочтительно меньше 4, совершенно предпочтительно меньше 2.

5. Цеолит по п.1, в котором среднечисловой диаметр (d50), измеренный методом сканирующей электронной микроскопии, составляет меньше 4 мкм, более предпочтительно меньше 3 мкм.

6. Способ получения цеолита типа LSX по любому из пп.1-5, содержащий по меньшей мере а) одну стадию старения при перемешивании и б) одну стадию кристаллизации, возможно при перемешивании, геля, молярный состав которого отвечает следующим условиям:

отношение Na2O/(Na2O+K2O) от 0,75 до 1;

отношение H2O/Al2O3 от 60 до 85;

отношение SiO2/Al2O3 от 1,8 до 2,2;

отношение (Na2O+K2O)/Al2O3 от 4,8 до 6.

7. Способ получения цеолита типа LSX по п.6, где отношение Na2O/(Na2O+K2O) составляет от 0,75 до 0,8.

8. Способ получения цеолита типа LSX по п.6, где отношение H2O/Al2O3 составляет от 65 до 80, более предпочтительно от 70 до 80.

9. Способ получения цеолита типа LSX по п.6, где отношение (Na2O+K2O)/Al2O3 от 4,8 до 6, предпочтительно от 5 до 5,5.

10. Способ по любому из пп.6-9 синтеза цеолита LSX, имеющего степень кристалличности больше 88%, предпочтительно больше 93%, более предпочтительно больше 95%.

11. Способ по п.6, отличающийся тем, что гель состаривают при перемешивании со степенью сдвига больше 25 с-1, предпочтительно больше 50 с-1, более предпочтительно больше 100 с-1, совершенно предпочтительно больше 125 с-1.

12. Способ по одному из пп.6-11, в котором перемешивание обеспечивают при помощи осевой и/или радиальной мешалки, предпочтительно выбранной среди винтовой мешалки, импеллера и архимедова винта, предпочтительно архимедова винта.

13. Способ по любому из пп.6-12, в котором старение проводят при температуре, находящейся в интервале от 0 до 80°С, предпочтительно от 30 до 70°С.

14. Способ по одному из пп.6-13, содержащий следующие стадии:

a) смешивание раствора алюмината(ов) щелочного(ых) металла(ов) с источником диоксида кремния, предпочтительно коллоидным диоксидом кремния или раствором силиката(ов) щелочного(ых) металла(ов), и гидроксидом натрия и гидроксидом калия вплоть до остудневания полученной смеси,

b) состаривание указанного геля при перемешивании при температуре, находящейся в интервале от 0 до 80°С, предпочтительно от 30 до 70°С, в течение времени, находящегося в интервале от 0,5 до 40 ч, предпочтительно от 5 до 30 ч, более предпочтительно от 10 до 24 ч.

c) кристаллизация, возможно при перемешивании, при температуре, находящейся в интервале от 50 до 100°С, в течение времени, находящегося в интервале от 0,5 до 10 ч, предпочтительно от 1 до 5 ч.

15. Способ по п.14, в котором кристаллизацию проводят при перемешивании предпочтительно со степенью сдвига больше 25 с-1, предпочтительно больше 50 с-1, более предпочтительно больше 100 с-1, совершенно предпочтительно больше 125 с-1.

16. Способ по любому из пп.14 или 15, в котором кристаллизацию проводят в тех же самых условиях перемешивания, что условия старения по п.6.

17. Способ по любому из пп.14-16, в котором затравку в количестве, находящемся в интервале от 0,01 до 1,5 мас.% по отношению к массе исходной смеси, добавляют по частям или целиком на одной или нескольких из следующих стадий указанного способа:

в смесь стадии а);

во время гелеобразования и/или

в начале старения.

18. Способ по любому из пп.14-17, в котором затравка выбрана среди цеолитов, глин и зародышеобразующих растворов на основе диоксида кремния и оксида алюминия.

Текст

Смотреть все

Изобретение касается цеолита, типа фоязита X с низким содержанием диоксида кремния, точнее цеолита LSX с атомным отношением Si/Al меньше или равным 1,15, обладающего высокой степенью кристалличности, кристаллы которого имеют контролируемое гранулометрическое распределение. Равным образом, настоящее изобретение имеет отношение к способу получения указанного цеолита LSX. Настоящее изобретение касается цеолита, типа фоязита X с низким содержанием диоксида кремния,точнее цеолита LSX (акроним английского "Low Silica X") с атомным отношением Si/Al меньше или равным 1,15, обладающего высокой степенью кристалличности, кристаллы которого имеют узкое мономодальное гранулометрическое распределение. Равным образом, настоящее изобретение имеет отношение к способу получения, в частности, промышленного изготовления указанного цеолита LSX. Фоязиты представляют собой группу неорганических веществ, отличающихся их топографической кристаллической структурой, которые описаны, в частности, в работе Дональда Брека (Donald W. Breck)"Zeolite Molecular Sieves", editions Wiley and Sons, 1974, с. 92 и следующие. Так называемое правило Ловенштейна (Lowenstein) предписывает им иметь отношение Si/Al больше или по меньшей мере равное 1. Имеют обыкновение различать: фоязиты X с Si/Al1,5 и фоязиты X с Si/Al1,5. Обычные фоязиты X имеют отношение Si/Al1,2. Фоязиты LSX (акроним английского "Low SilicaX") или фоязиты с низким содержанием диоксида кремния представляют собой цеолитные вещества типа X с атомным отношением Si/Al меньше или равным 1,5, предпочтительно равным 10,05 (величины меньше единицы отражают аналитические погрешности измерения этого отношения, а большие величины - либо ту же самую аналитическую погрешность, либо допустимое отклонение чистоты продукта). Это определение принимается во внимание в рамках настоящего изобретения. Физические характеристики фоязитов (обменная емкость, адсорбция азота и т.д.) изменяются в зависимости от отношения Si/Al. Фоязиты типа LSX представляют интерес, в частности, ввиду того, что среди всех рассматриваемых фоязитов именно фоязиты LSX обладают максимально возможным числом тетраэдрических ионов алюминия в элементарной ячейке кристаллической решетки и, следовательно,потенциально располагают наибольшим числом центров адсорбции для очень разных молекул, как СО 2,N2, и т.д. Весьма обычным образом цеолиты, в частности цеолиты типа X и типа LSX, получают сегодня смешиванием раствора алюмината(ов) щелочного(ых) металла(ов) и раствора силиката(ов) при температуре, находящейся в интервале от комнатной до температуры, меньше их температуры кипения; желатинированием полученной смеси; затем созреванием геля, во время которого появляются предшественники центров кристаллизации; последующей кристаллизацией, которая представляет собой фазу роста кристаллов из этих центров кристаллизации. Состав геля, полученного исходя из смеси алюминат(ы)/силикат(ы), является важным параметром в синтезе цеолита. Так, известный уровень техники богат примерами, показывающими, что небольшие изменения состава геля, используемого для синтеза, или условий кристаллизации могут привести к цеолитам очень разной природы и/или даже к аморфным соединениям. Другим фактором, оказывающим влияние на рост кристаллов, является перемешивание (или неперемешивание) среды синтеза, независимо от состава кристаллизующегося раствора или геля. С другой стороны, в большинстве способов получения, описанных для получения большого числа цеолитов, специалисты в данной области горячо отговаривают от применения мешалок во время стадии созревания (образование зародышей кристаллов) так же, как во время стадии кристаллизации цеолита. Таким образом, имеется разделение между двумя a priopi противоречивыми требованиями, одно из которых - перемешивать для того, чтобы способствовать массообмену и теплообмену и избежать синерезиса кристаллов при образовании, другое - напротив, не перемешивать (статический синтез), чтобы избежать дестабилизации системы и появления нежелательных фаз. Например, D.E.W. Vaughan (Chem. Engin. Progress, 84(2), (1988), 25-31) показал, что сообразно составу кристаллизующегося раствора или геля можно видеть появление либо смеси фоязита и гмелинита в статической среде, или цеолита Р в среде, перемешиваемой якорной мешалкой. В этом случае высокая степень сдвига, создаваемая якорной мешалкой, локализованная только в одной части среды синтеза,значительно изменяет процесс образования зародышей и рост кристаллов цеолита и их природу, даже если исходный состав геля такой же, как во время такого же синтеза, осуществляемого без перемешивания (в статических условиях).R.M. Barrer (Hydrothermal Chemistry of Zeolites, in Academic Press, (1982), Chapitre 4, point 5.6, p. 170-171) наблюдал для цеолитов, получающихся обычно в перемешиваемой среде, таких как фоязиты,понижение кристалличности при увеличении скорости перемешивания и, следовательно, локального сдвига. По причинам, указанным выше, многочисленные синтезы цеолитов осуществляют в статических условиях, то есть без перемешивания, или при малой скорости перемешивания с целью содействия медленному росту кристаллов, а также появлению и стабилизации цеолитных фаз, мало устойчивых с термодинамической точки зрения. Кроме того, производителям цеолитов хорошо известно, что перенос некоторых синтезов из лабораторного масштаба в промышленный масштаб является трудным и даже невозможным с экономической точки трения, так как он часто приводит к низким выходам цеолитов и значительно более низким степеням кристалличности, чем обычно получаемые на лабораторном уровне (D.W. Breck, Zeolites MolecularSieves, John Wiley and Sons, (1974), 727-731). Индустриализация этих синтезов требует, таким образом,значительного изменения рабочих условий, прежде чем иметь возможность получить цеолиты с хорошей кристалличностью и в экономически удовлетворительных условиях. С другой стороны, известно (G.H. Khl, Zeolites, 7, (1987), 451-457), что трудности синтеза фоязитов увеличиваются, когда их атомное отношение Si/Al уменьшается и что традиционные способы не имеют успеха при крупномасштабном получении фоязитов типа LSX. В частности, исходя из чисто натриевой среды, получают смесь цеолита NaA (обычно в преобладающем количестве) и цеолита NaX, и, следовательно, необходимо вводить определенное количество ионов калия для того, чтобы синтезировать структуру фоязита LSX; в этом случае ее получают при соотношениях Na/Na+K в геле для синтеза, находящихся обычно в интервале от 0,7 до 0,8. Синтез фоязитов LSX был описан, например, в FR 2357482, GB 1580928 или Кюхлем (G.H. Khl(Zeolites, 7, (1987), 451-457): смесь, содержащую гидроксид натрия, гидроксид калия, алюминат и силикат натрия, кристаллизовали без перемешивания при температуре меньше 50 С или состаривали без перемешивания при температуре меньше 50 С, затем кристаллизовали также без перемешивания при температуре от 60 до 100 С. Чтобы получить цеолиты LSX с хорошей кристалличностью (типично, больше или равной 90%), общая продолжительность синтеза составляла порядка 50 ч для синтеза промышленного типа, осуществляемого в реакторе объемом 3 м 3, что является неудовлетворительным с точки зрения промышленной рентабельности. В патенте US 4859217 описан способ, в котором смесь, содержащую гидроксид натрия, гидроксид калия и оксид алюминия, смешивают со вторым раствором, содержащим силикат натрия. Эту смесь оставляют остудневать при низкой температуре (4-12 С), затем состаривают при 36 С и затем кристаллизуют, поднимая температуру до 70 С. В этом патенте стадия старения длится от 2 до 3 дней, а стадия кристаллизации - 16 ч, что снова не может быть применено в промышленном масштабе. В ЕР-А-0818418 описан способ изготовления фоязитов LSX, в котором стадии старения и кристаллизации проводят при перемешивании, используя в качестве средства для перемешивания архимедов винт, устройство, хорошо известное специалистам в данной области, описанное, например, в работеUllmann's Encyclopedia of Chemistry", VCH, (1988), volume B2, p. 2-5 sqq. В примере 2 цеолиты LSX получены в промышленном масштабе при перемешивании (степень сдвига: 25 с-1) со стадией старения при 50C в течение 50 ч и стадией кристаллизации при 90C в течение 4 ч. Полученные цеолиты обладают отличной кристалличностью (равной и даже большей 97%), и размер кристаллов (средний диаметр, измеренный методом СЭМ (МЕВ составляет 6 мкм. В ЕР-В 1-0922673 описан способ синтеза цеолитов LSX, в котором стадию старения при температуре, изменяющейся в интервале от 0 до 60 С, проводят при перемешивании с добавлением цеолита предпочтительно типа А или типа фоязита во время стадии старения. Полученные фоязиты LSX имеют бимодальное гранулометрическое распределение с первым множеством частиц, имеющих гранулометрию,изменяющуюся в диапазоне от 1 до 8 мкм, и другим множеством частиц, имеющих гранулометрию, изменяющуюся в диапазоне от 5 до 15 мкм. В ЕР-В 1-0960854 описан способ синтеза цеолитов LSX, в котором стадию старения при температуре, изменяющейся в интервале от 0 до 60 С, проводят при перемешивании с добавлением после гелеобразования и/или во время стадии старения от 0,3 до 10% раствора состава: 10-20 Na2O; Al2O3; 5-20 SiO2; 100-250 Н 2 О, предварительно состаренного, при температуре, изменяющейся в интервале от 10 до 60 С,в течение времени, изменяющегося от 10 мин до 3 ч. Пишут, что фоязиты LSX получены с основной гранулометрией, что позволяет подразумевать присутствие другого(их) множества(в), имеющего(их) другие гранулометрии. Настоящие авторы теперь желают получить цеолиты LSX, обладающие контролируемыми свойствами кристалличности и гранулометрии, а также способ получения, в частности, пригодный для промышленного производства, позволяющий получить доступ к этим цеолитам. Таким образом, объектом настоящего изобретения являются цеолиты, обладающие контролируемыми свойствами кристалличности и гранулометрии, а также способ синтеза цеолитов LSX, позволяющий улучшить способ получения и качество кристаллов указанных цеолитов. Таким образом, согласно первому аспекту изобретение предлагает цеолит LSX с атомным отношением Si/Al меньше или равным 1,15, предпочтительно равным 10,05, в форме индивидуализированных кристаллов, для которых гранулометрическое распределение, определенное методом счета СЭМ (МЕВ), является мономодальным с шириной пика (2) меньше 8, предпочтительно меньше 6, более предпочтительно меньше 4,совершенно предпочтительно меньше 2; и среднечисловой диаметр (d50), измеренный методом сканирующей электронной микроскопии,больше 0,1 и меньше 10 мкм, предпочтительно меньше 4 мкм, более предпочтительно меньше 3 мкм. Под "мономодальным" распределением подразумевают распределение, которое не будет значи-2 018094 тельно отличаться от нормального логарифмического закона с отклонением 1%, когда нормальный логарифмический закон применяется к статистическим результатам, получаемым в результате теста 2 (Хи 2)(Chi2) (используемое программное средство "Statistica" фирмы StatSoftFrance). Более специфически, под распределением, незначительно отличающимся от нормального логарифмического закона с отклонением 1%, подразумевают, что отклонение "р" из теста Хи 2 больше или равен 1%, предпочтительно больше или равен 5%, более предпочтительно больше или равен 8%. Цеолиты согласно изобретению имеют узкую мономодальную гранулометрию, что обеспечивает однородность размера кристаллов и, следовательно, оптимальные характеристики, потому что контролируемые. Кроме того, цеолит согласно настоящему изобретению имеет степень кристалличности больше 88%, благоприятно больше 90%, предпочтительно больше 93%, более предпочтительно больше 95%. В настоящих описании и формуле изобретения гранулометрическое распределение определено анализом рентгенограмм СЭМ (сканирующая электронная микроскопия). Процесс анализа изображений,который позволяет определить распределение размера кристаллов, заключается в визуальном подсчете совокупности кристаллов, появляющейся на рентгенограмме СЭМ, содержащей по меньшей мере 100 кристаллов. Размер, запоминаемый для каждого кристалла, представляет собой размер наибольшего сечения указанного рассматриваемого кристалла. Операцию подсчета осуществляют по меньшей мере на 2 рентгенограммах, при этом результирующее гранулометрическое распределение представляет собой среднее арифметическое гранулометрических распределений, наблюдавшихся на каждой из рентгенограмм. Ширину пика и среднечисловой диаметр вычисляют согласно обычным методикам, известным специалистам в данной области, применяя статистические правила Гауссова распределения. Что касается степени кристалличности, ее определяют измерением объема по Дубинину, которое представляет собой оценку объема микропор, измеряемого по адсорбции азота при 77 К, отнесенного к фоязиту с объемом пор по Дубинину, равным 0,325 см 3/г, взятому в качестве стандарта со 100%-ной кристалличностью. Объем по Дубинину, описанный выше, вычисляют согласно соотношению Дубинина-Радушкевича(Dubinin-Radushkevich), такому как описанное Ловеллом с коллегами (Lowell et coll.) (Characterization ofPorous Solids and powders: Surface Area, Pore Size and Density, chapitre 9, "Micropore Analysis" pages 143145) и воспроизведенное ниже которое связывает объем V азота, адсорбированного в адсорбирующем материале, с относительным давлением Р/Р 0. Объем Дубинина представляет собой объем V0, максимальный объем паров азота, который можно сконденсировать в микропорах адсорбирующего материала. Он выражается в см 3 паров (азота) (приведенных к нормальным условиям) на грамм адсорбента. Перед измерением образец предварительно обрабатывают при 500 С в течение 12 ч в вакууме(Р 510-6 торр (или 6,710-4 Па. Измерение осуществляют затем на приборе типа ASAP 2010 М фирмыMicrometrics. Используемым адсорбируемым газом является азот. Чертеж изотермы выполняют при помощи таблицы давлений по меньшей мере из 35 точек в интервале от 0,01 до 1 Р/Р 0. Наносят на диаграмму величину log V в зависимости от (log Р/Р 0)2. Объем Дубинина получают исходя из ординаты начала прямой линейной регрессии точек, для которых (log Р/Р 0)2 находится в интервале от 1 до 2 (или 0,039 Р/Р 00,1). Ошибка измерения составляет 0,003. Согласно другому аспекту настоящее изобретение нацелено на способ получения цеолита LSX,причем указанный способ позволяет легче стабилизировать некоторые очень нестабильные цеолитные фазы, включая, когда реакцию проводят в статическом режиме (то есть в неперемешиваемой среде),улучшение количественных выходов синтеза и гарантию высокой степени кристалличности цеолитов. Кроме того, способ согласно изобретению позволяет эффективно контролировать гранулометрическое распределение кристаллов LSX. Кроме того, предлагаемый способ может быть легко перенесен в промышленный масштаб. Таким образом, объектом настоящего изобретения является способ получения цеолита типа LSX с атомным отношением Si/Al, меньше или равным 1,15, предпочтительно равным 10,05, в форме кристаллов, гранулометрическое распределение которых является мономодальным и находится в интервале от 0,1 до 10 мкм, предпочтительно от 0,1 до 4 мкм, более предпочтительно от 0,1 до 3 мкм, состариванием и кристаллизацией геля, молярный состав которого отвечает следующим условиям: отношение Na2O/(Na2O+K2O) от 0,75 до 1, предпочтительно от 0,75 до 0,8; отношение H2O/Al2O3 от 60 до 85, предпочтительно от 65 до 80, более предпочтительно от 70 до 80; отношение SiO2/Al2O3 от 1,8 до 2,2; отношение (Na2O+K2O)/Al2O3 от 4,8 до 6, предпочтительно от 5 до 5,5. Способ согласно изобретению позволяет получать кристаллы цеолита, типа фоязита LSX, хорошо определенной однородной формы, то есть, по существу, свободных от агломератов неопределенной формы, гранулометрическое распределение которых является мономодальным с шириной пика (2) меньше 8, предпочтительно меньше 6, более предпочтительно меньше 4, совершенно предпочтительно меньше 2. Согласно совершенно предпочтительному способу осуществления 80% кристаллов этого мономодального гранулометрического распределения находятся в интервале от 1 до 4 мкм, предпочтительно от 1 до 3 мкм. Гранулометрическое распределение определено методом подсчета СЭМ (МЕВ), как указано перед этим. Кроме того, способ согласно изобретению позволяет получить количественные выходы кристаллизации, или, по меньшей мере, квазиколичественные, по сравнению с выходами, получаемыми другими способами синтеза, известными специалистам в данной области, будь они осуществлены в статической или перемешиваемой среде. В то же время, способ согласно изобретению может быть легко перенесен в промышленный масштаб, как указано выше, в частности, из-за характеристик, описанных ниже. Итак, в способе согласно настоящему изобретению сначала осуществляют смешивание водного раствора алюмината(ов) щелочного(ых) металла(ов) с источником диоксида кремния, предпочтительно коллоидным диоксидом кремния или раствором силиката(ов) щелочного металла(ов), и гидроксидом натрия и гидроксидом калия вплоть до остудневания образующейся смеси. Это первоначальное смешивание осуществляют согласно обычным методикам, известным специалистам в данной области, с растворами подходящих исходных веществ, известных в данной области,если только будут соблюдаться молярные отношения, указанные выше и напоминаемые ниже: отношение Na2O/(Na2O+K2O) от 0,75 до 1, предпочтительно от 0,7 5 до 0,8; отношение H2O/Al2O3 от 60 до 85, предпочтительно от 65 до 80, более предпочтительно от 70 до 80; отношение SiO2/Al2O3 от 1,8 до 2,2; отношение (Na2O+K2O)/Al2O3 от 4,8 до 6, предпочтительно от 5 до 5,5. Порядок введения различных исходных веществ маловажен; можно вводить в реактор синтеза раствор алюмината(ов) щелочного (ых) металла(ов), затем источник диоксида кремния. Согласно одному варианту в реактор вводят источник диоксида кремния, затем добавляют раствор алюмината(ов) щелочного(ых) металла(ов). Согласно другому варианту источник диоксида кремния и раствор алюмината(ов) щелочного(ых) металла(ов) вводят в реактор одновременно. Раствор гидроксида калия может быть введен как в источник диоксида кремния, так и в раствор алюмината(ов) щелочного(ых) металла(ов), или одновременно в источник диоксида кремния и в раствор алюмината(ов) щелочного(ых) металла(ов). В одном из вариантов осуществления в исходную смесь, необязательно, можно вводить затравку. Когда она присутствует перед введением в реакционную среду, ее предпочтительно предварительно смешивают с раствором алюмината(ов) щелочного(ых) металла(ов) и/или источником диоксида кремния. В одном из вариантов затравка может быть введена в реакционную среду во время гелеобразования и/или в начале стадии старения геля. Предпочтительно затравку выбирают среди затравок, обычно используемых в данной области, например среди цеолитов, глин и зародышеобразующих растворов на основе диоксида кремния и оксида алюминия, будь или не будь они в форме геля. Обычно затравку добавляют в количестве, находящемся в интервале от 0,01 до 1,5 мас.%, предпочтительно от 0,01 до 1 мас.% по отношению к массе исходной смеси. Смешивание различных указанных исходных веществ supra должно давать возможность как можно более гомогенного смешивания, и с этой целью выгодно использовать подходящие смесители, известные в данной области, такие как, например, дефлокулирующая турбина или архимедов винт. Для получения гомогенного геля может быть использован любой другой тип мешалки/смесителя. После смешивания различных исходных веществ, возможно, в присутствии одной или нескольких затравок, образуется гель (гелеобразование), который в таком случае вводят в стадию старения. По способу согласно изобретению старение проводят при перемешивании, обычно при сильном перемешивании, со степенью сдвига больше 25 с-1, предпочтительно больше 50 с-1, более предпочтительно больше 100 с-1, совершенно предпочтительно больше 125 с-1. Это перемешивание может быть осуществлено любым средством, известным самим по себе, разумеется, что степень сдвига, указанная выше, будет соблюдена. Согласно предпочтительному способу осуществления перемешивание обеспечивается посредством осевой и/или радиальной мешалки, предпочтительно выбранной среди винтовой мешалки, лопастной мешалки, например, типа "импеллер" или мешалки с искривленными лопастями, и архимедова винта. Предпочтительно перемешивание обеспечивается архимедовым винтом, как описано, например, в европейской заявке на патент ЕР-А-0818048. Было замечено, что перемешивание со степенью сдвига больше 25 с-1, предпочтительно больше 50-1 с , более предпочтительно больше 100 с-1, совершенно предпочтительно больше 125 с-1 создает возможность оптимального старения геля и получения цеолита с желаемыми характеристиками. Не существует рекомендуемого верхнего предела для степени сдвига, если он не предписывается механическими характеристиками используемой мешалки. Перемешивание во время старения позволяет, в частности, сгладить неудобства, обычно встречающиеся во время обычных синтезов цеолитов, в частности фоязитов X с низким содержанием диоксида кремния, в частности, когда стадию старения осуществляют в статическом режиме. В самом деле, во время синтеза цеолитов в статической среде зародыши кристаллизации появляются в среде синтеза случайным образом, то есть в непредвиденных местах и в различные моменты времени, что приводит к широким и мало воспроизводимым гранулометрическим распределениям и присутствию нескольких промежуточных кристаллических или аморфных фаз. Старение геля, определенное выше, проводят обычно при температуре, находящейся в интервале от 0 до 80 С, предпочтительно от 30 до 70 С. Температура ниже 0 С может нежелательным образом замедлить стадию старения, что могло бы отрицательно повлиять на рентабельность. Температура выше 80 С может быть рассмотрена, но она будет приводить к крайне высоким издержкам производства. Таким образом, старение геля благоприятно проводят при предпочтительной температуре, находящейся в интервале от 30 до 70 С в течение времени, находящегося в интервале от 0,5 до 40 ч, предпочтительно от 5 до 30 ч, более предпочтительно от 10 до 24 ч. После этой стадии старения реакционную среду вводят в стадию кристаллизации. Предпочтительно ее проводят при температуре, находящейся в интервале от 50 до 100 С, в течение времени, находящегося в интервале от 0,5 до 10 ч, предпочтительно от 1 до 5 ч. Кристаллизация может быть осуществлена в статическом режиме или при перемешивании. Когда кристаллизацию проводят при перемешивании, она может быть любого типа и предпочтительно со степенью сдвига больше 25 с-1, предпочтительно больше 50 с-1, более предпочтительно больше 100 с-1, совершенно предпочтительно больше 125 с-1. Например, перемешивание кристаллизующейся среды проводят в тех же самых условиях перемешивания (мешалка, степень сдвига), что условия, использованные на стадии старения. Способ согласно изобретению обладает тем преимуществом, что значительно уменьшает общую продолжительность процесса промышленного изготовления со старениями в интервале температур от 0 до 80 С, предпочтительно от 30 до 70 С, приблизительно развивающимися в промежутки времени от 0,5 до 40 ч и кристаллизациями при 50-100 С, длящимися от 0,5 до 10 ч. Возможны различные комбинации вариантов стадий старения и кристаллизации, определенных выше, и все эти варианты принадлежат настоящему изобретению. По окончании кристаллизации полученный цеолит выделяют согласно обычным методикам, известным специалистам в данной области, таким как фильтрование, промывка, сушка и другие. В противоположность различным известным способам существующего уровня техники, способ согласно настоящему изобретению в целом обладает в качестве другого преимущества способностью быть осуществленным при атмосферном давлении и с более короткими временами, в частности кристаллизации, давая, таким образом, возможность синтеза цеолита LSX с контролируемыми кристалличностью и гранулометрией. Теперь настоящее изобретение будет описано при помощи примеров, следующих ниже, которые имеют целью проиллюстрировать некоторые способы осуществления изобретения, однако, без ограничения объема патентной охраны указанного изобретения, такого как заявленный в прилагаемых пунктах формулы изобретения. Пример 1. Синтез цеолита LSX в лабораторном масштабе. Стадия а. Получение геля. 1. Раствор 1 алюмината натрия и калия: вода деминерализованная: 800 г; гидроксид натрия (чистота 99%): 420 г; гидроксид калия (чистота по K2O: 85%): 255 г. Этот раствор доводили до 115 С, затем добавляли 240 г гидроксида алюминия. 2. Раствор 2 силиката натрия: вода деминерализованная: 620 г; силикат натрия: 710 г. В реакторе объемом 3 л растворы 1 и 2 смешивали посредством дефлоккулирующей турбины в течение 5 мин при 2000 об/мин с получением гомогенного геля. Этот состав соответствует следующей стехиометрии: 3,95 Na2O:1,26 K2O:2 SiO2:1 Al2O3:77,4 H2O. После смешивания реагентов и гелеобразования гель затем состаривали 18 ч при 50 С, затем осуществляли кристаллизацию в течение 4 ч при 95 С, при этом старение и кристаллизацию осуществляли в тех же самых условиях перемешивания, которые изменяли, как описано в таблице, следующей ниже. В варианте кристаллизацию осуществляли в разных условиях перемешивания (более высокая или более низкая степень сдвига), даже в статических условиях (без перемешивания, нулевая степень сдвига). Кристаллы, полученные после фильтрования, промывки и сушки, идентифицировали методом рентгенодифракционного анализа как цеолит типа фоязита. Химический анализ твердого вещества дал отношение Si/Al=1,01. Полученные результаты (см. табл. 1) выражены в величинах кристалличности, измеренных по их объему Дубинина (Dubinin), который представляет собой оценку объема микропор, измеренного по адсорбции азота при 77 К, отнесенного к объему пор LSX, взятого в качестве стандарта с кристаллично-5 018094: скорость и степень сдвига для стадии старения, при этом стадию кристаллизации осуществляли в статическом режиме (без перемешивания, нулевая степень сдвига) Констатируют, что при идентичных условиях старения и кристаллизации переход от синтеза в статической среде к среде, перемешиваемой при помощи мешалки типа "импеллер" или архимедова винта,не вызывает реальной потери кристалличности. Применение архимедова винта в качестве инструмента для смешения позволяет получить порошок с очень хорошей кристалличностью (больше 95%), даже при высокой степени сдвига. Анализ полученного продукта методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) (МЕВ) позволяет определить гранулометрическое распределение кристаллов и измерить среднечисловой диаметр. Результаты представлены в табл. 2, следующей ниже. Таблица 2: скорость и степень сдвига для стадии старения, при этом стадию кристаллизации осуществляли в статическом режиме (без перемешивания, нулевая степень сдвига) Констатируют, что переход от статической среды во время старения и кристаллизации к среде, перемешиваемой во время тех же самых стадий, позволяет получить кристаллы цеолита с более узким мономодальным гауссовым гранулометрическим распределением и среднечисловым диаметром меньше 4 мкм при степенях сдвига больше 25 с-1. Пример 2. Синтез с помощью затравки типа LSX. Воспроизводили условия предыдущего примера 1 за исключением того, что непосредственно перед операцией смешивания в реакторе объемом 3 л к раствору 1 алюмината добавляли определенный процент порошка LSX (массовое процентное содержание безводного продукта по отношению к общей массе исходного геля). Добавление осуществляли при перемешивании с разными степенями сдвига, как указано в таблице, следующей ниже. Констатировали, что добавление порошка цеолита LSX в качестве затравки в массовом количестве меньше 1% позволяет получить цеолит LSX очень высокой чистоты при степенях сдвига больше 25 с-1. Результаты по кристалличности и гранулометрическому распределению представлены в следующих табл. 3 и 4. Пример 3. Синтез цеолита LSX в промышленном масштабе. Реагенты готовили как в примере 1, причем цифры, выраженные ранее в граммах, теперь выражены в килограммах. Использовали реактор объемом 3 м 3, снабженный архимедовым винтом. В таком случае процесс синтеза проводили в тех же самых условиях (степень сдвига, температура,продолжительность), что условия, изложенные в примере 1. Полученный цеолит обладал характеристиками, полностью подобными характеристикам, полученным в примере 1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Цеолит типа LSX с атомным отношением Si/Al, меньше или равным 1,15, в форме кристаллов,для которых: гранулометрическое распределение, определенное методом счета СЭМ (МЕВ), является мономодальным с шириной пика (2) меньше 8 и среднечисловой диаметр (d50), измеренный методом сканирующей электронной микроскопии,больше 0,1 и меньше 10 мкм. 2. Цеолит по п.1, степень кристалличности которого больше 88%, предпочтительно больше 93%,более предпочтительно больше 95%. 3. Цеолит по п.1, в котором атомное отношение Si/Al равно 10,05. 4. Цеолит по п.1, в котором гранулометрическое распределение, определенное методом счета СЭМ(МЕВ), является мономодальным с шириной пика (2) меньше 6, более предпочтительно меньше 4, совершенно предпочтительно меньше 2. 5. Цеолит по п.1, в котором среднечисловой диаметр (d50), измеренный методом сканирующей электронной микроскопии, составляет меньше 4 мкм, более предпочтительно меньше 3 мкм. 6. Способ получения цеолита типа LSX по любому из пп.1-5, содержащий по меньшей мере а) одну стадию старения при перемешивании и б) одну стадию кристаллизации, возможно при перемешивании,геля, молярный состав которого отвечает следующим условиям: отношение Na2O/(Na2O+K2O) от 0,75 до 1; отношение H2O/Al2O3 от 60 до 85; отношение SiO2/Al2O3 от 1,8 до 2,2; отношение (Na2O+K2O)/Al2O3 от 4,8 до 6. 7. Способ получения цеолита типа LSX по п.6, где отношение Na2O/(Na2O+K2O) составляет от 0,75 до 0,8. 8. Способ получения цеолита типа LSX по п.6, где отношение H2O/Al2O3 составляет от 65 до 80, более предпочтительно от 70 до 80. 9. Способ получения цеолита типа LSX по п.6, где отношение (Na2O+K2O)/Al2O3 от 4,8 до 6, предпочтительно от 5 до 5,5. 10. Способ по любому из пп.6-9 синтеза цеолита LSX, имеющего степень кристалличности больше 88%, предпочтительно больше 93%, более предпочтительно больше 95%. 11. Способ по п.6, отличающийся тем, что гель состаривают при перемешивании со степенью сдвига больше 25 с-1, предпочтительно больше 50 с-1, более предпочтительно больше 100 с-1, совершенно предпочтительно больше 125 с-1. 12. Способ по одному из пп.6-11, в котором перемешивание обеспечивают при помощи осевой и/или радиальной мешалки, предпочтительно выбранной среди винтовой мешалки, импеллера и архимедова винта, предпочтительно архимедова винта. 13. Способ по любому из пп.6-12, в котором старение проводят при температуре, находящейся в интервале от 0 до 80 С, предпочтительно от 30 до 70 С. 14. Способ по одному из пп.6-13, содержащий следующие стадии:a) смешивание раствора алюмината(ов) щелочного(ых) металла(ов) с источником диоксида кремния, предпочтительно коллоидным диоксидом кремния или раствором силиката(ов) щелочного(ых) металла(ов), и гидроксидом натрия и гидроксидом калия вплоть до остудневания полученной смеси,b) состаривание указанного геля при перемешивании при температуре, находящейся в интервале от 0 до 80 С, предпочтительно от 30 до 70 С, в течение времени, находящегося в интервале от 0,5 до 40 ч,предпочтительно от 5 до 30 ч, более предпочтительно от 10 до 24 ч.c) кристаллизация, возможно при перемешивании, при температуре, находящейся в интервале от 50 до 100 С, в течение времени, находящегося в интервале от 0,5 до 10 ч, предпочтительно от 1 до 5 ч. 15. Способ по п.14, в котором кристаллизацию проводят при перемешивании предпочтительно со степенью сдвига больше 25 с-1, предпочтительно больше 50 с-1, более предпочтительно больше 100 с-1,совершенно предпочтительно больше 125 с-1. 16. Способ по любому из пп.14 или 15, в котором кристаллизацию проводят в тех же самых условиях перемешивания, что условия старения по п.6. 17. Способ по любому из пп.14-16, в котором затравку в количестве, находящемся в интервале от 0,01 до 1,5 мас.% по отношению к массе исходной смеси, добавляют по частям или целиком на одной или нескольких из следующих стадий указанного способа: в смесь стадии а); во время гелеобразования и/или в начале старения. 18. Способ по любому из пп.14-17, в котором затравка выбрана среди цеолитов, глин и зародышеобразующих растворов на основе диоксида кремния и оксида алюминия.

МПК / Метки

МПК: C01B 39/22, B01J 20/18

Метки: цеолит, типа

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/9-18094-ceolit-tipa-lsx.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Цеолит типа lsx</a>

Похожие патенты