[go: up one dir, main page]

RU2374178C1 - Method of producing type y high-silica zeolite - Google Patents

Method of producing type y high-silica zeolite Download PDF

Info

Publication number
RU2374178C1
RU2374178C1 RU2008139567/15A RU2008139567A RU2374178C1 RU 2374178 C1 RU2374178 C1 RU 2374178C1 RU 2008139567/15 A RU2008139567/15 A RU 2008139567/15A RU 2008139567 A RU2008139567 A RU 2008139567A RU 2374178 C1 RU2374178 C1 RU 2374178C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zeolite
solution
treatment
heat treatment
cycle
Prior art date
Application number
RU2008139567/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Константинович Смирнов (RU)
Владимир Константинович Смирнов
Капитолина Николаевна Ирисова (RU)
Капитолина Николаевна Ирисова
Андрей Сергеевич Кузнецов (RU)
Андрей Сергеевич Кузнецов
Олег Васильевич Барсуков (RU)
Олег Васильевич Барсуков
Original Assignee
ООО "Компания Катахим"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ООО "Компания Катахим" filed Critical ООО "Компания Катахим"
Priority to RU2008139567/15A priority Critical patent/RU2374178C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2374178C1 publication Critical patent/RU2374178C1/en

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to synthesis of zeolites. The method of producing type Y high-silica zeolite, characterised by high degree of crystallinity, involves ion exchange cycles in an ammonium salt solution with subsequent thermal treatment of the obtained ammonium form. Preferably starting from the second cycle, thermal treatment is carried out in the presence of water vapour. Type Y high-silica zeolite can further be subjected to treatment with mineral or organic acid thereby obtaining H-form, or treatment with a solution of the corresponding metal salt, obtaining the given cationic form of zeolite.
EFFECT: increased crystallinity of zeolite with silica modulus of not less than 12.
4 cl, 2 tbl, 12 ex

Description

Высококремнистые низкощелочные цеолиты типа Y применяются в качестве компонентов высокоэффективных катализаторов крекинга [J.Scherzer, «Octane-enhancing zeolite FCC catalysts: scientific and technical aspects». Marcel Dekker, NewYork, 1990] и гидрокрекинга [R.Bezman, «Relationship between zeolite framework composition and hydrocracking catalyst performance». Catalysis Today, 1992, V.13, p.143]. При этом к цеолиту типа Y предъявляются жесткие требования по активности, селективности и стабильности в условиях высокотемпературного крекинга остаточных фракций с частой периодической окислительной регенерацией. Цеолит типа Y как компонент катализаторов описывается показателями химического состава, а именно низким содержанием остаточного оксида натрия и высоким силикатным модулем (М - мольным отношением SiO2/Al2O3), которые характеризуют активность и селективность в целевом процессе, а также термическую и термопаровую стабильность при эксплуатации. В практике промышленного применения катализаторов, содержащих цеолит типа Y, не менее важен показатель механической прочности, который определяется размером кристаллитов и степенью кристалличности, то есть фактическим содержанием целевой окристаллизованной фазы в используемом материале.High-silicon, low-alkaline type Y zeolites are used as components of high-performance cracking catalysts [J. Scherzer, “Octane-enhancing zeolite FCC catalysts: scientific and technical aspects”. Marcel Dekker, New York, 1990] and hydrocracking [R. Bezman, “Relationship between zeolite framework composition and hydrocracking catalyst performance”. Catalysis Today, 1992, V.13, p. 143]. At the same time, strict requirements are imposed on type Y zeolite for activity, selectivity, and stability under conditions of high-temperature cracking of residual fractions with frequent periodic oxidative regeneration. Zeolite type Y as a component of catalysts is described by chemical composition indicators, namely, low content of residual sodium oxide and high silicate modulus (M - molar ratio SiO 2 / Al 2 O 3 ), which characterize the activity and selectivity in the target process, as well as thermal and thermocouple stability during operation. In the practice of industrial use of catalysts containing type Y zeolite, an indicator of mechanical strength, which is determined by the size of crystallites and the degree of crystallinity, i.e., the actual content of the target crystallized phase in the material used, is no less important.

Известны технические решения по получению цеолита типа Y с повышенным модулем (М≥6,0) прямым синтезом [пат. РФ №2090502, пат. РФ №2151739]. Авторы считают, что цеолит типа Y по этому способу обладает повышенной стабильностью по сравнению с материалом, имеющим модуль М=4,5-5,2. Однако процесс кристаллизации материала с модулем М>6,0 занимает длительное время и ведет к крупным кристаллам цеолита, что приводит к необходимости его измельчения перед вводом в катализатор. К тому же остается необходимость в постсинтетической обработке цеолита для получения материала с пониженным содержанием натрия и модулем М>10, требуемым для получения высокоэффективных катализаторов крекинга.Known technical solutions for producing zeolite type Y with an increased module (M≥6.0) direct synthesis [US Pat. RF №2090502, US Pat. RF №2151739]. The authors believe that type Y zeolite by this method has increased stability compared to a material having a module M = 4.5-5.2. However, the process of crystallization of the material with the module M> 6.0 takes a long time and leads to large crystals of zeolite, which leads to the need for grinding before entering into the catalyst. In addition, there remains a need for postsynthetic processing of the zeolite to obtain a material with a low sodium content and a modulus of M> 10, required to obtain highly efficient cracking catalysts.

Известен целый ряд технических решений по получению низкощелочных высокомодульных цеолитов типа Y, которые условно можно разделить на три основные направления:A number of technical solutions are known for producing low-alkali high-modulus zeolites of type Y, which can conditionally be divided into three main areas:

1) термическая или термопаровая обработка цеолита типа Y с предварительным глубоким замещением ионов Na+ на NH4+;1) thermal or thermocouple treatment of type Y zeolite with preliminary deep substitution of Na + ions for NH 4 + ;

2) комбинирование последовательности термопаровой обработки и воздействия водных растворов кислот или комплексообразующих агентов на предварительно стабилизированный по п.1. цеолит;2) a combination of a thermocouple treatment sequence and the effect of aqueous solutions of acids or complexing agents on pre-stabilized according to claim 1. zeolite;

3) методы, основанные на изоморфном замещении атомов алюминия кремнием посредством обработки низкощелочного цеолита Y раствором гексафторосиликата аммония или газообразным тетрахлорсиланом.3) methods based on the isomorphic substitution of aluminum atoms by silicon by treating the low alkaline zeolite Y with a solution of ammonium hexafluorosilicate or gaseous tetrachlorosilane.

Первая группа методов основана на деалюминировании и, как следствие, частичном разрушении структуры цеолита Y в результате термообработок. Показано, что ключевым условием термообработки является наличие водяного пара, в отсутствие которого образцы обладают более низкими степенями деалюминирования и кристалличности [пат. США №3929672]. Обнаружено, что в вышеуказанных условиях образующиеся в результате деалюминирования вакансии кристаллической решетки могут быть частично «залечены» за счет встраивания в них внеструктурных атомов кремния. Эти эффекты выражаются в уменьшении параметра элементарной ячейки цеолита Y [D.W.Breck, Е.М.Flanigen, Molecular Sieves, Society of Chemical Industry, London, 1968, p.47].The first group of methods is based on dealumination and, as a result, partial destruction of the structure of zeolite Y as a result of heat treatments. It is shown that the key condition for heat treatment is the presence of water vapor, in the absence of which the samples have lower degrees of dealumination and crystallinity [US Pat. US No. 3929672]. It was found that under the above conditions, the crystal lattice vacancies formed as a result of dealumination can be partially “cured” by incorporating extrastructural silicon atoms into them. These effects are expressed in a decrease in the unit cell parameter of zeolite Y [D.W. Breck, E. M. Fligenigen, Molecular Sieves, Society of Chemical Industry, London, 1968, p. 47].

Общим недостатком рассматриваемых способов является низкая кристалличность получаемого цеолита, а также необходимость специализированного оборудования (вращающиеся печи, печи с кипящим слоем), которое рентабельно только при очень больших объемах переработки.A common disadvantage of the considered methods is the low crystallinity of the obtained zeolite, as well as the need for specialized equipment (rotary kilns, fluidized bed furnaces), which is cost-effective only for very large volumes of processing.

Известны способы получения низкощелочного цеолита типа Y путем повторения двух-четырехкратного ионного обмена катионов натрия на аммоний с последующей термообработкой [пат. США №3293192, №3374056, №3375065]. Полученные материалы имеют силикатный модуль М=5,6-6,2, содержат менее 1,0 мас.% Na2O и характеризуются повышенной термической и гидротермической стабильностью (ультрастабильная форма цеолита Y - USY). Недостатком такого способа получения низкощелочного цеолита является низкая кристалличность продукта, а также большой объем неутилизируемых фильтратов после обменов, что ограничивает его использование в промышленном масштабе и увеличивает цену конечного продукта.Known methods for producing low-alkaline zeolite type Y by repeating two to four times the ion exchange of sodium cations for ammonium, followed by heat treatment [US Pat. USA No. 3293192, No. 3374056, No. 3375065]. The resulting materials have a silicate module of M = 5.6-6.2, contain less than 1.0 wt.% Na 2 O and are characterized by increased thermal and hydrothermal stability (ultrastable form of zeolite Y - USY). The disadvantage of this method of producing a low alkaline zeolite is the low crystallinity of the product, as well as the large volume of non-utilizable filtrates after exchanges, which limits its use on an industrial scale and increases the price of the final product.

Известно техническое решение по получению высокостабильного материала с модулем М=6,3-15,5 и степенью кристалличности более 56% путем термопаровой обработки частично декатионированного на ионы NH4+ цеолита Y и последующего ионного обмена полученного материала с целью удаления остаточного натрия до уровня 0,3 мас.% [пат. США №3929672]. Недостатком этого способа является низкая кристалличность продукта, а также отсутствие информации о генезисе исходного материала с содержанием Na2O менее 3,0 мас.%.A technical solution is known for producing a highly stable material with a modulus of M = 6.3-15.5 and a degree of crystallinity of more than 56% by thermocouple treatment of partially zeolite Y partially decionated to NH 4 + ions and subsequent ion exchange of the resulting material in order to remove residual sodium to level 0 3 wt.% [US Pat. US No. 3929672]. The disadvantage of this method is the low crystallinity of the product, as well as the lack of information about the genesis of the starting material with a Na 2 O content of less than 3.0 wt.%.

Известен способ получения цеолита типа Y как компонента катализатора крекинга путем двух обменов натрия в составе цеолита с размером частиц менее 0,8 мкм на аммоний и редкоземельные элементы (РЗЭ), прокаливанием при температуре 500-550°С в атмосфере водяного пара и третьего обмена на РЗЭ [пат. РФ №2127632]. Недостатком этого способа является его низкая эффективность в процессе стабилизации цеолита: силикатный модуль цеолита возрастает от 4,8 до 5,2. Вследствие этого катализатор имеет низкую активность и стабильность.A known method of producing zeolite type Y as a component of a cracking catalyst by two exchanges of sodium in a zeolite with a particle size of less than 0.8 microns for ammonium and rare earth elements (REE), calcining at a temperature of 500-550 ° C in an atmosphere of water vapor and a third exchange for REE [US Pat. RF №2127632]. The disadvantage of this method is its low efficiency in the process of stabilization of the zeolite: the silicate module of the zeolite increases from 4.8 to 5.2. As a result, the catalyst has low activity and stability.

Общим недостатком способов деалюминирования цеолита Y путем прямой обработки водными растворами кислот является частичное разрушение его каркаса, то есть уменьшение степени кристалличности.A common drawback of methods for dealumination of zeolite Y by direct treatment with aqueous solutions of acids is the partial destruction of its framework, that is, a decrease in the degree of crystallinity.

Авторами [пат. США №4840930] предложен способ увеличения кислотостойкости цеолита Y путем термообработки его декатионированной формы (содержание Na2O Authors [US Pat. US No. 4840930] a method for increasing the acid resistance of zeolite Y by heat treatment of its decationized form (content of Na 2 O

0,5 мас.%) в атмосфере водяного пара в режимах линейного подъема температуры со скоростями 0,2-5°С/мин в интервале 200-800°С. Ключевой стадией термопаровой обработки по этому способу является медленный нагрев (0,25°С/мин) в интервале температур от 500 до 650°С. Образующиеся при соблюдении вышеуказанного условия образцы обладают низкой степенью кристалличности (~60%), которая незначительно увеличивается при обработке 0,1 М раствором соляной кислоты. Кроме того, для реализации этого способа нужны специальные прокалочные аппараты, способные проводить нагрев в режиме линейного подъема температуры с невысокой скоростью.0.5 wt.%) In the atmosphere of water vapor in the modes of linear temperature rise with speeds of 0.2-5 ° C / min in the range of 200-800 ° C. The key stage of thermocouple processing by this method is slow heating (0.25 ° C / min) in the temperature range from 500 to 650 ° C. Samples formed under the above conditions have a low degree of crystallinity (~ 60%), which increases slightly when treated with a 0.1 M hydrochloric acid solution. In addition, for the implementation of this method, special calcination apparatuses are required that are capable of heating in the mode of linear temperature rise at a low speed.

В перечисленных выше аналогах отсутствуют расходные показатели растворов солей и кислот, а также промывной воды, что приводит к непредвиденным расходам сырья.In the above analogues there are no consumable indicators of solutions of salts and acids, as well as washing water, which leads to unforeseen consumption of raw materials.

Еще одна группа методов получения высококремнистых цеолитов типа Y основана на изоморфном замещении атомов алюминия на кремний. Так, например, известен способ модифицирования цеолита Y путем продувки его натриевой формы газообразным SiCl4 при температуре 200-450°С с последующей отмывкой [пат. США №4273753]. Этот способ, кроме экзотичности и экологической опасности газообразного реагента, для своей реализации в сколько-нибудь заметном объеме требует специализированного оборудования. Аналогичными недостатками обладает (NH4)2SiF6, применение которого ограничено высокой коррозирующей способностью соединений фтора.Another group of methods for producing high-silicon zeolites of type Y is based on the isomorphic substitution of aluminum atoms for silicon. So, for example, there is a method of modifying zeolite Y by purging its sodium form with gaseous SiCl 4 at a temperature of 200-450 ° C, followed by washing [US Pat. US No. 4,273,753]. This method, in addition to the exotic and environmental hazards of the gaseous reagent, for its implementation in any noticeable amount requires specialized equipment. (NH 4 ) 2 SiF 6 possesses similar disadvantages, the use of which is limited by the high corrosivity of fluorine compounds.

Известен способ получения низкощелочного цеолита типа Y путем ионных обменов в растворе сульфата аммония с концентрацией 0,15-1,0 М при отношении объем раствора/масса цеолита 9-60 при температуре 100°С, отмывки, сушки и прокаливания при температуре 204-816°С, осуществляемый по схеме: 2 обмена → прокаливание → 2 обмена → прокаливание [пат. США №3402996].A known method of producing a low alkaline zeolite of type Y by ion exchange in a solution of ammonium sulfate with a concentration of 0.15-1.0 M with a ratio of solution volume / mass of zeolite 9-60 at a temperature of 100 ° C, washing, drying and calcining at a temperature of 204-816 ° C, carried out according to the scheme: 2 exchanges → calcination → 2 exchanges → calcination [US Pat. US No. 3402996].

Недостатками способа являются низкая кристалличность цеолита - продукта обработки, а также низкая технологичность способа вследствие большого расхода ХОВ на приготовление растворов и отмывку, а также большие потери реагентов из-за отсутствия утилизации отработанных растворов.The disadvantages of the method are the low crystallinity of the zeolite - the processing product, as well as the low processability of the method due to the high consumption of HOW for the preparation of solutions and washing, as well as large losses of reagents due to the lack of disposal of spent solutions.

Известен способ получения стабилизированных цеолитов типа фожазит, описываемых формулой (xR2O:yM2nO):Al2O3:(3,5-7)SiO2:zH2O, где x=0,1-0,3; R - щелочной металл; y=0-0,9; М-Н+; n - валентность; z=0-9 путем ионных обменов с органическими и минеральными кислотами при рН>4 и с солями аммония в отношении объем раствора/ масса цеолита 9-60 в интервале температур 25-150°С в течение 0,1-24 ч до содержания Na2O 1-4 мас.%; фильтрации, промывки и прокаливания при температуре Т=[670+(33-133)]°С [пат. США №3449070]. Возможна последующая обработка солей редкоземельных элементов (РЗЭ).A known method of producing stabilized zeolites of the faujasite type, described by the formula (xR 2 O: yM 2n O): Al 2 O 3 : (3,5-7) SiO 2 : zH 2 O, where x = 0.1-0.3; R is an alkali metal; y = 0-0.9; M-H + ; n is the valency; z = 0-9 by ion exchange with organic and mineral acids at pH> 4 and with ammonium salts in the ratio of solution volume / mass of zeolite 9-60 in the temperature range 25-150 ° C for 0.1-24 hours to Na content 2 O 1-4 wt.%; filtering, washing and calcining at a temperature of T = [670+ (33-133)] ° C [US Pat. US No. 3449070]. Subsequent treatment of salts of rare earth elements (REE) is possible.

Недостатками способа являются низкая степень кристалличности и низкий модуль получаемого цеолита, а также низкий уровень оптимизации технологических параметров как стадии обменов, так и стадии термических обработок.The disadvantages of the method are the low crystallinity and low modulus of the obtained zeolite, as well as the low level of optimization of technological parameters of both the exchange stage and the heat treatment stage.

Известен способ получения высококремнистого цеолита сочетанием термопаровой обработки при температуре 538-648°С в течение 0,5-8 ч и обработки в растворе азотной кислоты с концентрацией более 0,2 М при температуре 60-120°С в течение 0,5-8 ч [пат. США №5534135], повторяемых трижды.A known method of producing high-silicon zeolite by combining thermocouple treatment at a temperature of 538-648 ° C for 0.5-8 hours and processing in a solution of nitric acid with a concentration of more than 0.2 M at a temperature of 60-120 ° C for 0.5-8 h [US Pat. US No. 5534135], repeated three times.

Недостатками известного способа являются низкая кристалличность получаемого цеолита, а также отсутствие технологически важных сведений о жидкофазной обработке: отношение объем раствора кислоты/масса цеолита; расход воды на отмывку.The disadvantages of this method are the low crystallinity of the obtained zeolite, as well as the absence of technologically important information about the liquid-phase processing: the ratio of the volume of the acid solution / mass of the zeolite; water consumption for washing.

Метод получения высококремнистого цеолита типа фожазита [пат. США №6054113] состоит в обработке исходного цеолита с силикатным модулем М≥8 в растворе солей аммония и минеральных кислот и прокаливании в атмосфере пара при температуре 482-816°С с последующей экстракцией части избыточного металла.The method of obtaining high-silicon zeolite type faujasite [US Pat. US No. 6054113] consists in processing the initial zeolite with a silicate module M≥8 in a solution of ammonium salts and mineral acids and calcining in a steam atmosphere at a temperature of 482-816 ° C, followed by extraction of part of the excess metal.

Недостатками метода являются, во-первых, необходимость производства весьма специфического исходного цеолита с использованием органического темплата, во-вторых низкая степень кристалличности продукта, а также большие энергозатраты вследствие весьма высоких температур на стадии термопаровой обработки.The disadvantages of the method are, firstly, the need to produce a very specific source of zeolite using an organic template, secondly, a low crystallinity of the product, as well as high energy costs due to the very high temperatures at the stage of thermocouple processing.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению является совокупность способов получения высококремнистого цеолита типа Y на примере цеолитов с исходным силикатным М=3,5-7,1 многократными ионными обменами в растворе аммонийной соли с концентрацией 0,38-1,5 М с отмывкой от анионов до содержания оксида натрия 0,2-1,0 мас.% с промежуточной термической и/или термопаровой обработкой при температурах 540-850°С и обработкой 3 М раствором HNO3 или 0,1 М раствором НС1 при рН<2 [Н.С.Козлов, И.И.Урбанович, М.Ф.Русак. Ультрастабильные цеолиты. Минск, «Наука и техника», 1979, с. 8-17].The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed technical solution is a set of methods for producing high-silicon zeolite type Y using zeolites with the initial silicate M = 3.5-7.1 multiple ion exchanges in a solution of ammonium salt with a concentration of 0.38-1, 5 M with washing from anions to the content of sodium oxide 0.2-1.0 wt.% With intermediate heat and / or thermocouple treatment at temperatures of 540-850 ° C and treatment with 3 M HNO 3 solution or 0.1 M HC1 solution at pH <2 [N.S. Kozlov, I.I. Urbanovich, M.F. Rusa . Ultrastable zeolites. Minsk, "Science and Technology", 1979, p. 8-17].

Недостатком известного способа является низкая кристалличность получаемых цеолитов, то есть низкий выход целевого продукта - высококремнистого цеолита Y, вследствие высокой скорости удаления из каркаса атомов алюминия и низкой скорости «залечивания» образующихся при этом вакансий. Кроме того, технологические параметры известного способа не оптимизированы ни по концентрации растворов, ни по времени обработки, что не позволяет использовать их в реальном производстве.The disadvantage of this method is the low crystallinity of the obtained zeolites, that is, a low yield of the target product - high-silica zeolite Y, due to the high rate of removal of aluminum atoms from the framework and the low rate of “healing” of the vacancies formed in this process. In addition, the technological parameters of the known method are not optimized either in the concentration of solutions or in the processing time, which does not allow their use in real production.

Целью предлагаемого технического решения является получение высококремнистого цеолита типа Y с кристалличностью не менее 85% при силикатном модуле не менее 12,0.The aim of the proposed technical solution is to obtain a high-silicon zeolite type Y with a crystallinity of at least 85% with a silicate module of at least 12.0.

Поставленная цель достигается способом получения высококремнистого цеолита типа Y, включающим ионные обмены в растворе аммонийной соли и термообработки аммонийной формы, отличающимся тем, что в цикле, включающем ионный обмен и термообработку, ионный обмен осуществляют при температуре 70-180°С при перемешивании цеолита с 1,0-2,0 М раствором соли аммония при отношении объем раствора/масса цеолита 5-8 м3/т до установления равновесия в системе цеолит-раствор, после установления равновесия цеолит отделяют от маточного раствора и промывают водой в тонком слое цеолита на фильтре при расходе воды не менее 5 м3/т цеолита; термообработку в каждом цикле ведут в интервале температур 100-700°С при нагреве цеолита со скоростью не более 10°С/мин с выдержкой при конечной температуре в течение 3-6 ч, при этом термообработку цеолита, начиная со второго цикла, осуществляют в присутствии водяного пара; фильтрат после ионного обмена используют для приготовления рабочего раствора для ионного обмена предыдущего цикла; цеолит дополнительно подвергают обработке минеральной или органической кислотой с получением Н-формы или обработке раствором соответствующей соли металла с получением катионной формы цеолита с последующей промывкой, сушкой и термообработкой.The goal is achieved by a method of producing a high-silicon zeolite type Y, including ion exchanges in a solution of ammonium salt and heat treatment of the ammonium form, characterized in that in a cycle including ion exchange and heat treatment, ion exchange is carried out at a temperature of 70-180 ° C while zeolite is mixed with 1 , 0-2.0 M solution of ammonium salt with a ratio of solution volume / mass of zeolite 5-8 m 3 / t until equilibrium is established in the zeolite-solution system, after equilibrium is established, the zeolite is separated from the mother liquor and washed with water in a thin layer of zeolite on the filter with a water flow rate of at least 5 m 3 / t zeolite; heat treatment in each cycle is carried out in the temperature range of 100-700 ° C when the zeolite is heated at a rate of not more than 10 ° C / min with exposure at the final temperature for 3-6 hours, while the heat treatment of the zeolite, starting from the second cycle, is carried out in the presence of water vapor; the filtrate after ion exchange is used to prepare a working solution for ion exchange of the previous cycle; the zeolite is additionally subjected to treatment with a mineral or organic acid to obtain the H-form or to a solution of the corresponding metal salt with a cationic form of the zeolite, followed by washing, drying and heat treatment.

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется, но не исчерпывается, следующими примерами.The proposed technical solution is illustrated, but not limited to, by the following examples.

Сырье:Raw Material:

- цеолит типа Y с силикатным модулем М=5,2, степенью кристалличности (содержанием кристаллической фазы) 100%, с содержанием оксида натрия 12,8 мас.%;- type Y zeolite with silicate module M = 5.2, crystallinity (content of crystalline phase) of 100%, with sodium oxide content of 12.8 wt.%;

- нитрат аммония NH4NO3 (НА);- ammonium nitrate NH 4 NO 3 (HA);

- сульфат аммония (NH4)2SO4 (СА);- ammonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 (CA);

- азотная кислота HNO3;- nitric acid HNO 3 ;

- уксусная кислота СН3СООН;- acetic acid CH 3 COOH;

- щавелевая кислота H2C2O4;- oxalic acid H 2 C 2 O 4 ;

- нитрат редкоземельных элементов (РЗЭ);- rare earth nitrate (REE);

- химически очищенная вода (ХОВ).- chemically purified water (HOV).

Оборудование:Equipment:

- емкость с мешалкой для ионных обменов при температуре до 100°С;- a container with a stirrer for ion exchanges at temperatures up to 100 ° C;

- автоклав с мешалкой для ионных обменов при температуре выше 100°С;- autoclave with a stirrer for ion exchanges at temperatures above 100 ° C;

- ленточный фильтр или нутч-фильтр для отделения маточного раствора после обмена и для промывки цеолита после обработок реагентами;- a ribbon filter or nutsche filter for separating the mother liquor after exchange and for washing the zeolite after treatment with reagents;

- ленточная сушилка.- tape dryer.

Пример №1Example No. 1

Условия обработки исходного цеолита и качество получаемого продукта по примеру №1 приведены в таблице 1.The processing conditions of the source zeolite and the quality of the obtained product according to example No. 1 are shown in table 1.

ЦИКЛ 1CYCLE 1

1 кг цеолита Y загружают в емкость с мешалкой, в которой содержится 7 дм3 2,0 М раствора нитрата аммония при температуре 95°С, и выдерживают при перемешивании в течение 1,5 ч до установления равновесия (отсутствие изменения концентрации раствора).1 kg of zeolite Y is loaded into a container with a stirrer, which contains 7 dm 3 of a 2.0 M solution of ammonium nitrate at a temperature of 95 ° C, and is kept under stirring for 1.5 hours until equilibrium is established (no change in solution concentration).

Суспензию цеолита в растворе после обмена выливают на фильтр так, что толщина слоя влажного цеолита «лепешки» на полотне фильтра составляет 10-20 мм, дают стечь остаточному раствору и подают на «лепешку» цеолита химически очищенную воду в объеме 7,5 дм3 для отмывки остаточной соли.After exchange, the zeolite suspension in the solution is poured onto the filter so that the thickness of the wet cake layer of zeolite on the filter sheet is 10-20 mm, the residual solution is drained and chemically purified water is fed into the zeolite cake in a volume of 7.5 dm 3 for washing off residual salt.

Отмытый цеолит сушат в тонком слое на ленточной сушилке при температуре 100°С в течение 2 ч и при нагреве со скоростью 5°С/мин, после чего нагревают до температуры 550°С и выдерживают в течение 3 ч.The washed zeolite is dried in a thin layer on a belt dryer at a temperature of 100 ° C for 2 hours and when heated at a speed of 5 ° C / min, after which it is heated to a temperature of 550 ° C and held for 3 hours.

В полученном цеолите Y содержание оксида натрия 4,2 мас.%, степень кристалличности 95%, силикатный модуль М=5,3.In the obtained zeolite Y, the content of sodium oxide is 4.2 wt.%, The degree of crystallinity is 95%, and the silicate module is M = 5.3.

ЦИКЛ 2CYCLE 2

0,9 кг цеолита, полученного по условиям цикла 1, загружают в емкость с мешалкой, содержащей 5,5 дм3 1,5 М раствора нитрата аммония при температуре 70°С, и выдерживают при перемешивании в течение 1,5 ч до установления равновесия.0.9 kg of zeolite obtained according to the conditions of cycle 1, is loaded into a container with a stirrer containing 5.5 dm 3 of a 1.5 M solution of ammonium nitrate at a temperature of 70 ° C, and kept under stirring for 1.5 hours until equilibrium is established .

Суспензию цеолита выливают на фильтр слоем влажного цеолита толщиной 10-20 мм, дают стечь остаточному раствору, который собирают для приготовления раствора для обмена в цикле 1 (пример №3), промывают ХОВ в объеме 6 дм3 до отсутствия анионов NO3-.The zeolite suspension is poured onto the filter with a layer of wet zeolite with a thickness of 10-20 mm, the residual solution is drained, which is collected to prepare the exchange solution in cycle 1 (Example No. 3), washed with HOV in a volume of 6 dm 3 until there are no NO 3 - anions.

Отмытый цеолит сушат в тонком слое на ленточной сушилке при температуре 105°С в течение 2 ч, затем нагревают со скоростью 8°С/мин до температуры 610°С при подаче водяного пара и выдерживают 4 ч.The washed zeolite is dried in a thin layer on a tape dryer at a temperature of 105 ° C for 2 hours, then heated at a speed of 8 ° C / min to a temperature of 610 ° C with a supply of water vapor and incubated for 4 hours.

В полученном цеолите Y содержание оксида натрия составляет 2,1 мас.%, степень кристалличности 85%, силикатный модуль М=12,1.In the obtained zeolite Y, the content of sodium oxide is 2.1 wt.%, The crystallinity is 85%, the silicate module is M = 12.1.

ЦИКЛ 3CYCLE 3

Цеолит, полученный по условиям циклов 1 и 2 (0,89 кг), загружают в емкость с мешалкой, содержащей 5 дм3 1,6 М раствора нитрата аммония при температуре 88°С, и выдерживают при перемешивании в течение 1 ч до установления равновесия.The zeolite obtained according to the conditions of cycles 1 and 2 (0.89 kg) is loaded into a container with a stirrer containing 5 dm 3 of a 1.6 M solution of ammonium nitrate at a temperature of 88 ° C and kept under stirring for 1 h until equilibrium is established .

Суспензию цеолита выливают на фильтр слоем 10-20 мм, дают стечь остаточному раствору, который собирают для приготовления раствора для обмена в цикле 2 (пример №3), промывают ХОВ в объеме 5,5 дм3 до отсутствия анионов NO3-.The zeolite suspension is poured onto the filter with a layer of 10-20 mm, the residual solution is drained, which is collected to prepare the exchange solution in cycle 2 (Example No. 3), washed with HOV in a volume of 5.5 dm 3 until there are no NO 3 - anions.

Отмытый цеолит сушат в тонком слое на ленточной сушилке при температуре 110°С в течение 2 ч, затем нагревают со скоростью 10°С/мин до температуры 610°С при подаче водяного пара и выдерживают 6 ч.The washed zeolite is dried in a thin layer on a tape dryer at a temperature of 110 ° C for 2 hours, then heated at a speed of 10 ° C / min to a temperature of 610 ° C with a supply of water vapor and incubated for 6 hours.

Полученный цеолит характеризуется содержанием оксида натрия 1,0 мас.%, степенью кристалличности 87%, силикатным модулем М=22,3.The resulting zeolite is characterized by a sodium oxide content of 1.0 wt.%, A crystallinity of 87%, and a silicate module of M = 22.3.

ЦИКЛ 4CYCLE 4

Цеолит, полученный по условиям циклов 1, 2 и 3 (0,88 кг), загружают в емкость с мешалкой, содержащей 5 дм3 1,0 М раствора нитрата аммония при температуре 96°С, и выдерживают при перемешивании в течение 1,5 ч до установления равновесия.The zeolite obtained according to the conditions of cycles 1, 2 and 3 (0.88 kg) is loaded into a container with a stirrer containing 5 dm 3 of a 1.0 M solution of ammonium nitrate at a temperature of 96 ° C and kept under stirring for 1.5 h until equilibrium is established.

Суспензию цеолита выливают на фильтр слоем 10-20 мм, дают стечь остаточному раствору, который собирают для приготовления раствора для обмена в цикле 3 (пример №3), промывают ХОВ в объеме 5,0 дм3 до отсутствия анионов NO3-.The zeolite suspension is poured onto the filter with a layer of 10-20 mm, the residual solution is drained, which is collected to prepare the exchange solution in cycle 3 (Example No. 3), washed with HOV in a volume of 5.0 dm 3 until the NO 3 - anions are absent.

Отмытый цеолит сушат в тонком слое на ленточной сушилке при температуре 140°С в течение 2 ч, затем нагревают со скоростью 7°С/мин до температуры 620°С при подаче водяного пара и выдерживают 5 ч.The washed zeolite is dried in a thin layer on a belt dryer at a temperature of 140 ° C for 2 hours, then heated at a speed of 7 ° C / min to a temperature of 620 ° C with a supply of water vapor and incubated for 5 hours

В полученном цеолите Y содержание оксида натрия составляет 0,4 мас.%, степень кристалличности 90%, силикатный модуль М=29,5.In the obtained zeolite Y, the content of sodium oxide is 0.4 wt.%, Crystallinity 90%, silicate module M = 29.5.

Примеры №№2-7Examples No. 2-7

Условия обработки исходного цеолита и качество получаемого продукта по примерам №№2-7 приведены в таблице 1. В примере №3 и для приготовления раствора ионных обменов на циклах 1, 2 и 3 используются фильтрат, собранный после ионных обменов на циклах 2, 3 и 4 (пример №1), соответственно.The processing conditions of the initial zeolite and the quality of the obtained product according to examples No. 2-7 are shown in table 1. In example No. 3 and for the preparation of a solution of ion exchanges in cycles 1, 2 and 3, the filtrate collected after ion exchanges in cycles 2, 3 and 4 (example No. 1), respectively.

Рассмотрение примеров №№1-5 показывает, что циклическая обработка цеолита NaY с силикатным модулем М=5,2, степенью кристалличности 100%, содержанием Na2O 12,8 мас.% путем ионных обменов в растворе соли аммония с концентрацией 1,0-2,0 М при температуре 70-180°С при отношении объем раствора/масса цеолита 5-8 м3/т, промывкой ХОВ расходом более 5 м3/т цеолита и последующей термообработкой путем сушки при температуре 100-150°С, дальнейшего нагрева со скоростью не более 10°C/мин до температуры 540-700°С с выдержкой при этой температуре в течение 3-6 ч и подачей пара, начиная со второго цикла, позволяет получить после 2-4 циклов цеолит Y с силикатным модулем не менее 12,0 и степенью кристалличности от 85% и выше.Consideration of examples No. 1-5 shows that the cyclic treatment of zeolite NaY with a silicate module M = 5.2, crystallinity of 100%, Na 2 O content of 12.8 wt.% By ion exchange in a solution of ammonium salt with a concentration of 1.0 -2.0 M at a temperature of 70-180 ° C with a ratio of solution volume / mass of zeolite 5-8 m 3 / t, washing with HOB with a flow rate of more than 5 m 3 / t of zeolite and subsequent heat treatment by drying at a temperature of 100-150 ° C, further heating at a rate of not more than 10 ° C / min to a temperature of 540-700 ° C with holding at this temperature for 3-6 hours and supplying steam Naya the second cycle, allows to obtain after 2-4 cycles of zeolite Y with the silicate modulus of not less than 12.0 and a crystallinity of 85% and above.

Обработка цеолита в условиях, выходящих за заявляемые пределы, приводит к образцам со степенью кристалличности менее 85% после циклов 2-4 и низким силикатным модулем 9,3-10,4 после цикла 2 (примеры №№6, 7).Processing zeolite under conditions beyond the stated limits leads to samples with a crystallinity of less than 85% after cycles 2-4 and a low silicate module of 9.3-10.4 after cycle 2 (examples No. 6, 7).

Примеры №№8-14 иллюстрируют условия обработки и свойства цеолитов, полученных после 3-4 циклов примеров №№1-5 и обработанных минеральной (азотной) или органической (уксусной, щавелевой) кислотами или раствором нитратов редкоземельных элементов (РЗЭ).Examples Nos. 8-14 illustrate the processing conditions and properties of zeolites obtained after 3-4 cycles of Examples Nos. 1-5 and treated with mineral (nitric) or organic (acetic, oxalic) acids or a solution of rare earth nitrates (REE).

Пример №8Example No. 8

Условия обработки исходного цеолита и качество получаемого продукта по примеру №8 приведены в таблице 8.The processing conditions of the source zeolite and the quality of the obtained product according to example No. 8 are shown in table 8.

0,1 кг цеолита Y, полученного по примеру №1, после цикла 4 погружают в емкость с мешалкой, содержащую 0,5 дм3 раствора с 20 мас.% азотной кислоты при температуре 80°С, и выдерживают при перемешивании 0,5 ч. Суспензию фильтруют и лепешку цеолита промывают ХОВ в количестве 1 дм3.0.1 kg of zeolite Y obtained according to example No. 1, after cycle 4, is immersed in a container with a stirrer containing 0.5 dm 3 of a solution with 20 wt.% Nitric acid at a temperature of 80 ° C, and kept under stirring for 0.5 h The suspension is filtered and the zeolite cake is washed with HOB in an amount of 1 dm 3 .

В полученном цеолите Y содержание оксида натрия составляет 0,1 мас.%. Его степень кристалличности 88%, а силикатный модуль М=30,5.In the obtained zeolite Y, the content of sodium oxide is 0.1 wt.%. Its crystallinity is 88%, and the silicate module is M = 30.5.

Примеры №№9-13Examples No. 9-13

Условия обработки, а также качество получаемого продукта согласно примерам №№9-13 представлены в таблице 2.Processing conditions, as well as the quality of the obtained product according to examples No. 9-13 are presented in table 2.

Как видно из рассмотрения полученных данных примеров №№8-14, обработка кислотами и нитратами РЗЭ приводит к возрастанию на 1-2 единицы силикатного модуля при незначительном снижении степени кристалличности (не ниже 85%).As can be seen from the consideration of the obtained data of examples Nos. 8-14, the treatment with REE acids and nitrates leads to an increase of 1-2 units of the silicate module with a slight decrease in the degree of crystallinity (not lower than 85%).

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (4)

1. Способ получения высококремнистого цеолита типа Y, включающий ионные обмены в растворе аммонийной соли и термообработки аммонийной формы, отличающийся тем, что в цикле, включающем ионный обмен и термообработку, ионный обмен осуществляют при температуре 70-180°С при перемешивании цеолита с 1,0-2,0 М раствором соли аммония при отношении объем раствора/масса цеолита
5-8 м3/г до установления равновесия в системе цеолит-раствор, после установления равновесия цеолит отделяют от маточного раствора и промывают водой в тонком слое цеолита на фильтре при расходе воды не менее 5 м3/т цеолита, термообработку в каждом цикле ведут в интервале температур 100-700°С при нагреве цеолита со скоростью не более 10°С/мин с выдержкой при конечной температуре в течение 3-6 ч.
1. A method of producing a high-silicon zeolite of type Y, comprising ion exchanges in a solution of ammonium salt and heat treatment of the ammonium form, characterized in that in a cycle including ion exchange and heat treatment, ion exchange is carried out at a temperature of 70-180 ° C while zeolite is mixed with 1, 0-2.0 M ammonium salt solution with a ratio of solution volume / mass of zeolite
5-8 m 3 / g until equilibrium is established in the zeolite-solution system, after equilibrium is established, the zeolite is separated from the mother liquor and washed with water in a thin layer of zeolite on the filter at a water flow rate of at least 5 m 3 / t zeolite, heat treatment is carried out in each cycle in the temperature range of 100-700 ° C when the zeolite is heated at a speed of not more than 10 ° C / min with exposure at a final temperature for 3-6 hours
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фильтрат после ионного обмена используют для приготовления рабочего раствора соли для ионного обмена предыдущего цикла.2. The method according to claim 1, characterized in that the filtrate after ion exchange is used to prepare a working salt solution for ion exchange of the previous cycle. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку цеолита, начиная со второго цикла, осуществляют в присутствии водяного пара.3. The method according to claim 1, characterized in that the heat treatment of the zeolite, starting from the second cycle, is carried out in the presence of water vapor. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный высококремнистый цеолит типа Y дополнительно подвергают обработке минеральной или органической кислотой с получением Н-формы, или обработке раствором соответствующей соли металла с получением заданной катионной формы цеолита с последующей промывкой, сушкой и термообработкой. 4. The method according to claim 1, characterized in that the obtained high-silica zeolite type Y is additionally subjected to treatment with a mineral or organic acid to obtain the H-form, or treatment with a solution of the corresponding metal salt to obtain the desired cationic form of the zeolite, followed by washing, drying and heat treatment.
RU2008139567/15A 2008-10-07 2008-10-07 Method of producing type y high-silica zeolite RU2374178C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008139567/15A RU2374178C1 (en) 2008-10-07 2008-10-07 Method of producing type y high-silica zeolite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008139567/15A RU2374178C1 (en) 2008-10-07 2008-10-07 Method of producing type y high-silica zeolite

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2374178C1 true RU2374178C1 (en) 2009-11-27

Family

ID=41476622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008139567/15A RU2374178C1 (en) 2008-10-07 2008-10-07 Method of producing type y high-silica zeolite

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2374178C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2557610C1 (en) * 2014-04-08 2015-07-27 Открытое акционерное общество "Газпром нефтехим Салават" (ОАО "Газпром нефтехим Салават") Method of obtaining granulated highly modular faujasite, granulated without binding agents

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3449070A (en) * 1963-02-21 1969-06-10 Grace W R & Co Stabilized zeolites
US5013699A (en) * 1988-04-07 1991-05-07 Uop Novel zeolite compositions derived from zeolite Y
RU2127632C1 (en) * 1998-07-28 1999-03-20 Институт катализа им.Г.К.Борескова Сибирского отделения РАН Method of preparing zeolite-containing catalyst for cracking of oil fractions
US6054113A (en) * 1995-09-05 2000-04-25 Exxon Research And Engineering Co. Method for preparing high silica faujacitic zeolites

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3449070A (en) * 1963-02-21 1969-06-10 Grace W R & Co Stabilized zeolites
US5013699A (en) * 1988-04-07 1991-05-07 Uop Novel zeolite compositions derived from zeolite Y
US6054113A (en) * 1995-09-05 2000-04-25 Exxon Research And Engineering Co. Method for preparing high silica faujacitic zeolites
RU2127632C1 (en) * 1998-07-28 1999-03-20 Институт катализа им.Г.К.Борескова Сибирского отделения РАН Method of preparing zeolite-containing catalyst for cracking of oil fractions

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2557610C1 (en) * 2014-04-08 2015-07-27 Открытое акционерное общество "Газпром нефтехим Салават" (ОАО "Газпром нефтехим Салават") Method of obtaining granulated highly modular faujasite, granulated without binding agents

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6276257B2 (en) Y-type zeolite containing rare earth and method for producing the same
JP5116880B2 (en) Fe (II) -substituted beta zeolite, gas adsorbent containing the same, method for producing the same, and method for removing nitric oxide and hydrocarbon
CN101134576B (en) Method for Improving Hydrothermal Stability of Y Molecular Sieve Using Skeleton Heteroatoms
CN1388064A (en) Prepn of high-silicon Y-Zeolite
CN104245136B (en) There is the activity of enhancing and the P Modification Cracking catalyst of hydrothermal stability
JP6715167B2 (en) Method for producing molecular sieve having SFE structure, molecular sieve having SFE structure and use thereof
RU2770421C2 (en) Magnesium-modified y-type molecular sieve, production thereof and catalyst containing same
JP6799304B2 (en) Zeolite production method using a structure inducer containing a benzyl group and zeolite produced from it
CN104628010A (en) Modification treatment method of Y-type zeolite
CN109071247B (en) Process for producing MSE type zeolite
JP2021516202A (en) * Synthesis of MRE skeletal molecular sieve
KR100424384B1 (en) Manufacturing method of ammonium zeolite with low alkali metal content
RU2374178C1 (en) Method of producing type y high-silica zeolite
CN1031791C (en) Preparation of high-silicon Y-shaped molecular sieve
JPS5988311A (en) Crystalline zeolite substance and manufacture
JPH0676207B2 (en) Zeolite production method
CN1041509C (en) High-silicon zeolite preparation
KR100421469B1 (en) Manufacturing Method of Phillipsite Type Zeolite for Removing Ammonia from Waste Water Using Fly Ash
JPS63162520A (en) Production of synthetic mazzite
JP7119128B2 (en) Synthesis of molecular sieve SSZ-109
CN107720769B (en) Modification treatment method of Y/Beta/ZSM-22 composite molecular sieve
US3515680A (en) Contact masses containing faujasite
CN121158813A (en) Preparation method of silicon-containing pseudo-boehmite
CN115212913B (en) A modified Y-type molecular sieve and its preparation method
JPS62197151A (en) Control of catalytic activity of zeolite