DD107428B3

DD107428B3 - METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING SYNTHETIC ZEOLITE

Info

Publication number: DD107428B3
Application number: DD17445773A
Authority: DD
Inventors: Eberhard Dipl-Ing Grahn; Gunter Dipl-Chem Nemitz; Helmut Dr Dipl-Chem Fuertig; Wolfgang Dr Dipl-Chem Roscher; Gerhard Dipl-Ing Gomolluch; Horst Dipl-Ing Hunger
Original assignee: Chemie Ag Bittrfeld Wolfen
Priority date: 1973-11-05
Filing date: 1973-11-05
Publication date: 1992-12-10
Also published as: DD107428A1

Description

Es ist aus den Dissertationen von Fürtig (4A, ЗА- MLU Halle 1964) und Knop (13X- MLU Halle 1971) bekannt, eine verdünnte Wasserglaslösung auf der einen Seite und eine verdünnte, zusätzliches Alkali enthaltende Natriumaluminatlösung andererseits im ständigen Strom, dessen Menge z.B. in einem Durchflußströmungsmesser ständig gemessen und kontrolliert wird, einer selbstreinigenden Pumpe, am geeignetsten einer Zahnradpumpe, zuzuführen, die die innige Vermischung der beiden vorbereiteten Komponenten übernimmt. In diesem Mischorgan entsteht dann die endgültige Rohstoffkomponentenmischung, deren chemische Zusammensetzung von wesentlichem Einfluß dafür ist, welcher Zeolith-Typ bei der sogenannten Kristallisation, also der Behandlung der Rohstoffkomponentenmischung bei erhöhter Temperatur, in bekannter Weise entsteht. Auch die physikalischen Eigenschaften der entstehenden Rohstoffkomponentenmischung werden mit von der chemischen Zusammensetzung, insbesondere vom Wasser· und Alkaligehalt bestimmt. So wird insbesondere die Zähigkeit und die sich durch sie repräsentierenden inneren Vorgänge in der aus dem Mischorgan austretenden Masse neben ihrer chemischen Zusammensetzung von ihrer Temperatur bestimmt. Kühlt man z.B. bei der Herstellung von Zeolith-3A die in die Zahnradpumpe eintretenden Komponenten - verdünntes Wasserglas und Kalilauge enthaltendes Natriumaluminat - auf +5X vor, so verläßt das Mischorgan eine klare Lösung, die in der folgenden Zeit trüb wird und sich allmählich soweit verfestigt, daß sie nicht mehr fließt. Führt man den Mischungsvorgang unter sonst gleichen Bedingungen bei +35⁰C aus, so entsteht die hohe Viskosität der Mischung fast augenblicklich und damit noch in der Vermischungspumpe, so daß die Masse die Pumpe als zäher Brei verläßt. Dieses spezifische Verhalten des Natriumalumosilikagels als nicht-newtonsche Flüssigkeit ist in keiner Literaturstelle erwähnt. Lediglich das allgemeine Fließverhalten zur Strukturviskosität für nicht-newtonsche Flüssigkeiten ist beschrieben bei W. Ortwald (Kolloid-Zeitschrift 38 [1926] 261) und R. L Hoffmann (Trans, soc. Rheol. 16 [1972] 155). Femer wird bei Pryce-Jones (Kolloid-Zeitschrift 129 [1952] 96), S. H. Maren (J. Colloid 11 [1956] 80) und T.Gillespie (J.Colloid 22 [1967] 554) auf die Klassifikation zum Fließverhaiten von Gelen und Suspension eingegangen, was aber wiederum keinen Zusammenhang mit den Anamalien des Verhaltens von Natriumalumosilikageien hat.It is known from the dissertations of Fürtig (4A, ЗА- MLU Hall 1964) and Knop (13X MLU Hall 1971), a dilute waterglass solution on the one hand and a dilute, additional alkali-containing sodium aluminate solution on the other hand in a constant stream, the amount of such in a Durchflußströmungsmesser is constantly measured and controlled, a self-cleaning pump, most suitable a gear pump, supply, which takes over the intimate mixing of the two prepared components. In this mixing element then the final raw material component mixture, the chemical composition of which is of significant influence for which type of zeolite in the so-called crystallization, ie the treatment of the raw material component mixture at elevated temperature, produced in a known manner. The physical properties of the resulting raw material component mixture are also determined by the chemical composition, in particular by the water and alkali content. Thus, in particular the toughness and the internal processes which represent it in the mass emerging from the mixing element are determined by their temperature in addition to their chemical composition. If, for example, in the production of zeolite-3A, the components entering the gear pump - dilute waterglass and potassium hydroxide-containing sodium aluminate - are cooled to + 5X, then the mixer leaves a clear solution, which in the following period becomes cloudy and gradually solidifies, that she does not flow anymore. Carrying out the mixing operation under otherwise identical conditions at +35 ⁰ C of, the high viscosity of the mixture is formed almost instantaneously and thus still so that the mass leaving the mixing pump, the pump as a viscous paste. This specific behavior of the sodium aluminosilicate gel as a non-Newtonian liquid is not mentioned in any reference. Only the general rheology for intrinsic viscosity for non-Newtonian fluids is described by W. Ortwald (Colloid-Zeitschrift 38 [1926] 261) and R. L Hoffmann (Trans, Soc. Rheol. 16 [1972] 155). Further, in Pryce-Jones (colloid journal 129 [1952] 96), SH Maren (J. Colloid 11 [1956] 80) and T. Gillespie (J. Colloid 22 [1967] 554), the classification for the flow behavior of gels and suspension, but in turn has no relation to the anomalies of the behavior of sodium aluminosilicates.

Die praktische Durchführung des beschriebenen Verfahrens zur kontinuierlichen Vermischung zeigt, daß der beschriebenen Verfahrensweise einige Mängel anhaften, die ihrer praktischen Durchführung Grenzen setzen dahingehend, daß die bei normaler Arbeitstemperatur erzeugte Rohstoffkomponentenmischung nicht auf einfache Weise pumpfähig ist. Insbesondere ist eine Pumpfähigkeit der Rohstoffkomponentenmischung bei der Herstellung von synthetischen Zeolithen in einem größeren Maßstab notwendig. Im Produktionsmaßstab ist der Transport der Rohstoffkomponentenmischung vom Vermischungsaggregat zu mehreren Kristallisationsgefäßen erforderlich, wobei diese räumlich besonders dadurch weit von einander entfernt liegen, daß die Aggregate der Verfahrensstufe Dosierung und Vermischung zum Zwecke der besseren Auslastung mehrere Kristallisationsgefäße zu versorgen haben. Derartig lange Wege lassen sich auch nicht mehr durch die durch eine Vorkühlung erreichbare Verzögerung der auftretenden Fällung überbrücken. Es ist nicht möglich, die bei Normaltemperatur erzeugte Rohstoffkomponentenmischung, z. B. das bei der Synthese des Zeolith-3 A erzeugte Gel, durch Rohre zu dem Gefäß zu fördern, in dem die Kristallisation erfolgen soll. Die erzeugte Masse tritt zwar aus dem Vermischungsvorgang aus, verfestigt sich aber binnen kurzer Zeit zu einem starren Gelkuchen. Diese Masse verstopft Rohre und Armaturen in kürzester Zeit vollständig. Darüber hinaus lassen sich in für den Produktionsmaßstab geeigneten großen Behältern, in denen die Kristallisation durchgeführt werden soll, nur mit einem sehr erheblichen Aufwand solche Rührintensitäten erzeugen, daß die Rohstoffkomponentenmischung völlig homogen und ohne Klumpen vorliegt. Hierbei besteht außerdem die Gefahr, die kolloide Feinstruktur der Rohstoffkomponentenmischung zu zerstören und nach der Behandlung bei erhöhter Temperatur nicht den reinen Zeolithen, sondern Fehlkristallisationsphasen zu erhalten.The practice of the described method of continuous mixing shows that the described method has some deficiencies that limit its practicality in that the raw material component mixture produced at normal working temperature is not readily pumpable. In particular, a pumpability of the raw material component mixture is necessary in the production of synthetic zeolites on a larger scale. On a production scale, the transport of the raw material component mixture from the mixing unit to several crystallization vessels is required, which are spatially particularly remote from each other by the fact that the aggregates of the process stage metering and mixing for the purpose of better utilization have to supply several crystallization vessels. Such long paths can not be bridged by the achievable by a pre-cooling delay precipitation occurring. It is not possible, the raw material component mixture produced at normal temperature, for. B. to promote the gel produced in the synthesis of zeolite-3 A, through pipes to the vessel in which the crystallization is to take place. Although the mass produced exits from the mixing process, but solidifies within a short time to a rigid gel cake. This mass clogs pipes and fittings completely in no time. In addition, can be produced in suitable for the production scale large containers in which the crystallization is to be carried out only with a very considerable effort such Rührintensitäten that the raw material component mixture is completely homogeneous and no lumps. In addition, there is the danger of destroying the colloidal fine structure of the raw material component mixture and, after the treatment at elevated temperature, not to obtain the pure zeolite, but rather to form phases of incorrect crystallization.

Enthält die Rohstoffkomponentenmischung Klumpen, so besteht die Gefahr einer unvollständigen Kristallisation derselben zum Zeolithen oder zu abweichenden Teilchengrößen.Contains the raw material component mixture lumps, so there is a risk of incomplete crystallization of the same to zeolites or deviating particle sizes.

Weiterhin tritt bei der obenbeschriebenen Verfahrensweise der kontinuierlichen Vermischung der Nachteil auf, daß zur Dosierung der einzelnen Rohstoffkomponenten keine Dosierpumpen eingesetzt werden können, wenn eine Pumpe als Vermischungsorgan dienen soll. Es ist dabei nicht möglich, die Leistung der Dosierpumpe so genau abzustimmen, daß keine schwankenden Druckunterschiede zwischen beiden auftreten.Furthermore, occurs in the above-described procedure of continuous mixing, the disadvantage that no metering pumps can be used for metering the individual raw material components when a pump is to serve as a mixing organ. It is not possible to tune the performance of the metering pump so accurately that no fluctuating pressure differences between the two occur.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, nach der mengenmäßigen Vereinheitlichung der Rohstoffkomponentenmischung deren übrige Eigenschaften, insbesondere deren Pumpfähigkeit, in definiertem und reproduzierbarem Zustand zu erhalten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Prozeß der Vermischung und anschließenden Behandlung der Rohstoffkomponentenmischung unter solchen Bedingungen durchzuführen, daß deren Theologische Eigenschaften sowohl dem Transport als auch den Bedingungen der einwandfreien Kristallisation gerecht werden.The purpose of the invention is, after the quantitative standardization of the raw material component mixture, to obtain its other properties, in particular its pumpability, in a defined and reproducible state. The invention has for its object to carry out the process of mixing and subsequent treatment of the raw material component mixture under such conditions that their theological properties are both the transport and the conditions of proper crystallization justice.

Es wurde gefunden, daß durch Einwirkung mechanischer Kräfte in Form von Scherkräften über einen bestimmten Zeitraum auf das Rohstoffkomponentengemisch die Zähigkeit der Masse auch nach beendeter Einwirkung nicht mehr ansteigt und eine jederzeit pumpfähige Masse erhalten wird. Es ist zweckmäßig, diese Scherkräfte auf die gesamte Masse in ausreichender Intensität und Dauer einwirken zu lassen.It has been found that by the action of mechanical forces in the form of shear forces over a certain period of time on the raw material component mixture, the toughness of the mass no longer increases even after the action has ended and a mass which can be pumped at any time is obtained. It is expedient to let these shearing forces act on the entire mass in sufficient intensity and duration.

Auf Grund dieser Erfindung ist es möglich, in einer Großanlage die Herstellung der Rohstoffkomponentenmischung so zu gestalten, daß von einem geeigneten Aggregat aus alle Kristallisationsgefäße gefüllt werden können, weil durch das erfindungsgemäße Verfahren der Transport dieser zu kristallisierenden Rohstoffkomponentenmischung durch Pumpen möglich geworden ist.Due to this invention, it is possible to make the production of the raw material component mixture in a large-scale plant so that all crystallization vessels can be filled from a suitable aggregate, because the transport of this raw material component mixture to be crystallized by pumps has become possible by the process according to the invention.

Gleichzeitig wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die Voraussetzung geschaffen, daß das gesamte Molsiebsyntheseverfahren kontinuierlich betrieben werden kann. Mit kontinuierlicher Betreibung der Molsiebsynthese sind die Teilverfahreneschritte - Rohstoffvorbereitung - Dosierung; Aufheizung der Rohstoffkomponentenmischung - und auch der Kristallisationsprozeß gemeint. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß reproduzierbar eine definierte Teilchengröße bei den Molsiebkristallen erzeugt werden kann, was einen erheblichen Einfluß auf die weitere technologische Verarbeitung, insbesondere auf die Trenn- und Waschstufe sowie die Verformbarkeit, hat. Durch eine kontinuierliche Betreibung der Vermischung wird außerdem erreicht, daß die Rohstoffkomponenten bedeutend besser vermischt werden können als dies beim diskontinuierlichen Verfahren möglich ist. Dadurch wird die Voraussetzung für eine reproduzierbare Kristallisation geschaffen. Bei den Zeolithtypen X und Y wird dadurch ermöglicht, daß ein durchweg gleichmäßiger Modul SiO₂/AI₂Os in einem Ansatz herstellbar ist. Beim direktsynthetisierten Zeolithtyp ЗА bewirkt eine bessere Vermischung der Rohstoffkomponenten einen gleichmäßigeren lonenaustauschgrad im Endprodukt. Außerdem ist bei allen Zeolithtypen dadurch ein hoher Kristallisationsgrad synthetisierbar.At the same time, the prerequisite is created by the method according to the invention that the entire Molsiebsyntheseverfahren can be operated continuously. With continuous operation of molecular sieve synthesis, the sub-process steps - raw material preparation - dosage; Heating the raw material component mixture - and also meant the crystallization process. Another essential advantage of the invention is that reproducibly a defined particle size can be generated in the molecular sieve crystals, which has a significant influence on the further technological processing, in particular on the separation and washing stage and the deformability, has. By continuous operation of the mixing is also achieved that the raw material components can be mixed much better than is possible in the batch process. This creates the prerequisite for a reproducible crystallization. In the zeolite types X and Y is thereby made possible that a consistently uniform modulus SiO ₂ / Al ₂ Os can be produced in one batch. In the directly synthesized ZeА type zeolite, better mixing of the raw material components results in a more uniform degree of ion exchange in the final product. In addition, a high degree of crystallization can be synthesized in all zeolite types.

Eine zweckmäßige Autgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, den Prozeß der Vermischung und Gelfällung unter Einwirkung der Scherkräfte bis zur Erzielung eines homogenen, pumpfähigen Produkts in einer Vorrichtung ähnlich der Art der Rührkolonnen durchzuführen, die durch geeignete Gestaltung eine Minimierung der Verweilzeitspreizung durch weitgehende Verhinderung der Rückvermischung und eine Einwirkung möglichst gleichgroßer Scherkräfte auf alle Elemente der Rohstoffkomponentenmasse ermöglichtA convenient Autgestaltung the method of the invention is to carry out the process of mixing and gel precipitation under the action of shear forces to achieve a homogeneous, pumpable product in a device similar to the type of Rührkolonnen by suitable design minimizing the residence time spread by largely preventing backmixing and allows an impact of the same size as possible shear forces on all elements of the raw material component mass

Von den Rührkolonnen bekannter Bauart unterscheidet sich diese Rührkolonne prinzipiell dadurch, daß das Rohr in seiner vertikalen Richtung nicht durch Kammern unterteilt wird, sondern statt dessen vertikal angeordnete Leitbleche hat, die eine drallförmige Strömung und dadurch die Relativgeschwindigkeit zwischen Rührelement und Medium verhindern. Die Ausbildung der Rührelemente erfolgt nach dem Prinzip, daß die einzelnen übereinander angeordneten Rührer den zur Verfügung stehenden Kolonnenquerschnitt erfassen, wobei die einzelne Rührerfläche in Elemente kleinsten Querschnittes aufgelöst wird. Hierfür können folgende Rührmodifikationen verwendet werden:Of the stirred columns of known type, this stirring column differs in principle in that the tube is not divided in its vertical direction by chambers, but instead has vertically arranged baffles that prevent a swirling flow and thereby the relative speed between the stirring element and medium. The formation of the stirring elements is carried out according to the principle that the individual superposed stirrer detect the available column cross section, wherein the individual stirrer surface is resolved into elements of the smallest cross section. For this purpose, the following stirring modifications can be used:

1. Perforierung der Rührfläche eines Blattrührers mit Löchern verschiedenster geometrischer Form und Verteilung;1. Perforation of the stirring surface of a Blattrührers with holes of various geometric shape and distribution;

2. Einsatz von Rührelementen mit gitterartiger Struktur, wobei in beiden Fällen der Anteil des offenen Querschnitts im Verhältnis zum geschlossenen Querschnitt in radialer Richtung von innen nach außen zunimmt, so daß eine Vergleichmäßigung des Geschwindigkeitsgefälles erreicht wird.2. Use of stirring elements with lattice-like structure, wherein in both cases the proportion of the open cross-section increases in relation to the closed cross section in the radial direction from the inside to the outside, so that a homogenization of the speed gradient is achieved.

Die Möglichkeit des Temperierens bzw. Thermostatierens ist durch Beheizung der Rührkolonne nach den bekannten Möglichkeiten des Standes der Technik gegeben.The possibility of tempering or thermostatting is given by heating the stirring column according to the known possibilities of the prior art.

Eine Ausführungsform der Rührkolonne zeigt Figur 1. Aus konstruktiven Gründen sind die Leitbleche 4 alternierend außermittig neben der Welle 5 angebracht.FIG. 1 shows an embodiment of the stirring column. For design reasons, the guide plates 4 are mounted alternately eccentrically next to the shaft 5.

example 1 To prepare a pumpable zeolite 4 A batch mixture of the composition

2,11 Na₂O · AI₂O₃ · 1,74SiO₂ · 77,6H₂O2.11 Na ₂ O · Al ₂ O ₃ · ₂ · 1,74SiO 77,6H ₂ O

werden zur kontinuierlichen Dosierung der Rohstoff komponenten verdünntes Wasserglas und verdünnte Natriumaluminatlauge zwei Strömungsmesser benutzt. Zur Vermischung gelangen die beiden Teilströme dann in eine Zahnradpumpe. Nach der Zahnradpumpe wird diese Rohstoffkomponentenmischung durch eine sehr kurze Verbindungsleitung in ein Rührgefäß, das in verschiedenen Höhen verschließbare Überläufe besitzt, von unten gepumpt Bei einer Temperatur von 22°C sind bei der obengenannten Zusammensetzung des Gels 30 Sek. erforderlich, bis das Gel vollständig ausgefällt ist. Durch den Rühreinfluß (Blattrührer mit 100 U/min) erfolgt jedoch eine Rückvermischung, so daß bei kontinuierlicher Vermischung keine vollständige Ausfällung und Überrührung des Gels erfolgen kann. Nach einer experimentell ermittelten Verweilzeit des Gels von 4,8 Min. in diesem Rührgefäß ist es dennoch pumpfähig und erstarrt in Ruhe nicht mehr. Bei einem Durchsatz von 2431 Gel/h entspricht diese Verweilzeit einem Volumen für das Rührgefäß von 19,51. In dieser Höhe befindet sich ein Überlaufstutzen am Gefäß, durch den das Gel über eine Schlauchleitung in das zur Kristallisation vorgesehene Gefäß kontinuierlich abfließt.For continuous metering of raw material components dilute water glass and dilute sodium aluminate lye two flow meters are used. For mixing, the two partial streams then enter a gear pump. After the gear pump, this raw material component mixture is pumped from below through a very short connecting line into a stirring vessel which has closable closures at different heights. At a temperature of 22 ° C., the above-mentioned composition of the gel requires 30 seconds until the gel completely precipitates is. However, due to the stirring effect (blade stirrer at 100 rpm), backmixing takes place so that complete mixing and agitation of the gel can not take place during continuous mixing. After an experimentally determined residence time of the gel of 4.8 minutes in this stirring vessel, it is still pumpable and does not solidify in peace anymore. At a throughput of 2431 g / h, this residence time corresponds to a volume for the stirred vessel of 19.51. At this height there is an overflow nozzle on the vessel, through which the gel continuously flows through a hose into the vessel intended for crystallization.

Example 2 For the preparation of zeolite of the type ЗА a mixture of mixtures of the composition

2,1 Na₂O · 0,61 K₂O AI₂O₃ · 1,55SiO₂ · 81,3H₂O2.1 Na ₂ O. 0.61 K ₂ O Al ₂ O ₃ .5.5SiO ₂ .81.3H ₂ O

verwendet. Dafür werden die zwei Rohstoffkomponenten-verdünnte Natriumwasserglaslösung und verdünnte Natriumaluminatlauge, die zusätzlich eine der Rezeptur entsprechenden Menge Kalilauge enthält-in einer Apparatur vermischt, so wie sie im Beispiel 1 beschrieben wurde. Bei einer Vermischungstemperatur von 27°C erfolgt eine vollständige Ausfällung des Gels in 1 Min., wenn zu der Rohstoffkomponentenmischung dabei nicht ständig frisch vermischtes Gel hinzukommt. Bei einer kontinuierlichen Vermischung in der im Beispiel 1 beschriebenen Apparatur erfolgt durch den ständigen Zulauf der Rohstoffkomponentenmischung bei gleichzeitigem Rühreinfluß (Blattrüher mit 200U/min) eine Rückvermischung, so daß eine Verweilzeit des Gels von 6,0 Min. in diesem Rührgefäß erforderlich ist, damit es nach dem Überlauf in das Kristallisationsgefäß nicht mehr erstarrt. Aus dieser Verweilzeit ergibt sich bei einem Durchsatz von 2881 Gel/h für das Rührgefäß ein Volumen von 231.used. For this purpose, the two raw material component-diluted sodium waterglass solution and dilute sodium aluminate liquor, which additionally contains a quantity of potassium hydroxide solution corresponding to the recipe, are mixed in an apparatus as described in Example 1. At a mixing temperature of 27 ° C, a complete precipitation of the gel takes place in 1 min., If not constantly freshly mixed gel added to the raw material component mixture. In a continuous mixing in the apparatus described in Example 1 is carried out by the constant feed of the raw material component mixture with simultaneous stirring (Blattrüher with 200U / min) back-mixing, so that a residence time of the gel of 6.0 min. In this agitating vessel is required so it no longer solidifies after the overflow into the crystallization vessel. From this residence time, a volume of 231 results for the stirred vessel at a throughput of 2881 gel / h.

Example 3

Die Vermischung der Rohstoffkomponenten für die Herstellung des Zeoliths Typ 13X erfolgt ebenfalls in der im Beispiel 1 beschriebenen Apparatur. Hierzu wird eine Ansatzmischung der ZusammensetzungThe mixing of the raw material components for the production of zeolite type 13X is also carried out in the apparatus described in Example 1. For this purpose, a batch mixture of the composition

7,0Na₂O · AI₂O₃ 5,0SiO₂ · 326H₂O7,0Na ₂ O · Al ₂ O ₃ 5,0SiO ₂ · 326H ₂ O

verwendet. Der Versuchsablauf erfolgte analog den Beispielen 1 und 2. Für die obengenannte Zusammensetzung der Rohstoff komponentenmischung ergibt sich bis zur vollständigen Gelerstarrung bei einer Temperatur von 30⁹C eine Zeit von 3Min. Bei einer kontinuierlichen Vermischung waren dagegen 6,0 Min. Verweilzeit im Rührgefäß bei einem Durchsatz von 2951 Gel/h und einer fahrgeschwindigkeit von 100U/min erforderlich, damit das Gel nach Verlassen dieses Gefäßes sich nicht mehr verfestigt. Die obengenannte Verweilzeit entspricht bei dem genannten Durchsatz der Rohstoff komponentenmischung einem notwendigen Rührgefäßvolumen von 29,51.used. The experiment was carried out analogously to Examples 1 and 2. For the above composition of the raw material component mixture results in a complete gel solidification at a temperature of 30 ⁹ C, a time of 3Min. In a continuous mixing, however, were 6.0 min. Residence time in the stirred vessel at a rate of 2951 gel / h and a driving speed of 100U / min required so that the gel does not solidify after leaving this vessel. The abovementioned residence time corresponds to the required throughput of the raw material component mixture a necessary Rührgefäßvolumen of 29.51.

Example 4

Zur Herstellung eines homogenen und pumpfähigen Zeolith-Reaktionsgemisches in einer Apparatur gemäß Fig. 1 werden über die beiden Stutzen 1,2 kontinuierlich über Dosiereinrichtungen die Rohstoffkomponentenlösungen getrennt, in dem der gewünschten Zusammensetzung entsprechenden Mengenverhältnis, von unten in die Rührkolonne, die aus mehrerenTo produce a homogeneous and pumpable zeolite reaction mixture in an apparatus according to FIG. 1, the raw material component solutions are continuously separated via dosing devices via the two nozzles 1,2, in the ratio corresponding to the desired composition, from below into the stirring column, which consists of several

Schüssen 3 aufgebaut ist, welche aus Glas, Metall oder anderen Werkstoffen bestehen können, gepumpt. Die einzelnen Schüsse sind durch vertikal angebrachte Leitbleche 4 getrennt, die eine drallförmige Strömung des Reaktionsgemisches verhindern und damit eine minimale Rückvermischung gewährleisten. Die Rührerwelle 5 mit den starren Blattrührerpaaren kann parallel zu den Leitblechen in die Kolonne eingeführt werden. Die Rührerblätter 6 sind durch unterschiedlich große, rechteckige Öffnungen perforiert. Dabei nimmt die freie Fläche des Rührblattes von innen nach außen in dem Maße zu, wie sich die Umfangsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Radius ändert. Dadurch wird eine gleichmäßige Durchmischung ohne nennenswerte Rückvermischung erzielt. Der Ausfluß der Rohstoffkomponentenmischung erfolgt über den Stutzen 7 am oberen Ende der Rührkolonne. Am Boden der Kolonne befindet sich zur gegebenenfalls erforderlichen Entleerung der Kolonne, z. B. zum Zwecke ihrer Reinigung, ein zweiter Auslaufstutzen 8. Im unteren Teil der Kolonne werden durch die Rührwirkung zunächst die Rohstoffkomponenten innig vermischt; im oberen Teil der Kolonne erfolgt dann die Überrührung des sogenannten Festpunktes der Rohstoffkomponentenmischung. Am oberen Auslaufstutzen der Kolonne erhält man ein homogenes, pumpfähiges ReaktionsgemischShots 3 is constructed, which may consist of glass, metal or other materials, pumped. The individual shots are separated by vertically mounted baffles 4, which prevent a swirling flow of the reaction mixture and thus ensure minimal backmixing. The agitator shaft 5 with the rigid Blattrührerpaaren can be introduced parallel to the baffles in the column. The stirrer blades 6 are perforated by differently sized, rectangular openings. In this case, the free surface of the stirring blade from the inside out increases as the circumferential speed changes depending on the radius. As a result, a uniform mixing without significant backmixing is achieved. The effluent of the raw material component mixture via the nozzle 7 at the top of the stirring column. At the bottom of the column is to possibly required emptying of the column, z. B. for the purpose of their purification, a second outlet 8. In the lower part of the column are initially intimately mixed by the stirring action, the raw material components; in the upper part of the column is then carried over the so-called fixed point of the raw material component mixture. At the upper outlet of the column to obtain a homogeneous, pumpable reaction mixture

Die Rührkolonne läßt sich sowohl für den Labor- als auch für den Produktionsmaßstab dimensionieren. The stirring column can be dimensioned both for the laboratory and for the production scale.

Documents considered:

DD 76483, C 01 B 33/28DD 76483, C 01 B 33/28

GB 1223 592, C 01 B 33/28GB 1223 592, C 01 B 33/28

Ullmann's Encyklopädie der Technischen Chemie Bd. 2,1972, S. 278.Ullmann's Encyklopadie der Technischen Chemie, Vol. 2, 1972, p. 278.

Claims

1. A process for the preparation of synthetic zeolites from aqueous solutions and / or dispersions Rohetoffkömponefiten by continuous mixing of the raw material components in the Zeofithtypen 4A, ЗA or 13X corresponding proportions, continuous precipitation of the Reaktionsgel & subsequent crystallization, characterized in that to a temperature of 20 to 30 ^° C during the continuous mixing and during and after the gel precipitation occurring in a period of 30 seconds to 6 minutes as long as shearing forces, expressed as stirring speed in a range of 100 to 200 rpm, act until one also at rest pumpable remaining mass of aluminosilicate gel is obtained.

2. A device for the preparation of synthetic zeolites from aqueous solutions and / or dispersions of the raw material components by continuous mixing in the zeolite types 4A, ЗA or 13X corresponding proportions / continuous precipitation of the reaction gel and subsequent crystallization, characterized »that the process of mixing and precipitation of Reaction jacks continuously in a stirring column with constant in the axial direction free cross section, a centrally arranged shaft (5) on the parallel to the axis pairwise blade stirrer (6) wall mounted several times over each other, which are perforated with openings of various geometric shapes, the proportion of open cross-section increases in relation to the closed cross section in the radial direction from the inside to the outside, and vertical, arranged between the Blattrührern baffles (4) is performed.

For this 1 page drawings

The invention relates to a method and an apparatus for producing synthetic zeolites, in which the different raw material components required for the preparation of the zeolites are suitably combined and pretreated for the further course of the synthesis.

It is known to synthesize zeolites by mixing Si and Al containing raw materials and then crystallizing the mixture at elevated temperature. In the zeolite 4Α-synthesis are used as raw materials Natriumalummatlauge and sodium water glass solution according to the US-PS 2,882,243.2841471 and according to the formula

2.11 Na ₂ O · Al ₂ O ₂ · 1,74SiO 77,8H ₂ O

Potassium hydroxide is additionally used for zeolite SA synthesis (e.g., DD-PS 46251) to form a batch mixture of the composition

2.1 Na ₂ O. 0.61 K ₂ O. Al ₂ O ₃ 1.55SiO ₂ .81.3H ₂ O

manufactured. For the 13X type, a raw material component mixture of the composition is 7.0Na ₂ O.Al ₂ O _1. 5.0SiO ₂ .326H ₂ O

required, which must be added to the components sodium aluminate and sodium water solution in addition sodium hydroxide solution. The synthesis is described in US Pat. No. 2,882,244. For the synthesis of the type Y is of a raw material component mixture of the composition

237Na ₂ O · Al ₂ O ₃ · ₂ · 119H ₂ O 9,0SiO

go out.

After mixing the raw material components corresponding to the abovementioned compositions, a liquid mixture is obtained which contains particles of the solid state of aggregation in coarsely disperse or colloidally disperse form. This is how z. Example, when mixing a liquid water glass of certain concentration and composition and in a certain mixing ratio according to the above recipes a mixture with gel character. This is then subjected to crystallization to the desired zeolite for a while at an elevated temperature. The raw material component mixture may be prepared by either providing the aluminum-containing component and then adding the silicon-containing component or in reverse order. Since there is more or less pronounced increase in viscosity when adding to the precipitation of a gel and thus to a corresponding conditions, which makes it difficult to achieve a vof ! Constant mixing of all raw material components, stir well , for example by stirring.

Successful zeolite crystallization requires a completely homogeneous mixture of raw material components. Since it is difficult to produce homogeneity in the required time periods when using large quantities of raw materials, it is also known to produce the raw material component mixture continuously. The raw material components simultaneously flow in constant flow rates to a suitable mixing unit, and a completely homogeneous raw material component mixture can be produced in any amount.