DE2725496B2 - Process for the preparation of sodium zeolite A. - Google Patents

Process for the preparation of sodium zeolite A.

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DE2725496B2 DE19772725496 DE2725496A DE2725496B2 DE 2725496 B2 DE2725496 B2 DE 2725496B2 DE 19772725496 DE19772725496 DE 19772725496 DE 2725496 A DE2725496 A DE 2725496A DE 2725496 B2 DE2725496 B2 DE 2725496B2
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    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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    • C01B33/28Base exchange silicates, e.g. zeolites
    • C01B33/2807Zeolitic silicoaluminates with a tridimensional crystalline structure possessing molecular sieve properties; Isomorphous compounds wherein a part of the aluminium ore of the silicon present may be replaced by other elements such as gallium, germanium, phosphorus; Preparation of zeolitic molecular sieves from molecular sieves of another type or from preformed reacting mixtures
    • C01B33/2815Zeolitic silicoaluminates with a tridimensional crystalline structure possessing molecular sieve properties; Isomorphous compounds wherein a part of the aluminium ore of the silicon present may be replaced by other elements such as gallium, germanium, phosphorus; Preparation of zeolitic molecular sieves from molecular sieves of another type or from preformed reacting mixtures of type A (UNION CARBIDE trade name; corresponds to GRACE's types Z-12 or Z-12L)

Description

1515th

Diese Erfindung betrifft den in dem Anspruch gekennzeichneten Gegenstand.This invention relates to the subject matter characterized in the claim.

Die Eigenschaften, Formeln und Herstellung von Zeolith A sind bereits bekannt und beispielsweise in den US-Patentschriften 31 14 603 und 31 19 659 beschrieben. The properties, formulas and preparation of zeolite A are already known and, for example, in the U.S. Patents 3,114,603 and 3,119,659.

Nach dem Verfahren der US-PS 31 14 603 erhält man synthetischen Zeolith A in einem Zweistufenverfahren, bei dem die Reaktionspartner zusammengegeben und in einer ersten Stufe bei einer Temperatur von 20° bis 55° C wenigstens 2 Stunden lang digeriert und anschließend in einer zweiten Stufe bei wenigstens 75° C längere Zeit erhitzt werden. Im allgemeinen benötigt man für beide Stufen in den Beispielen der US-PS 3114 603 eine bevorzugte Gesamtzeit von 7,5 bis 48 Stunden. Die in dem vorstehend geschilderten Verfahren erforderlichen Reaktionszeiten sind für eine technische Durchführung sehr unbequem, da hierdurch bedingt die Anlage sehr groß ausgelegt werden muß, was wiederum die Produktkosten erhöht. Andererseits ist die Durchführung des Verfahrens in zwei Stufen oft lästig, jedoch war dies zur Erzielung eines Produkts von hoher Reinheit (mit über 80% an Zeolith A) nach dem Stande der Technik erforderlich, um die Bildung von Nebenprodukten oder Verunreinigungen, wie z. B. andere Zeolithe, Hydroxysodalith oder amorphe Substanzen, zu vermeiden oder zu verringern.According to the process of US-PS 31 14 603 synthetic zeolite A is obtained in a two-stage process, in which the reactants are brought together and in a first stage at a temperature of 20 ° to Digested at 55 ° C for at least 2 hours and then in a second stage at at least 75 ° C be heated for a long time. Generally one needs for both steps in the examples of the US-PS 3114 603 a preferred total time of 7.5 to 48 hours. Those in the procedure outlined above The necessary reaction times are very inconvenient for a technical implementation, as this requires the system to be designed very large, which in turn increases the product costs. on the other hand it is often troublesome to carry out the process in two stages, but this was necessary to achieve a product of high purity (with over 80% of zeolite A) according to the state of the art is required for the formation of By-products or impurities, such as. B. other zeolites, hydroxysodalite or amorphous substances, to avoid or reduce.

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein einstufiges Verfahren zur Herstellung von Zeolith A zu schaffen, das in kürzerer Zeit durchführbar ist und ein Produkt von besonders hoher Reinheit liefert.The invention was based on the object of providing a one-step process for the production of zeolite A. create that can be carried out in a shorter time and delivers a product of particularly high purity.

Diese Aufgabe wurde gemäß Erfindung durch das vom Anspruch umrissene Verfahren gelöst.This object was achieved according to the invention by the method outlined in the claim.

Der Zeolith A weist die Formel aufThe zeolite A has the formula

1,0 ±0,2 Na2O : Al2O3 : 2,0 ±0,5 SiO2: YH2O,1.0 ± 0.2 Na 2 O: Al 2 O 3 : 2.0 ± 0.5 SiO 2 : YH 2 O,

worin Y einen Wert bis zu etwa 5,1 aufweisen kann.wherein Y can have a value up to about 5.1.

Ein bevorzugter Zeolith wird in der BE-PS 814 874 durch die FormelA preferred zeolite is described in BE-PS 814 874 by the formula

Na12(AlO2 · SiO2)12 · *H2ONa 12 (AlO 2 · SiO 2 ) 12 · * H 2 O

wiedergegeben, worin χ eine Zahl von 20 bis 30, und vorzugsweise etwa 27, ist. Die Herstellung derartiger Zeolithe ist nach dem Verfahren der vorliegenden eo Erfindung erwünscht.where χ is a number from 20 to 30, and preferably about 27. The preparation of such zeolites is desired by the process of the present invention.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, den Zeolith A mit einer Reinheit von 90% oder höher zu erhalten. So wurde gefunden, daß beispielsweise ein Reaktionszeit von 2 Stunden bei 85° C ausreichend ist, um eine im μ wesentlichen vollständige Umsetzung zu einem Endprodukt mit einer Reinheit von 95% oder darüber zu erreichen.According to the invention, it is possible to obtain the zeolite A with a purity of 90% or higher. So it was found that, for example, a reaction time of 2 hours at 85 ° C is sufficient to achieve an im μ substantially complete conversion to a final product with a purity of 95% or above reach.

Man arbeitet gemäß der Erfindung besonders vorteilhaft, wenn das Molverhältnis H2O/Na2O etwa 25 bis 50, und insbesondere 40, beträgtIt is particularly advantageous to work according to the invention when the molar ratio H 2 O / Na 2 O is about 25 to 50, and in particular 40

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Produkt wird leicht durch Filtrieren oder Zentrifugieren gewonnen, wonach man es zur Entfernung von Mutterlauge und Verunreinigungen wäscht Das gewaschene Produkt wird dann zur Entfernung des restlicher Wassergehalts getrocknet.The product obtained by the process of the present invention is easily filtered or centrifuged recovered, after which it is washed to remove mother liquor and impurities. The washed Product is then dried to remove residual water content.

Obgleich die aus dem Produkt entfernte Mutterlauge sowie das Waschwasser vollständig oder teilweise unter Zugabe von frischen Reaktionspartnern in die Reaktionsstufe im Kreis zurückgeführt werden können, wird dies jedoch im allgemeinen nicht bevorzugt, sondern sie werden zur Gewinnung von noch darin enthaltenem Produkt einer oder mehreren zusätzlichen Kristallisationen unterworfen. Bei einem derartigen bevorzugter Verfahrensablauf erhält man eine wässerige Lösung vor NaOH, die man mit besserem Erfolg mit Metakaolin umsetzt, als eine wässerige NaOH-Lösung, die noch im Kreis geführte Mutterlauge enthältAlthough the mother liquor removed from the product and the wash water are completely or partially under Addition of fresh reactants can be recycled into the reaction stage, will However, this is generally not preferred, but they are used for the recovery of what is still contained therein Product subjected to one or more additional crystallizations. More preferred in one such In the process, an aqueous solution of NaOH is obtained, which is more successful with metakaolin converts as an aqueous NaOH solution that is still in the Contains circular mother liquor

Selbstverständlich schließt das erfindungsgemäße Verfahren die Kreisführung der Mutterlauge und der Waschlaugen nicht aus, und es kann unter geeigneten Bedingungen eine solche Kreisführung auch vorteilhaft sein. Um jedoch eine Anreicherung von Verunreinigungen zu vermeiden, ist bei einer Kreisführung der gesamten Mutterlauge die Reinigung eines Teils des im Kreis geführten Stroms wünschenswert bzw. notwendig. Of course, the inventive method includes the cycle of the mother liquor and the Do not use detergents, and under suitable conditions such a cycle can also be advantageous be. However, in order to avoid an accumulation of impurities, the entire mother liquor, the purification of part of the circulated stream is desirable or necessary.

Die vorliegende Erfindung verwendet die meta-Form von amorphem Kaolin, das sogenannte Metakaolin oder das äquivalente Produkt, das man vorzugsweise durch Brennen von Kaolin bei einer Temperatur von etwa 550° bis etwa 900° C erhält. Ein derartiges Brennen ist dem Fachmann bekannt und beispielsweise in der US-PS 31 14 603 beschrieben. Wie dieser US-Patentschrift entnommen werden kann, ist es gewöhnlich wünschenswert, einen längeren Zeitraum zwischen dem Brennen des Kaolins und seiner Verwendung in dem vorliegenden Verfahren zu vermeiden.The present invention uses the meta form of amorphous kaolin called metakaolin or the equivalent product, which is preferably obtained by firing kaolin at a temperature of about Maintains 550 ° to about 900 ° C. Such burning is known to the person skilled in the art and is, for example, in US Pat US Pat. No. 3,114,603. As can be seen from this US patent, it is common desirable a longer period between the firing of the kaolin and its use in the to avoid existing proceedings.

Die nachfolgenden Beispiele zeigen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.The following examples show preferred embodiments of the present invention.

Beispiel 1example 1

In einen 1-Liter -Rundkolben, der mit Heizmantel und Rührwerk ausgestattet ist, füllt man bei Raumtemperatur 250 g H2O ein, gibt dann 34,5 g NaOH-Perlen zu und rührt das Gemisch, bis das NaOH gelöst ist. Man gibt 40 g Metakaolin zu und erhitzt das Gemisch auf 85° C und hält Kolben und Inhalt 2 Stunden lang unter Rührer bei dieser Temperatur.A 1 liter round-bottomed flask equipped with a heating jacket and stirrer is filled with 250 g of H 2 O at room temperature, then 34.5 g of NaOH beads are added and the mixture is stirred until the NaOH has dissolved. 40 g of metakaolin are added and the mixture is heated to 85 ° C. and the flask and contents are kept at this temperature for 2 hours with a stirrer.

Man entfernt den Heizmantel und filtriert den Inhalt des Kolbens zur Gewinnung des festen Produkts durch einen Büchner-Trichter, wäscht das Produkt mit 500 g Wasser und trocknet es im Ofen 5 Stunden oder länger bei 100° C.Remove the heating mantle and filter the contents of the flask to collect the solid product a Buchner funnel, wash the product with 500 g of water and dry it in the oven for 5 hours or more at 100 ° C.

Durch Röntgenbeugungsanalyse einer Produktprobe wurde festgestellt, daß ein Zeolith A mit 95%iger odei höherer Reinheit vorlag (ASTM-Röntgenpul verbeu· gungsmuster »File Card No. 11-590«).By X-ray diffraction analysis of a product sample, it was found that a zeolite A with 95% strength odei higher purity (ASTM X-ray powder diffraction pattern "File Card No. 11-590").

In diesem Beispiel werden die folgenden Molverhältnisse angewandt:In this example the following molar ratios are used:

Na2O/AI2O3 Na 2 O / Al 2 O 3 = 2= 2 SiO2/Al2O3 SiO 2 / Al 2 O 3 = 2= 2 H2O/A12O3 H 2 O / A1 2 O 3 = 78= 78 H2O/Na2OH 2 O / Na 2 O = 39= 39

TabelleTabel

Beispiel H2O
(g)
Example H 2 O
(G)

NaOHNaOH

(g)(G)

Metakaolin Metakaolin

(g)(G)

Temperatur ZeitTemperature time

Γ C) (Min.)Γ C) (min.)

Produkt (%)Product (%)

Zeolith A Zeolith C PhillipsitZeolite A Zeolite C Phillipsite

11 250250 34,534.5 4040 8585 120120 9595 - - 22 125125 34,534.5 4040 8080 120120 9595 - AA. 250250 34,534.5 4040 9090 120120 6363 44th 250250 34,534.5 4040 8585 150150 9696 00 - 55 250250 34,534.5 4040 8585 220220 103103 00 BB. 250250 34,534.5 4040 9090 120120 7878 00 EtwasSome CC. 250250 34,534.5 4040 9090 180180 7676 00 EtwasSome DD. 250250 34,534.5 4040 9090 240240 7171 00 00 EE. 250250 34,534.5 4040 85-8685-86 6060 AmorphesAmorphous Materialmaterial 66th 250250 34,534.5 4040 85-8685-86 120120 9696 00 __ 77th 250250 34,534.5 4040 85-8685-86 180180 9494 00 - 88th 250250 34,534.5 4040 85-8685-86 240240 9393 00 99 250250 34,534.5 4040 8585 150150 113113 00 __ FF. 160160 34,534.5 4040 9090 6565 5454 1111th - GG 160160 34,534.5 4040 9090 120120 5252 1313th - HH 160160 34,534.5 4040 9090 150150 5050 1212th - 11 160160 34,534.5 4040 8585 6363 6060 1111th __ 1010 160160 34,534.5 4040 8585 123123 6262 1111th __ 1111th 160160 34,534.5 4040 8585 183183 6060 1414th - 1212th 160160 34,534.5 4040 8080 120120 104104 00 - 1313th 160160 34,534.5 4040 8080 185185 104104 00

Beispiel 2Example 2

Man wiederholt das Beispiel 1 unter Verwendung von 125 g Wasser anstelle von 250 g und einer Temperatur von 800C anstelle von 85° C. Man erhält ähnliche Ergebnisse. Das H20/Na20-Verhältnis beträgt 20.Repeating the Example 1 using 125 g of water instead of 250 g and a temperature of 80 0 C instead of 85 ° C. Similar results are obtained. The H 2 0 / Na 2 0 ratio is 20.

Beispiel 3Example 3

Man gibt 579 Liter entionisiertes Wasser in einen Reaktor mit 946 Liter Fassungsvermögen, der mit einem Dampfmantel und Rührwerk ausgestattet ist. Dann gibt man 83 kg Natriumhydroxidperlen in den Reaktor. Das Gemisch erhitzt man auf 81,6°C und rührt so lange, bis die Perlen gelöst sind. Dann fügt man 92,5 kg Metakaolin hinzu und erhöht die Temperatur auf 850C.579 liters of deionized water are placed in a 946 liter reactor equipped with a steam jacket and stirrer. 83 kg of sodium hydroxide beads are then added to the reactor. The mixture is heated to 81.6 ° C. and stirred until the beads have dissolved. Then 92.5 kg of metakaolin are added and the temperature is increased to 85 ° C.

Diese Temperatur hält man 2 '/2 Stunden unter Rühren aufrecht Man kühlt die Reaktionsmasse auf etwa Raumtemperatur ab und führt sie zur Entfernung von überstehender Mutterlauge in vier Ansätzen einer Zentrifuge zu. Den Zentrifugenkuchen wäscht man mit 992 Liter entionisiertem Wasser. Man gewinnt 130 kg Zeolith A. Das Produkt ist nach Röntgenbeugungsanalyse im wesentlichen 100%iger Zeolith A.This temperature is kept for 2½ hours with stirring upright The reaction mass is cooled to about room temperature and leads to the removal of supernatant mother liquor in four batches to a centrifuge. The centrifuge cake is washed with it 992 liters of deionized water. 130 kg of zeolite A are obtained. The product is according to X-ray diffraction analysis essentially 100% zeolite A.

Beispiele 4 bis 13
und Vergleichsbeispiele A bis I
Examples 4 to 13
and Comparative Examples A to I.

Man wiederholt das Beispiel 1 in Versuchen unter variierenden Bedingungen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammen mit den Ergebnissen der Beispiele 1 und 2 angegeben.Example 1 is repeated in experiments under varying conditions. The results are in the Table given together with the results of Examples 1 and 2.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstellung von Natriumzeolith A durch Umsetzung von Metakaolin und NaOH in wässeriger Lösung Mnter Rühren bei erhöhten Temperaturen, Abfiltrieren, Waschen und Trocknen des erhaltenen Zeolithen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung mit einem Molverhältnis H2O/Na2O von 15 bis 100 in einem Einstufenverfahren bei einer Temperatur von 80° bis 85° C während 2 bis 4 Stunden durchführtProcess for the production of sodium zeolite A by converting metakaolin and NaOH into aqueous solution with stirring at elevated temperatures, filtering off, washing and drying of the zeolite obtained, characterized in that the reaction with a Molar ratio H2O / Na2O from 15 to 100 in one Performs one-step process at a temperature of 80 ° to 85 ° C for 2 to 4 hours
DE19772725496 1976-06-07 1977-06-06 Process for the preparation of sodium zeolite A. Ceased DE2725496B2 (en)

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FR2354287A1 (en) 1978-01-06
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