EA041871B1 - METHOD FOR PRODUCING MICRONIZED SILICA GEL - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING MICRONIZED SILICA GEL Download PDF

Info

Publication number
EA041871B1
EA041871B1 EA202000367 EA041871B1 EA 041871 B1 EA041871 B1 EA 041871B1 EA 202000367 EA202000367 EA 202000367 EA 041871 B1 EA041871 B1 EA 041871B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
range
silica gel
silica
reactor
formic acid
Prior art date
Application number
EA202000367
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александер Хербст
Original Assignee
Старк Свисс Аг
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 Старк Свисс Аг filed Critical Старк Свисс Аг
Publication of EA041871B1 publication Critical patent/EA041871B1/en

Links

Description

Как правило, силикагель описывают как неосаждаемую, связанную, жесткую трехмерную структуру примыкающих и взаимосвязанных частиц диоксида кремния. Микронизированные силикагели могут быть использованы в качестве адсорбентов различных газов или жидкостей, в качестве стабилизирующего либо осветляющего агента в пиве, вине, напитках либо съедобных маслах, в качестве матирующего агента и наполнителя в красках и покрытиях, в качестве абразивного материала в зубной пасте, в качестве компонента противовуалирующих средств и в качестве средств против слипания в полимерных пленках, в качестве функционального либо усиливающего наполнителя в пластиках, в качестве адсорбента при производстве бумаги, пластика или текстильных покрытий, в качестве носителя при производстве катализаторов, в качестве носителя для действующих веществ в косметической либо фармацевтической промышленностях, а также в качестве агента против слеживания при производстве порошкообразных веществ.Typically, silica gel is described as a non-depositable, bonded, rigid three-dimensional structure of adjacent and interconnected silica particles. Micronized silica gels can be used as adsorbents for various gases or liquids, as a stabilizing or clarifying agent in beer, wine, beverages or edible oils, as an opacifying agent and filler in paints and coatings, as an abrasive in toothpaste, as component of antifogging agents and as antiblocking agents in polymer films, as a functional or reinforcing filler in plastics, as an adsorbent in the manufacture of paper, plastic or textile coatings, as a carrier in the manufacture of catalysts, as a carrier for active ingredients in cosmetics or pharmaceutical industries, as well as an anti-caking agent in the production of powdered substances.

Для производства наиболее часто используемых порошкообразных продуктов на основе аморфного диоксида кремния, которые производятся в количествах несколько 100000 т в год, используется три различных типа процессов.Three different types of processes are used to manufacture the most commonly used amorphous silica powder products, which are produced in quantities of several 100,000 tons per year.

1. Пиротехническое производство диоксида кремния из тетрахлорсилана SiCl4, водорода и кислорода в кислородно-водородном пламени.1. Pyrotechnic production of silicon dioxide from tetrachlorosilane SiCl 4 , hydrogen and oxygen in an oxy-hydrogen flame.

По существу, крупнотоннажный синтез диоксида кремния можно описать как продолжительный гидролиз тетрахлорида кремния (SiCl4) в пламени при температуре около 1200°С (EP 097378 A1, DE 19530339 А1). В описываемом случае SiCl4 переходит в пар и затем самопроизвольно и количественно реагирует с промежуточно образующейся в пламени газа горячего дутья водой с образованием целевого диоксида кремния. Так как данный процесс проводится в пламени, диоксид кремния, получаемый при помощи подобных способов, также называется пирогенным кремнеземом.Essentially, the large-scale synthesis of silicon dioxide can be described as the continuous hydrolysis of silicon tetrachloride (SiCl 4 ) in a flame at a temperature of about 1200°C (EP 097378 A1, DE 19530339 A1). In the described case, SiCl 4 goes into vapor and then spontaneously and quantitatively reacts with water intermediately formed in the hot blast gas flame to form the target silicon dioxide. Because this process is carried out in a flame, the silica produced by these processes is also called fumed silica.

При проведении реакции в пламени первоначально образуются высоковязкие частицы диоксида кремния диаметром в пределах от 5 до 50 нм. Поверхность этих частиц не микропористая, а гладкая. Эти первичные частицы в пламени плотно сплавляются в более крупные образования - так называемые агрегаты. Размеры этих частиц-агрегатов находятся в пределах от 100 до 500 нм. При охлаждении агрегаты образуют третичные структуры в форме чешуйчатых агломератов. Размер данных чешуйчатых агломератов находится в пределах 1-100 мкм. Агрегаты характеризуются наличием пор, при этом большая доступная поверхность агрегатов и агломератов приводит к относительно высокому значению удельной площади поверхности БЭТ (до 600 м2/г). Следует отметить, что общая удельная площадь поверхности, также называемая удельная поверхность БЭТ, определяется в соответствии с методом, предложенным Брунауером, Эмметом, Теллером, также называемом методом БЭТ.When the reaction is carried out in a flame, highly viscous particles of silicon dioxide with a diameter ranging from 5 to 50 nm are initially formed. The surface of these particles is not microporous, but smooth. These primary particles in the flame are densely fused into larger formations - the so-called aggregates. The sizes of these particles-aggregates are in the range from 100 to 500 nm. Upon cooling, the aggregates form tertiary structures in the form of scaly agglomerates. The size of these scaly agglomerates is in the range of 1-100 µm. Aggregates are characterized by the presence of pores, while the large accessible surface of aggregates and agglomerates leads to a relatively high BET specific surface area (up to 600 m 2 /g). It should be noted that the total specific surface area, also called the BET specific surface area, is determined in accordance with the method proposed by Brunauer, Emmett, Teller, also called the BET method.

2. Химическое осаждение силикатов щелочных металлов кислотами.2. Chemical precipitation of alkali metal silicates with acids.

Крупнотоннажные процессы осаждения включают в себя частичную нейтрализацию раствора силикатов щелочных металлов, обычно раствора силиката натрия, из которых диоксид кремния осаждается при перемешивании при повышенной температуре при добавлении кислот (в первую очередь серной кислоты), посредством чего избегают образование геля. Коллоидные частицы диоксида кремния с низкой молекулярной массой вырастают до определенного размера. Образующиеся во время процесса нейтрализации электролиты способствуют коагуляции этих частиц в агломераты. Конечные структуры агломератов (коагулятов) флокулируют с образованием агрегатов и упрочняют (US Pat. No. 2819002, EP 0272380 А2).Large scale precipitation processes involve the partial neutralization of a solution of alkali metal silicates, typically a sodium silicate solution, from which the silica is precipitated by stirring at elevated temperature with the addition of acids (primarily sulfuric acid), whereby gel formation is avoided. Colloidal particles of silicon dioxide with low molecular weight grow to a certain size. The electrolytes formed during the neutralization process contribute to the coagulation of these particles into agglomerates. The final structures of the agglomerates (coagulates) flocculate with the formation of aggregates and strengthen (US Pat. No. 2819002, EP 0272380 A2).

Аморфные порошки осажденного диоксида кремния отличаются от микронизированных силикагелей тем, что имеют более открытую структуру и, следовательно, более низкую внутреннюю пористость. При определенных условиях высокий общий объем пор может быть придан осажденному диоксиду кремния при помощи целенаправленной агломерации в чешуйчатые третичные структуры.Amorphous precipitated silica powders differ from micronized silica gels in that they have a more open structure and therefore lower internal porosity. Under certain conditions, a high total pore volume can be imparted to precipitated silica by targeted agglomeration into scaly tertiary structures.

3. Превращение золь-гель силикатов щелочных металлов с кислотами в кислых силикагелях.3. Sol-gel transformation of alkali metal silicates with acids in acidic silica gels.

В промышленных крупнотоннажных способах преимущественно осуществляют два процесса зольгель.In industrial large-capacity processes, two sol-gel processes are predominantly carried out.

Силикагели могут быть приготовлены при низких значениях pH подкислением водного раствора растворимого силиката металла, обычно силиката натрия, кислотой. Подкисление обычно проводят обработкой раствора диоксида кремния сильной минеральной кислотой, такой как серная или хлористоводородная кислоты, до тех значений pH, при которых раствор диоксида кремния переходит в гель. Полученная таким образом трехмерная структура геля включает в себя использованный растворитель. Затем силикагель отмывают от электролита при помощи время- и энергозатратных процессов промывки. При необходимости, регулировку пористой структуры проводят позже при помощи выдержки при последующей обработке гидрогеля (US Pat. No. 2759798, US 3501269 A).Silica gels can be prepared at low pH by acidifying an aqueous solution of a soluble metal silicate, usually sodium silicate, with acid. Acidification is usually carried out by treating the silica solution with a strong mineral acid, such as sulfuric acid or hydrochloric acid, to pH values at which the silica solution gels. The three-dimensional gel structure thus obtained includes the solvent used. The silica gel is then washed from the electrolyte using time- and energy-intensive washing processes. If necessary, the adjustment of the pore structure is carried out later by exposure to the post-treatment of the hydrogel (US Pat. No. 2759798, US 3501269 A).

Силикагели также могут быть приготовлены приведением водного раствора силиката натрия к низкому значению pH (около 2,2) при использовании ионообменника в протонированной форме, при этом диоксид кремния получается добавлением основания, чтобы достичь значений pH от 4 до 8, что инициирует формирование силикагеля. Конечная структура силикагеля практически полностью свободна от электролита и может быть сразу подвергнута тепловому старению либо, при необходимости, дальнейшим обработкам для достижения подходящей пористости (DD 261586 A1, DD 279233 A1).Silica gels can also be prepared by bringing an aqueous solution of sodium silicate to a low pH (about 2.2) using an ion exchanger in the protonated form, where the silica is made by adding a base to reach pH values of 4 to 8, which initiates the formation of the silica gel. The final structure of the silica gel is almost completely free of electrolyte and can be immediately subjected to heat aging or, if necessary, further treatments to achieve a suitable porosity (DD 261586 A1, DD 279233 A1).

- 1 041871- 1 041871

Для подобных способов конверсии золь-гель является типичной относительно низкая коллоидная стабильность промежуточно образующихся силиказолей. Такие силиказоли, которые неконтролируемо поликонденсируются в течение всего лишь нескольких часов, называются нестабильными силиказолями.Typical of such sol-gel conversion processes is the relatively low colloidal stability of the intermediate silica sols. Such silica sols, which polycondensate uncontrollably within only a few hours, are called unstable silica sols.

Недостаток внедрения нестабильного золя проистекает из нитевидной структуры диоксида кремния, которая приводит к пространственно затрудненной и, следовательно, неупорядоченной поликонденсации. Цепочки диоксида кремния беспорядочно соединяются, в результате чего требуемая пористая структура силикагеля такого рода может быть оптимизирована только на следующей стадии обработки.The disadvantage of incorporating an unstable sol results from the filamentous structure of the silica, which leads to a sterically hindered and hence disordered polycondensation. The silica chains are randomly connected, with the result that the required porous structure of this kind of silica gel can only be optimized in the next processing step.

Предложенный подход представляет переход из золя в гель, в котором в качестве исходного материала используют получаемый методом прямой стабилизации стабильный силиказоль. Переход зольгель инициируется приведением его pH к значению в пределах от 4,0 до 7,0. Изменение значения pH достигается прибавлением летучей кислоты и летучего основания, что означает кислоту и основание, которые могут быть удалены из состава выпариванием. В предпочитаемом варианте этого процесса используются муравьиная кислота и карбонат аммония. Твердость полученного таким образом гидрогеля находится в пределах 20-520 Н/м2. Более того, получаемый продукт является недостаточно гомогенным, и его твердость, измеренная в различных местах одной и той же партии, также значительно различается. Так как силикагели для промышленного применения должны характеризоваться высокой твердостью промежуточного гидрогеля и доступностью больших количеств материала, существует необходимость в улучшенных методах производства микронизированных силикагелей такого рода.The proposed approach represents a transition from a sol to a gel, in which a stable silica sol obtained by direct stabilization is used as the starting material. The sol-gel transition is initiated by bringing its pH to a value in the range of 4.0 to 7.0. Changing the pH value is achieved by adding a volatile acid and a volatile base, which means an acid and a base that can be removed from the composition by evaporation. The preferred version of this process uses formic acid and ammonium carbonate. The hardness of the thus obtained hydrogel is in the range of 20-520 N/m 2 . Moreover, the resulting product is not homogeneous enough, and its hardness, measured at different points in the same batch, also varies significantly. Since silica gels for industrial use must have a high hardness of the intermediate hydrogel and the availability of large amounts of material, there is a need for improved methods for the production of micronized silica gels of this kind.

Следовательно, основной технической проблемой является обеспечение способов производства микронизированного силикагеля, характеризующегося твердостью его промежуточного гидрогеля свыше 600 Н/м2.Therefore, the main technical problem is to provide methods for the production of micronized silica gel, characterized by a hardness of its intermediate hydrogel in excess of 600 N/m 2 .

Данная техническая проблема решается инновациями, предложенными в описании и раскрытыми в формуле изобретения.This technical problem is solved by the innovations proposed in the description and disclosed in the claims.

Таким образом, в первом аспекте настоящее изобретение относится к способу производства микронизированного силикагеля, который включает:Thus, in a first aspect, the present invention relates to a method for the production of micronized silica gel, which includes:

(a) загрузку стабильного силиказоля с содержанием диоксида кремния в пределах от 5 до 50% по массе;(a) loading a stable silica sol with a silica content ranging from 5 to 50% by weight;

(b) приведение значения pH стабильного силиказоля к значению в пределах от 1,7 до 4,0, используя ионнообменник в хотя бы частично, предпочтительно полностью протонированной форме;(b) adjusting the pH of the stable silica sol to a value in the range of 1.7 to 4.0 using an ion exchanger in at least partially, preferably fully protonated form;

(с) нагревание силиказоля, полученного в (b);(c) heating the silica sol obtained in (b);

(d) прибавление текучей среды, содержащей летучую кислоту и летучее основание к силиказолю (с) и смешивание для достижения одинакового значения pH во всем объеме реакционной массы в течение менее чем 5 мин, при этом значение pH находится в пределах от 4,0 до 7,0;(d) adding a fluid containing a volatile acid and a volatile base to the silica sol (c) and mixing to achieve the same pH value throughout the volume of the reaction mass in less than 5 minutes, while the pH value is in the range from 4.0 to 7 .0;

(e) выдержку продукта (d);(e) product aging (d);

(f) сушку продукта (e) и (g) микронизацию силигагеля, полученного таким образом.(f) drying the product (e) and (g) micronizing the silica gel thus obtained.

Здесь, текучая среда предпочтительно определена либо как газ, либо как жидкость. Текучая среда, содержащая летучую кислоту и/или летучее основание, предпочтительно является летучей кислотой и/или летучим основанием.Here, the fluid is preferably defined as either a gas or a liquid. The fluid containing a volatile acid and/or a volatile base is preferably a volatile acid and/or a volatile base.

Термин микронизированный силикагель относится к силикагелю, который был микронизирован, что означает, что его средний диаметр частиц был уменьшен до значений менее 1000 мкм, предпочтительно менее 500 мкм, более предпочтительно менее 100 мкм. Измерение распределения размера частиц проводят методом динамического рассеяния света. Он основан на наблюдении, что угол излучения лазера, преломленного частицей, соотносится с размеров частицы. В сложном образце, содержащем частицы различных размеров, дифракция света приводит к типичной диаграмме рассеивания. При анализе данной диаграммы, может быть получено точное распределение размеров частиц образца. Здесь диаметр частицы дисперсной фазы относится к объемному медианному диаметру частиц, также называемому d50. Таким образом, если не оговорено иное, d50 предпочтительно относится к объемному медианному диаметру частиц, измеряемому методом динамического рассеяния света (ДРС). Следует отметить, что специалист в данной области техники способен к определению объемного медианного диаметра частиц на основании измерений ДРС.The term micronized silica gel refers to silica gel that has been micronized, which means that its average particle diameter has been reduced to values less than 1000 microns, preferably less than 500 microns, more preferably less than 100 microns. The particle size distribution is measured by dynamic light scattering. It is based on the observation that the angle of laser radiation refracted by a particle is related to the size of the particle. In a complex sample containing particles of various sizes, the diffraction of light results in a typical scattering pattern. By analyzing this chart, an accurate particle size distribution of the sample can be obtained. Here, the particle diameter of the dispersed phase refers to the volume median particle diameter, also referred to as d 50 . Thus, unless otherwise noted, d 50 preferably refers to the volume median particle diameter as measured by dynamic light scattering (DLS). It should be noted that one skilled in the art is capable of determining the volume median particle diameter based on DLS measurements.

Термин предпочтительно здесь используется, чтобы указать, что указанный признак не является неотъемлемым и может присутствовать либо не присутствовать, но что дополнительные полезные эффекты могут быть достигнуты, если он присутствует.The term is preferably used here to indicate that the specified feature is not inherent and may or may not be present, but that additional beneficial effects can be achieved if it is present.

Коллоид - это состав, в котором одно вещество, имеющее частицы микроскопического размера, также называемое дисперсной фазой, распределено по всему объему другого вещества, называемого дисперсионной средой. Частицы дисперсной фазы типично имеют диаметр в пределах от 1 до 1000 нм и могут быть измерены, например, при помощи динамического рассеяния света (ДРС). Типичным является то, что коллоиды характеризуются тем, что они не оседают, т.е. дисперсная фаза не отделяется от дисперсионной среды, либо для разделения требуется значительное количество времени, более чем 1 ч, либо более чем 1 день. Как дисперсная фаза, так и дисперсионная среда могут быть газом, жидкостью либо твердым веществом, за исключением того, что неизвестны коллоиды, в которых обе фазы являются гаA colloid is a composition in which one substance, which has particles of microscopic size, also called a dispersed phase, is distributed throughout the volume of another substance, called a dispersion medium. The dispersed phase particles typically have a diameter in the range from 1 to 1000 nm and can be measured, for example, using dynamic light scattering (DLS). It is typical that colloids are characterized by the fact that they do not settle, i. the dispersed phase does not separate from the dispersion medium, or a significant amount of time is required for separation, more than 1 hour, or more than 1 day. Both the dispersed phase and the dispersion medium can be a gas, a liquid, or a solid, except that no colloids are known in which both phases are ha

- 2 041871 зом.- 2 041871 zm.

Золь - это коллоид, в котором дисперсная фаза является твердым веществом, а дисперсионная среда является жидкостью при 25°С и давлении 1 атм. Другими словами, золь состоит из очень маленьких твердых частиц в непрерывной жидкой среде. Диаметр частиц дисперсной фазы в золях типично находится в пределах от 1 до 100 нм, что может быть предпочтительно измерено методом динамического рассеяния света, также называемым ДРС. Здесь диаметром частиц дисперсной фазы называется объемный медианный диаметр частиц, также называемый d50. Так, если не оговорено иное, d50 предпочтительно относится к объемному медианному диаметру частиц, измеренному методом ДРС. При определенных условиях золи характеризуются высокой стабильностью, что означает возможность того, что золи не оседают, т.е. дисперсная фаза не отделяется от дисперсионной среды за период времени по меньшей мере 6 месяцев.A sol is a colloid in which the dispersed phase is a solid and the dispersion medium is a liquid at 25°C and a pressure of 1 atm. In other words, a sol consists of very small solid particles in a continuous liquid medium. The particle diameter of the dispersed phase in sols is typically in the range of 1 to 100 nm, which can preferably be measured by dynamic light scattering, also referred to as DLS. Here, the particle diameter of the dispersed phase is the volume median particle diameter, also referred to as d 50 . Thus, unless otherwise indicated, d 50 preferably refers to the volume median particle diameter measured by the DLS method. Under certain conditions, the sols are characterized by high stability, which means that the sols may not settle, i.e. the dispersed phase does not separate from the dispersion medium over a period of at least 6 months.

Силиказоль - это золь, в котором дисперсная фаза содержит частицы диоксида кремния, а дисперсионная среда типично содержит воду. Другими словами, силиказоль - это коллоидная система, состоящая из тонко диспергированных, дискретных аморфных частиц диоксида кремния и растворителя. Растворителем обычно является водный раствор, содержащий соли и буферы.Silicasol is a sol in which the dispersed phase contains silica particles and the dispersion medium typically contains water. In other words, silicasol is a colloidal system consisting of finely dispersed, discrete amorphous silica particles and a solvent. The solvent is usually an aqueous solution containing salts and buffers.

Диоксид кремния - это оксид кремния, соответствующий общей химической формуле SiO2. Атомы кремния в различных формах диоксида кремния демонстрируют тетраэдрическую координацию, при этом (в значительной степени) в кристаллической решетке каждый атом кремния окружен четырьмя атомами кислорода. Таким образом, общая химическая формула SiO2 отражает стехиометрию диоксида кремния, но не его молекулярную структуру, которая не является отдельной молекулой, содержащей два атома кислорода и один атом кремния. Понимается, что диоксид кремния может образовывать большие кристаллические решетки, в которых атомы кислорода, окружающие определенный атом кремния, соединены с другими атомами кремния, при этом каждый атом кремния окружен последующими атомами кислорода, упорядоченными в тетраэдрическую структуру вокруг кремния. Эта способность диоксида кремния формировать большие структуры позволяют ему существовать в форме дискретных частиц различного размера либо полимерных структур. Следует отметить, что полимерная структура диоксида кремния нелинейная, но имеет поперечные связи, так как каждый атом кремния может служить точкой разветвления структуры. Таким образом, типичная полимерная структура диоксида кремния - это трехмерная структура, в которой каждый атом кремния тетраэдрически окружен четырьмя атомами кислорода, а каждый атом кислорода окружен двумя атомами кремния.Silicon dioxide is silicon oxide, corresponding to the general chemical formula SiO 2 . Silicon atoms in various forms of silicon dioxide exhibit tetrahedral coordination, with (largely) in the crystal lattice each silicon atom is surrounded by four oxygen atoms. Thus, the general chemical formula of SiO 2 reflects the stoichiometry of silicon dioxide, but not its molecular structure, which is not a single molecule containing two oxygen atoms and one silicon atom. It is understood that silicon dioxide can form large crystal lattices in which the oxygen atoms surrounding a particular silicon atom are bonded to other silicon atoms, with each silicon atom surrounded by successive oxygen atoms arranged in a tetrahedral structure around the silicon. This ability of silicon dioxide to form large structures allows it to exist in the form of discrete particles of various sizes or polymeric structures. It should be noted that the polymer structure of silicon dioxide is non-linear, but has cross-links, since each silicon atom can serve as a branching point of the structure. Thus, a typical silica polymer structure is a three-dimensional structure in which each silicon atom is tetrahedrally surrounded by four oxygen atoms and each oxygen atom is surrounded by two silicon atoms.

В соответствии с определением международного союза теоретической и прикладной химии (ИЮПАК), гель - это нетекучая коллоидная структура или полимерная структура, которая пропитана по всему своему объему текучей средой. Другими словами, гели определяются как значительно разбавленные поперечно-связанные системы, которые не демонстрируют текучести. Гель, в котором текучая среда, также называемая агентом набухания, это вода, называется гидрогелем. Гель, в котором текучая среда это газ, называется ксерогелем. Коллоидная структура или полимерная структура является пористой, что означает, что она содержит пространства, сформированные между структурами, и эти пространства заполнены текучей средой. Таким образом, гель отличается от золя тем, что это двухфазовая система, при этом индивидуальная твердая фаза содержит коллоидную или полимерную структуру, а индивидуальная текучая фаза содержится в порах структуры геля, где твердая фаза не диспергирована в жидкой фазе.In accordance with the definition of the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), a gel is a non-fluid colloidal structure or polymer structure that is impregnated throughout its volume with a fluid medium. In other words, gels are defined as highly dilute cross-linked systems that do not exhibit fluidity. A gel in which the fluid, also called swelling agent, is water is called a hydrogel. A gel in which the fluid is a gas is called a xerogel. The colloidal structure or polymeric structure is porous, which means that it contains spaces formed between the structures and these spaces are filled with fluid. Thus, a gel differs from a sol in that it is a two-phase system, wherein the individual solid phase contains a colloidal or polymeric structure, and the individual fluid phase is contained in the pores of the gel structure where the solid phase is not dispersed in the liquid phase.

Силикагель - это гель, в котором твердая фаза представлена диоксидом кремния, который образует полимерную структуру посредством ковалентных связей, как описано выше. Силикагель, в котором содержание воды изменяется от 50 до 95 мас.%, предпочтительно в пределах от 65 до 95 мас.%, называется силикатным гидрогелем.Silica gel is a gel in which the solid phase is silicon dioxide, which forms a polymer structure through covalent bonds, as described above. Silica gel, in which the water content varies from 50 to 95 wt.%, preferably in the range from 65 to 95 wt.%, is called silicate hydrogel.

При определенных условиях, золь может переходить в гель. В этом процессе, называемым переход золь-гель, в золе постепенно начинает формироваться структура геля, содержащая как жидкую фазу, так и твердую фазу. Этот процесс также называется гелеобразование.Under certain conditions, the sol can turn into a gel. In this process, called the sol-gel transition, a gel structure gradually begins to form in the sol, containing both a liquid phase and a solid phase. This process is also called gelation.

Диаграмма на фиг. 1 (воспроизведена из Her R., The Chemistry of silica, сентябрь 1979) показывает соотношение между стабильностью силиказоля и его значением pH. Золь считается стабильным, когда его пространственный состав не изменяется со временем, что означает, что частицы дисперсной фазы диоксида кремния не оседают либо не отделяются от водной среды. Стабильность силиказоля зависит от поверхностного заряда частицы, который зависит от ионов, которые адсорбированы на поверхности частиц золя. В свою очередь, поверхностный заряд определяет, существуют ли силы отталкивания между частицами, которые способствуют стабильности силиказоля. Как можно видеть по диаграмме на фиг. 1, силиказоль стабилен в слабо основных условиях, при значениях pH в пределах от 7,5 до 10,7. При введении солей, таких как хлорид натрия, либо при изменении условий на кислые (pH ниже 7,0), стабильность силикагеля значительно уменьшается и наблюдается переход золя в гель.The diagram in Fig. 1 (reproduced from Her R., The Chemistry of silica, September 1979) shows the relationship between silica sol stability and its pH value. A sol is considered stable when its spatial composition does not change with time, which means that the particles of the dispersed phase of silicon dioxide do not settle or separate from the aqueous medium. The stability of the silica sol depends on the surface charge of the particle, which depends on the ions that are adsorbed on the surface of the sol particles. In turn, the surface charge determines whether there are repulsive forces between the particles that contribute to the stability of the silica sol. As can be seen from the diagram in Fig. 1, silica sol is stable under weakly basic conditions, at pH values ranging from 7.5 to 10.7. When salts such as sodium chloride are introduced, or when the conditions are changed to acidic (pH below 7.0), the stability of the silica gel is significantly reduced and a transition of the sol to the gel is observed.

Определение значения в пределах от X до Y следует понимать таким образом, что значение может принимать любое значение равное или большее X, но в то же время равное или меньшее Y. Другими словами, это значение не должно быть меньше X и не должно быть больше Y.The definition of a value between X and Y should be understood in such a way that the value can take on any value equal to or greater than X, but at the same time equal to or less than Y. In other words, this value must not be less than X and must not be greater than Y .

Приготовление стабильных силиказолей известно специалистам в данной области техники. В одном варианте способа приготовления в качестве исходной точки используется нестабильный силиказоль. ВThe preparation of stable silicasols is known to those skilled in the art. In one embodiment of the preparation method, an unstable silica sol is used as a starting point. IN

- 3 041871 соответствии с определением, нестабильный силиказоль - это силиказоль, который не стабилен, что означает, что его состав может изменяться со временем в результате оседания частиц диспергированного диоксида кремния и их отделения от водной среды, либо посредством перехода золь-гель. Нестабильный силиказоль может быть превращен в стабильный силиказоль изменением его значения pH на значение в пределах от 7,5 до 10,7.- 3 041871 According to the definition, an unstable silica sol is a silica sol that is not stable, which means that its composition can change over time as a result of settling of particles of dispersed silica and their separation from the aqueous medium, or through a sol-gel transition. An unstable silica sol can be converted to a stable silica sol by changing its pH to a value in the range of 7.5 to 10.7.

В другом варианте стабильный силиказоль может быть приготовлен напрямую исходя из водного раствора силиката натрия, также называемого растворимое стекло.Alternatively, a stable silica sol can be prepared directly from an aqueous solution of sodium silicate, also called water glass.

Этот способ заключается в добавлении раствора силиката к суспензии слабокислого катионообменника в H+-форме, при этом значение pH суспензии находится в пределах от 2,0 до 6,0. При этих условиях сначала образуется кремниевая кислота, которая затем превращается в частицы диспергированной фазы диоксида кремня в процессе, заключающемся в продолжительном переходе к слабощелочным значениям pH суспензии, более предпочтительно, чтобы значение pH суспензии находилось в пределах от 7,5 до 10,7. Этот способ производства позволяет получать стабильные силиказоли, обладающие особенно узким распределением размеров частиц и высоким содержанием диоксида кремния. Подобные стабильные силиказоли, полученные напрямую из силиката и без образования нестабильного золя на каком-либо этапе, называются прямо стабилизированным силиказолем.This method consists in adding a silicate solution to a slurry of a weakly acid cation exchanger in H + form, the pH of the slurry being in the range of 2.0 to 6.0. Under these conditions, silicic acid is first formed, which is then converted to particles of the dispersed phase of silica in a process consisting in a long transition to slightly alkaline slurry pH values, more preferably, the slurry pH is in the range from 7.5 to 10.7. This production method makes it possible to obtain stable silica sols having a particularly narrow particle size distribution and a high silica content. Such stable silica sols obtained directly from the silicate and without the formation of an unstable sol at any stage are referred to as directly stabilized silica sols.

Прямо стабилизированный силиказоль характеризуется высоким содержанием диоксида кремния. Предпочтительно, что прямо стабилизированный силиказоль содержит от 5 до 50% диоксида кремния. Более предпочтительно, что прямо стабилизированный силиказоль содержит от 15 до 50% диоксида кремния.The directly stabilized silica sol is characterized by a high silica content. Preferably, the directly stabilized silica sol contains 5 to 50% silica. More preferably, the directly stabilized silica sol contains 15 to 50% silica.

Ионообменник - это материал, способный к связыванию ионов и обмену ионов, связанных с ним с другим ион-содержащим раствором или составом. Примеры материалов, которые могут быть использованы как ионообменники, включают в себя, но не ограничиваются, ионообменные полимерные смолы, цеолиты, монтмориллонит, глину. В типичных способах промышленного назначения предпочтительно используют ионнообменники, содержащие полимерные смолы. Ионообменники являются либо катионообменниками, под которыми понимают ионообменники, способные к обмену катионов, либо анионообменниками, под которыми понимают ионообменники, способные к обмену анионов. Определенные катионообменники способны к связыванию ионов H+ и могут регулировать значение pH раствора или состава посредством обмена катионов, присутствующих в растворе или составе, с ионами H+, связанными с H+-обменником. Предпочтительно в качестве H+-обменника используют ионообменник, обладающий функциональной группой сильной кислоты. Сильнокислотная функциональная группа может быть, но не ограничивается, сульфогруппой. Неограничивающим примером ионообменника, пригодного для применения в способе настоящего изобретения, является Lewatit МР S 108 H.An ion exchanger is a material capable of binding ions and exchanging the ions associated with it with another ion-containing solution or composition. Examples of materials that can be used as ion exchangers include, but are not limited to, ion exchange polymer resins, zeolites, montmorillonite, clay. Typical industrial processes preferably use ion exchangers containing polymeric resins. Ion exchangers are either cation exchangers, by which is meant ion exchangers capable of exchanging cations, or anion exchangers, by which are meant ion exchangers capable of exchanging anions. Certain cation exchangers are capable of binding H + ions and can adjust the pH of a solution or formulation by exchanging cations present in the solution or formulation with H + ions bound to the H + exchanger. Preferably, an ion exchanger having a strong acid functional group is used as the H + exchanger. The strongly acid functional group may be, but is not limited to, a sulfo group. A non-limiting example of an ion exchanger suitable for use in the process of the present invention is Lewatit MP S 108 H.

Ионы H+, относящиеся к данному изобретению, обычно соответствуют протонированной форме растворителя. В случае водных растворов, ионы H+ существуют в форме катионов оксония H3O+.Ions H + related to this invention, usually correspond to the protonated form of the solvent. In the case of aqueous solutions, H + ions exist in the form of oxonium cations H 3 O + .

Для производства силикагеля в соответствии с настоящим изобретением используют стабильный силиказоль. Предпочтительно стабильный силиказоль - это прямо стабилизированный силиказоль. Одной из возможностей производства силикагеля является использование стабильного силиказоля в качестве исходного материала. Стабильный силиказоль - это коллоидная система, состоящая из тонко измельченных дискретных аморфных частиц SiO2 и растворителя, которая не претерпевает изменений в степени дисперсности с течением времени - не наблюдается коагуляция коллоидных частиц. Коллоиды остаются равномерно распределены в дисперсионной среде, не наблюдается оседания частиц под действием гравитации. Частицы диоксида кремния стабильного золя предпочтительно сферические и в большинстве случаев характеризуются диаметром d50 в пределах от 3 до примерно 100 нм, определяемом методом ДРС.For the production of silica gel in accordance with the present invention, a stable silica sol is used. Preferably the stable silica sol is a directly stabilized silica sol. One of the possibilities for the production of silica gel is the use of a stable silica sol as a starting material. Stable silicasol is a colloidal system consisting of finely divided discrete amorphous particles of SiO 2 and a solvent, which does not undergo changes in the degree of dispersion over time - no coagulation of colloidal particles is observed. The colloids remain uniformly distributed in the dispersion medium, and no settling of particles under the action of gravity is observed. The silica particles of the stable sol are preferably spherical and in most cases have a diameter d 50 ranging from 3 to about 100 nm, as determined by the DLS method.

Специалисту в данной области техники известно, что если значение pH стабильного силиказоля установлено в пределах значений от 3,5 до 7,0, и систему нагревают до температуры от 20 до 100°С, будет происходить переход из золя в гель, также известный, как процесс гелеобразования, с образованием гидрогеля. Тем не менее, подобный гидрогель характеризуется недостаточной механической прочностью, что делает дальнейшую переработку чрезвычайно затруднительной. Гидрогель, характеризующийся твердостью ниже 520 Н/м2, измеренной при помощи метода, предварительно раскрытого в DE 102006022685B4, который приводит эффекту сжижения, не благоприятному для дальнейшей переработки. Любое механическое напряжение подобного гидрогеля приводит к его превращению в пастообразную массу, не подходящую для перемещения в пределах промышленного предприятия, что связано с образованием синерезисной воды. Здесь синерезисная вода определяется как вода, вытесненная из геля. Низкая механическая стабильность структуры гидрогеля приводит к сжатию структуры и последующему коллапсу пор силикагеля.One skilled in the art will recognize that if the pH of a stable silica sol is set between 3.5 and 7.0 and the system is heated to between 20 and 100°C, a sol-to-gel transition, also known as the process of gelation, with the formation of a hydrogel. However, such a hydrogel is characterized by insufficient mechanical strength, which makes further processing extremely difficult. A hydrogel characterized by a hardness below 520 N/m 2 measured using the method previously disclosed in DE 102006022685B4, which results in a liquefaction effect unfavorable for further processing. Any mechanical stress of such a hydrogel leads to its transformation into a paste-like mass, which is not suitable for movement within an industrial enterprise, which is associated with the formation of syneresis water. Here syneresis water is defined as water displaced from the gel. The low mechanical stability of the hydrogel structure leads to structure contraction and subsequent collapse of the silica gel pores.

Будет отмечено, что продукт стадии (d), то есть продукт гелеобразования нагретого силиказоля, полученного на стадии (с), также называется гидрогелем.It will be noted that the product of step (d), ie the gelation product of the heated silica sol obtained in step (c), is also referred to as a hydrogel.

Неожиданно было обнаружено, что в случае, когда летучая кислота и/или летучее основание равномерно распределены по всему объему силиказоля в золе в течение короткого отрезка времени, предпочтительно в течение менее чем 5 мин, более предпочтительно в течение менее чем 1 мин, получаемыеSurprisingly, it has been found that when the volatile acid and/or volatile base is evenly distributed throughout the silica sol in the ash for a short period of time, preferably less than 5 minutes, more preferably less than 1 minute, the resulting

- 4 041871 силикатные гидрогели характеризуются твердостью в пределах от 600 до 2000 Н/м2. Предпочтительно летучая кислота - это водный раствор муравьиной кислоты, а летучее основание - это водный раствор гидрокарбоната аммония. Изменение в значении pH переводит стабильный силиказоль в его метастабильную форму, которая может претерпевать спонтанное гелеобразование в соответствующий силикатный гидрогель. Неожиданно было обнаружено, что масштаб времени процесса гелеобразования по порядку величины совпадает со временем диффузии муравьиной кислоты и карбоната аммония в силиказоль. При этом, когда образуется силикатный гидрогель, дальнейшая диффузия кислоты и основания, предпочтительно муравьиной кислоты и карбоната аммония, замедляется, и гелеобразование в следующих порциях силиказоля протекает в неоптимальных условиях, приводя к гидрогелю с более низкой твердостью.- 4 041871 silicate hydrogels are characterized by hardness ranging from 600 to 2000 N/m 2 . Preferably the volatile acid is an aqueous solution of formic acid and the volatile base is an aqueous solution of ammonium hydrogen carbonate. The change in pH value converts the stable silica sol to its metastable form, which can spontaneously gel into the corresponding silicate hydrogel. Surprisingly, it was found that the time scale of the gelation process coincides in order of magnitude with the time of diffusion of formic acid and ammonium carbonate into the silica sol. However, when a silicate hydrogel is formed, further diffusion of acid and base, preferably formic acid and ammonium carbonate, slows down, and gelation in subsequent portions of silica sol proceeds under suboptimal conditions, resulting in a hydrogel with lower hardness.

Как продемонстрировано в примерах, незамедлительное перемешивание приводит к гидрогелям со значительно более высокой твердостью по сравнению с ситуацией, когда перемешиванию позволяют протекать медленнее, или когда оно не применяется и муравьиная кислота и гидрокарбонат аммония распределяются только посредством диффузии. При сравнении продуктов, описанных в ссылочном примере 2 и примере 2, можно видеть, что в последнем случае образуется продукт со значительно более высокой прочностью, если проводят незамедлительное перемешивание.As demonstrated in the examples, immediate agitation results in hydrogels with significantly higher hardness compared to a situation where agitation is allowed to proceed more slowly, or when it is not applied and formic acid and ammonium hydrogen carbonate are distributed only by diffusion. When comparing the products described in Reference Example 2 and Example 2, it can be seen that in the latter case, a product with a significantly higher strength is formed if immediate mixing is carried out.

Для образования гидрогеля с твердостью в пределах от 600 до 2000 Н/м2 должно быть обеспечено добавление и перемешивания раствора муравьиной кислоты и раствора карбоната аммония в силикатном золи таким образом, чтобы смешивание протекало быстрее процесса гелеобразования. Варианты осуществления изобретения предоставляют предпочтительное средство достижения равномерного pH во всем объеме силиказоля за короткое время таким образом, что процесс гелеобразования может быть инициирован в оптимальных условиях одновременно во всем объеме силиказоля.In order to form a hydrogel with a hardness in the range of 600 to 2000 N/m 2 , the addition and mixing of the formic acid solution and the ammonium carbonate solution in the silicate sol must be ensured so that the mixing proceeds faster than the gelation process. Embodiments of the invention provide a preferred means of achieving a uniform pH throughout the volume of the silica sol in a short time such that the gelation process can be initiated under optimal conditions simultaneously throughout the volume of the silica sol.

Оптимальные условия инициирования процесса гелеобразования силиказоля определяются значением pH силиказоля. Предпочтительно значение pH силиказоля устанавливают в пределах значений от 4,0 до 7,0 для того, чтобы инициировать гелеобразование. Более предпочтительно значение pH силиказоля устанавливают в пределах значений от 5,0 до 6,0 для того, чтобы инициировать гелеобразование. Наиболее предпочтительно значение pH силиказоля устанавливают в пределах значений от 5,3 до 5,7 для того, чтобы инициировать гелеобразование.The optimal conditions for initiating the silica sol gelation process are determined by the pH value of the silica sol. Preferably, the pH of the silicasol is adjusted to between 4.0 and 7.0 in order to initiate gelation. More preferably, the pH of the silicasol is adjusted to between 5.0 and 6.0 in order to initiate gelation. Most preferably, the pH of the silicasol is adjusted to between 5.3 and 5.7 in order to initiate gelation.

Считается, что значение pH по всему объему силиказоля одинаково, если оно не отклоняется во всем объеме силиказоля на более чем 1,0 единицу pH от определенного значения, при этом определенное значение предпочтительно является средним значением pH всего объема силиказоля. Более предпочтительно значение pH во всем объеме силиказоля считается одинаковым, если оно не отклоняется во всем объеме силиказоля на более чем 0,5 единицы pH от определенного значения. Наиболее предпочтительно значение pH во всем объеме силиказоля считается одинаковым, если оно не отклоняется во всем объеме силиказоля на более чем 0,25 единицы pH от определенного значения. Следовательно, если в определенном осуществлении данного изобретения значение pH силиказоля установлено равным 5,5 и требуется, чтобы оно было одинаковым во всем объеме силиказоля, это будет означать, что в каждом месте силиказоля значение pH будет в пределах от 4,5 до 6,5, более предпочтительно это будет означать, что в каждом месте силиказоля значение pH будет в пределах от 5,0 до 6,0, наиболее предпочтительно это будет означать, что в каждом месте силиказоля значение pH будет в пределах от 5,25 до 5,75. Значение pH предпочтительно измерять при 25°С.It is considered that the pH value throughout the volume of silica sol is the same if it does not deviate throughout the volume of silica sol by more than 1.0 pH units from a certain value, while the determined value is preferably the average pH value of the entire volume of silica sol. More preferably, the pH value throughout the volume of silica sol is considered the same if it does not deviate throughout the volume of silica sol by more than 0.5 pH units from a certain value. Most preferably, the pH value throughout the volume of silica sol is considered the same if it does not deviate throughout the volume of silica sol by more than 0.25 pH units from a certain value. Therefore, if in a particular embodiment of this invention the pH value of the silica sol is set to 5.5 and is required to be the same throughout the volume of the silica sol, this will mean that at each location of the silica sol the pH will be in the range from 4.5 to 6.5 , more preferably this will mean that at each silica sol location the pH will be between 5.0 and 6.0, most preferably it will mean that at each silica sol location the pH will be between 5.25 and 5.75 . The pH value is preferably measured at 25°C.

Конечная структура силикатного гидрогеля почти совершенно свободна от электролитов и впоследствии ее выдерживают. Если силикатный гидрогель загрязнен электролитами, другими словами, содержит электролиты либо не свободен от электролитов, эти электролиты следует отмыть водой. Здесь электролиты определяются как вещества, которые существуют в форме положительных и отрицательных ионов, отличающихся от Н+ (также понимаемому как H3O+) или OH-, например такие соли, как хлорид натрия NaCl. Летучие кислота и основание могут быть удалены из структуры гидрогеля посредством превращения их в газы, и соответственно не рассматриваются в качестве электролитов, которые могут загрязнять силикатный гидрогель, как раскрывается в описании. Следует отметить, что как муравьиная кислота, так и гидрокарбонат аммония, являются летучими и могут быть переведены в газообразное состояние.The final structure of the silicate hydrogel is almost completely free of electrolytes and is subsequently maintained. If the silicate hydrogel is contaminated with electrolytes, in other words, contains electrolytes or is not free of electrolytes, these electrolytes should be washed with water. Here, electrolytes are defined as substances that exist in the form of positive and negative ions other than H + (also understood as H 3 O + ) or OH - , such as salts such as sodium chloride NaCl. Volatile acid and base can be removed from the hydrogel structure by converting them to gases, and accordingly are not considered as electrolytes that can contaminate the silicate hydrogel, as disclosed in the description. It should be noted that both formic acid and ammonium bicarbonate are volatile and can be converted into a gaseous state.

Используемый в описании термин летучий, как в случае летучей кислоты или летучего основания, предпочтительно относится к веществам или смесям веществ (таких как кислоты и/или основания), которые могут быть выпарены при температуре ниже 120°С, предпочтительно ниже 105°С, и при давлении 1 атм, по меньшей мере на 95, предпочтительно 99, наиболее предпочтительно 99,5 мас.%. При этом термин испарение включает, например, испарение веществ или смесей веществ (т.е. переход из жидкой фазы в газообразную), сублимацию веществ или смесей веществ (т.е. переход из твердой фазы в газообразную), разложение веществ или смесей веществ и испарение продуктов разложения и/или разложение веществ или смесей веществ и сублимацию продуктов разложения.As used herein, the term volatile, as in the case of a volatile acid or volatile base, preferably refers to substances or mixtures of substances (such as acids and/or bases) that can be evaporated at temperatures below 120°C, preferably below 105°C, and at a pressure of 1 atm, at least 95, preferably 99, most preferably 99.5 wt.%. The term evaporation includes, for example, evaporation of substances or mixtures of substances (i.e. transition from a liquid phase to a gaseous phase), sublimation of substances or mixtures of substances (i.e. transition from a solid phase to a gaseous phase), decomposition of substances or mixtures of substances, and evaporation of decomposition products and/or decomposition of substances or mixtures of substances and sublimation of decomposition products.

Предпочтительно раствор муравьиной кислоты и раствор карбоната аммония используют в качестве летучей кислоты и летучего основания, чтобы привести значение pH силиказоля к значению в пределах от 4,0 до 7,0. Тем не менее, этот выбор не является ограничивающим и любая кислота и/или любоеPreferably, a formic acid solution and an ammonium carbonate solution are used as the volatile acid and volatile base to bring the pH of the silica sol to between 4.0 and 7.0. However, this choice is not limiting and any acid and/or any

- 5 041871 основание, которое является летучим и подходит для приведения значения pH силиказоля к значению в пределах от 4,0 до 7,0 могут быть использованы в способе в соответствии с настоящим изобретением. Соответственно летучая кислоты может быть выбрана из группы, содержащей водный раствор муравьиной кислоты, чистую муравьиную кислоту в жидком состоянии, чистую газообразную муравьиную кислоту, газообразную композицию, содержащую муравьиную кислоту, уксусную кислоту, пропионовую кислоту и масляную кислоту. Летучее основание может быть выбрано из группы, содержащей водный раствор гидрокарбоната аммония, чистый газообразный аммиак, газообразные композиции, содержащие аммиак, водный раствор аммиака, чистый жидкий или газообразный алкиламин, водный раствор алкиламина или газообразные композиции, содержащие алкиламин, N,N-диалкиламин или N,N,Nтриалкиламин, в которых каждая алкильная группа независимо представляет собой метил, этил, пропил или бутил.- 5 041871 a base which is volatile and suitable for adjusting the pH of the silica sol to a value in the range of 4.0 to 7.0 can be used in the method according to the present invention. Accordingly, the volatile acid may be selected from the group consisting of an aqueous solution of formic acid, pure liquid formic acid, pure gaseous formic acid, a gaseous composition containing formic acid, acetic acid, propionic acid and butyric acid. The volatile base may be selected from the group consisting of aqueous ammonium hydrogen carbonate, pure gaseous ammonia, gaseous compositions containing ammonia, aqueous ammonia, pure liquid or gaseous alkylamine, aqueous alkylamine, or gaseous compositions containing alkylamine, N,N-dialkylamine or N,N,Ntrialkylamine, in which each alkyl group is independently methyl, ethyl, propyl or butyl.

Продукт процесса гелеобразования выдерживают. Во время выдержки силикатный гидрогель подвергают тепловому старению. Целью теплового старения является дальнейшее упрочнение структуры гидрогеля, которое приводит к повышению твердости, а также к регулированию пористости гидрогеля. Под пористостью понимается объем пор, нормализованный на массу силикагеля, что выражается в см3/г и может быть получено из изотермы адсорбции азота методом, раскрытым в описании. Предпочтительно время выдержки составляет от 1 мин до 50 ч. Более предпочтительно время выдержки составляет от 1 до 20 ч.The product of the gelation process is maintained. During exposure, the silicate hydrogel is subjected to heat aging. The purpose of heat aging is to further strengthen the hydrogel structure, which leads to an increase in hardness as well as to control the porosity of the hydrogel. Porosity refers to the pore volume normalized to the mass of silica gel, which is expressed in cm 3 /g and can be obtained from the nitrogen adsorption isotherm by the method disclosed in the description. Preferably, the holding time is from 1 minute to 50 hours. More preferably, the holding time is from 1 to 20 hours.

Полученный подобным образом силикатный гидрогель содержит значительное количество воды. В зависимости от использованного силиказоля, содержание воды в силикатном гидрогеле колеблется от 50 до 95 мас.%, предпочтительно от 65 до 95 мас.%. В данном описании, содержание воды в силикагеле выражается в мас.%, что является отношением массы содержащейся воды к общей массе силикагеля, выраженным в процентах. Для того, чтобы обеспечить промышленное применение, избыток воды удаляют в процессе сушки. В данном изобретении можно применять любой промышленно применимый способ сушки силикагеля. В качестве неограничивающего примера, для сушки полученного силикатного гидрогеля можно применять вакуумную барабанную сушилку.The silicate hydrogel obtained in this way contains a significant amount of water. Depending on the silica sol used, the water content of the silicate hydrogel ranges from 50 to 95% by weight, preferably from 65 to 95% by weight. In this description, the water content of silica gel is expressed in wt.%, which is the ratio of the mass of water contained to the total mass of silica gel, expressed as a percentage. In order to ensure industrial applications, excess water is removed during the drying process. Any industrially applicable method for drying silica gel can be used in the present invention. As a non-limiting example, a vacuum drum dryer can be used to dry the resulting silicate hydrogel.

Последней стадией производства микронизированного силикагеля является микронизация. Микронизация - это процесс измельчения материала так, что конечный объемный медианный диаметр частиц d50 находится в пределах от 1 до сотен микрон, предпочтительно в пределах от 1 до 100 мкм, при измерении методом ДРС. Тип применяемой в настоящем изобретении мельницы не ограничен и можно использовать любую мельницу. В определенных осуществлениях данного изобретения может быть использована вихревая мельница.The last step in the production of micronized silica gel is micronization. Micronization is the process of grinding material so that the final volume median particle diameter d 50 is in the range of 1 to hundreds of microns, preferably in the range of 1 to 100 µm, as measured by the DLS method. The type of mill used in the present invention is not limited, and any mill can be used. In certain embodiments of the present invention, a jet mill may be used.

В другом осуществлении, данное изобретение относится к производству микронизированного силикагеля, в котором летучая кислота - это водный раствор муравьиной кислоты, и в котором летучее основание - это водный раствор гидрокарбоната аммония.In another implementation, this invention relates to the production of micronized silica gel, in which the volatile acid is an aqueous solution of formic acid, and in which the volatile base is an aqueous solution of ammonium hydrogen carbonate.

В другом осуществлении изобретения, этот способ, хотя бы частично, осуществляют с применением реактора, состоящего из: корпуса реактора с полостью; как минимум одной мешалки внутри полости корпуса реактора, вращающейся относительно корпуса реактора вокруг оси вращения, при этом по меньшей мере одна мешалка содержит по меньшей мере одну перемешивающую насадку; при этом по меньшей мере одна мешалка и/или по меньшей мере одна перемешивающая насадка содержит по меньшей мере одно выпускное отверстие для добавления текучей среды в корпус реактора; и при этом по меньшей мере одно выпускное отверстие выполнено с возможностью сообщения по текучей среде с одной или более подачами текучей среды посредством по меньшей мере одного жидкостного соединения. Силиказоль загружают в полость корпуса реактора и текучую среду добавляют в корпус реактора по меньшей мере через одно выпускное отверстие. По меньшей мере одна мешалка вращается в течение хотя бы части стадии (d).In another implementation of the invention, this method, at least in part, is carried out using a reactor consisting of: a reactor vessel with a cavity; at least one stirrer inside the cavity of the reactor vessel, rotating relative to the reactor vessel around the axis of rotation, while at least one stirrer contains at least one stirring nozzle; wherein at least one agitator and/or at least one mixing nozzle contains at least one outlet for adding fluid to the reactor vessel; and wherein at least one outlet is configured to be in fluid communication with one or more fluid supplies via at least one fluid connection. Silicasol is loaded into the cavity of the reactor vessel and the fluid is added to the reactor vessel through at least one outlet. At least one agitator is rotated during at least part of step (d).

Реактор может иметь следующие особенности, как раскрыто в данном описании. Преимущества, связанные с использованием реактора, как описано, раскрыты ниже. Например, посредством реактора может быть обеспечено, что текучая среда, например летучая кислота и/или основание, более гомогенно, равномерно и/или быстро добавляют к силиказолю, содержащемуся в полости реактора. Реактор может также сформировать независимое осуществление данного изобретения и может быть таким образом заявлен, вне зависимости от способа, здесь описанного.The reactor may have the following features, as disclosed in this description. The advantages associated with the use of the reactor as described are disclosed below. For example, by means of a reactor it can be ensured that a fluid, such as a volatile acid and/or base, is more homogeneously, evenly and/or quickly added to the silica sol contained in the reactor cavity. The reactor may also form an independent embodiment of the present invention and may thus be claimed regardless of the method herein described.

В условиях промышленного применения должны быть предоставлены средства добавления летучей кислоты и/или летучего основания, предпочтительно водного раствора муравьиной кислоты и водного раствора гидрокарбоната аммония к силиказолю со стадии (с) и перемешивания для достижения одинакового значения pH во всем объеме реактора в течение менее чем 5 мин. В определенных осуществлениях данного изобретения может быть использован реактор, раскрытый в данном описании.Under conditions of industrial use, means must be provided for adding a volatile acid and/or a volatile base, preferably an aqueous solution of formic acid and an aqueous solution of ammonium hydrogen carbonate, to the silica sol from step (c) and mixing to achieve a uniform pH throughout the entire volume of the reactor in less than 5 min. In certain implementations of this invention, the reactor disclosed in this description can be used.

В другом осуществлении, настоящее изобретение относится к способу производства микронизированного силикагеля, где силиказоль, полученный на стадии (с), нагревают до температуры в пределах от 20 до 100°С.In another implementation, the present invention relates to a method for the production of micronized silica gel, where the silica sol obtained in stage (c) is heated to a temperature in the range from 20 to 100°C.

При приведении значении pH силиказоля к значениям в пределах от 1,7 до 4,0 образуется метастабильный силиказоль. Метастабильный силиказоль затем нагревают до температуры в пределах от 20 доBy adjusting the pH of the silica sol to values ranging from 1.7 to 4.0, a metastable silica sol is formed. The metastable silica sol is then heated to a temperature ranging from 20 to

- 6 041871- 6 041871

100°С. Как было ранее продемонстрировано, гелеобразование нагретого метастабильного силиказоля может быть инициировано приведением его значений pH к значениям в пределах от 4,0 до 7,0. Предпочтительно силиказоль, полученный на стадии (с), нагревают до температуры в пределах от 40 до 90°С. Более предпочтительно силиказоль на стадии (с) нагревают до температуры в пределах от 50 до 80°С.100°C. As previously demonstrated, the gelation of a heated metastable silica sol can be initiated by adjusting its pH values to between 4.0 and 7.0. Preferably, the silicasol obtained in step (c) is heated to a temperature in the range from 40 to 90°C. More preferably, the silica sol in step (c) is heated to a temperature in the range of 50 to 80°C.

Другое осуществление данного изобретения относится к способу производства микронизированного силикагеля, где муравьиную кислоту применяют в концентрации в пределах от 0,1 до 10 мас.%, предпочтительно в пределах от 0,1 до 1 мас.% более предпочтительно в пределах от 0,1 до 0,2 мас.%, основываясь на общей массе водного раствора муравьиной кислоты.Another implementation of this invention relates to a method for the production of micronized silica gel, where formic acid is used in a concentration in the range from 0.1 to 10 wt.%, preferably in the range from 0.1 to 1 wt.% more preferably in the range from 0.1 to 0.2 wt.%, based on the total weight of an aqueous solution of formic acid.

Концентрация муравьиной кислоты в водном растворе приводится в мас.%, также обозначаемых мас./мас. Для того чтобы рассчитать таким образом определенную концентрацию раствора, общую растворенную массу муравьиной кислоты делят на общую массу водного раствора муравьиной кислоты и выражают в процентном отношении (%). Предпочтительно муравьиную кислоту применяют в концентрации в пределах от 0,1 до 10 мас.%. Более предпочтительно муравьиную кислоту применяют в концентрации в пределах от 0,1 до 1 мас.%. Наиболее предпочтительно муравьиную кислоту применяют в концентрации в пределах от 0,1 до 0,2 мас.%.The concentration of formic acid in aqueous solution is given in wt.%, also denoted wt./wt. In order to calculate the concentration of the solution thus determined, the total dissolved mass of formic acid is divided by the total mass of the aqueous formic acid solution and expressed as a percentage (%). Preferably, formic acid is used in a concentration ranging from 0.1 to 10% by weight. More preferably, formic acid is used at a concentration ranging from 0.1 to 1% by weight. Most preferably, formic acid is used at a concentration in the range of 0.1 to 0.2% by weight.

Комбинацию муравьиной кислоты и гидрокарбоната аммония используют для того, чтобы привести значение pH метастабильного силиказоля к значению в пределах от 4,0 до 7,0. Данное изобретение не ограничивается использованием только комбинации муравьиной кислоты и гидрокарбоната аммония. Тем не менее, для данного изобретения необходимо, чтобы комбинация компонентов могла позволить значению pH быть приведенным к значениям в пределах от 4,0 до 7,0, и что все компоненты летучие, что означает, что могут быть полностью удалены выпариванием, не оставляя остаточных электролитов в силикатном золе.The combination of formic acid and ammonium hydrogen carbonate is used to bring the pH of the metastable silica sol to between 4.0 and 7.0. The present invention is not limited to using only the combination of formic acid and ammonium hydrogen carbonate. However, the present invention requires that the combination of components be able to allow the pH value to be adjusted to between 4.0 and 7.0, and that all components are volatile, which means that they can be completely removed by evaporation without leaving any residual electrolytes in silicate ash.

Муравьиную кислоту применяют для того, чтобы прекратить буферизирующее действие гидрокарбоната аммония, используемого для регулировки pH. С другой стороны, муравьиную кислоту также применяют для поддержания стабильности метастабильного силиказоля до тех пор, пока не инициируется процесс гелеобразования. Предпочтительно муравьиная кислота и гидрокарбонат аммония могут быть добавлены одновременно, либо муравьиная кислота может быть добавлена сначала, с последующим добавлением гидрокарбоната аммония.Formic acid is used to stop the buffering action of ammonium bicarbonate used to adjust pH. On the other hand, formic acid is also used to maintain the stability of the metastable silica sol until the gelation process is initiated. Preferably, formic acid and ammonium hydrogen carbonate may be added simultaneously, or formic acid may be added first, followed by ammonium hydrogen carbonate.

Еще одно осуществление данного изобретения относится к способу производства микронизированного силикагеля, где гидрокарбонат аммония используют в концентрации в пределах от 1 до 21 мас.%, предпочтительно в пределах от 5 до 15 мас.%, наиболее предпочтительно в пределах от 8 до 12 мас.% на основании общей массы водного раствора карбоната аммония.Another implementation of this invention relates to a method for the production of micronized silica gel, where ammonium bicarbonate is used in a concentration in the range from 1 to 21 wt.%, preferably in the range from 5 to 15 wt.%, most preferably in the range from 8 to 12 wt.% based on the total weight of an aqueous solution of ammonium carbonate.

Концентрация гидрокарбоната аммония в водном растворе приводится в мас.%, также обозначаемых мас./мас. Для того чтобы рассчитать таким образом определенную концентрацию раствора, общую растворенную массу гидрокарбоната аммония делят на общую массу водного раствора гидрокарбоната аммония и выражают в процентном отношении (%). Предпочтительно гидрокарбонат аммония применяют в концентрации в пределах от 1 до 21 мас.% в его водном растворе. Более предпочтительно гидрокарбонат аммония применяют в концентрации в пределах от 5 до 15 мас.% в его водном растворе.The concentration of ammonium bicarbonate in aqueous solution is given in wt.%, also denoted wt./wt. In order to calculate the solution concentration thus determined, the total dissolved mass of ammonium hydrogen carbonate is divided by the total mass of the aqueous ammonium hydrogen carbonate solution and expressed as a percentage (%). Preferably, ammonium hydrogen carbonate is used in a concentration ranging from 1 to 21% by weight in its aqueous solution. More preferably, ammonium hydrogen carbonate is used at a concentration ranging from 5 to 15% by weight in its aqueous solution.

Наиболее предпочтительно гидрокарбонат аммония применяют в концентрации в пределах от 8 до 12 мас.% в его водном растворе.Most preferably, ammonium hydrogen carbonate is used at a concentration ranging from 8 to 12% by weight in its aqueous solution.

В зависимости от требований, предъявляемых к пористой структуре, можно применять три различных типа обработки. В определенных осуществлениях данного изобретения, тепловое старение проводится в атмосферных условиях. При тепловом старении при атмосферных условиях получают силикагели с объемом пор от 0,2 до 0,8 см3/г с применением способа, раскрытого в описании. В дальнейших осуществлениях данного изобретения проводят гидротермическое тепловое старение.Depending on the requirements for the porous structure, three different types of treatment can be applied. In certain embodiments of this invention, heat aging is carried out under atmospheric conditions. During thermal aging under atmospheric conditions, silica gels with a pore volume of 0.2 to 0.8 cm 3 /g are obtained using the method disclosed in the description. In further implementations of this invention, hydrothermal heat aging is carried out.

Посредством гидротермического теплового старения, которое может быть проведено при давлении водяного пара 3 бар (абс), получают силикагели с объемом пор от 0,7 до 1,5 см3/г. В других осуществлениях данного изобретения, проводят тепловое старение с обработкой газообразным аммиаком. При помощи обработки газообразным аммиаком достигают значения объема пор от 1,0 до 2,8 см3/г, где объем пор может быть отрегулирован варьированием давления аммиака и длительности обработки.By hydrothermal heat aging, which can be carried out at a water vapor pressure of 3 bar (abs), silica gels with a pore volume of 0.7 to 1.5 cm 3 /g are obtained. In other implementations of the present invention, spend heat aging with treatment with gaseous ammonia. By treatment with gaseous ammonia, a pore volume of 1.0 to 2.8 cm 3 /g is achieved, where the pore volume can be adjusted by varying the ammonia pressure and the duration of the treatment.

Так, другое осуществление данного изобретения относится к способу производства микронизированного силикагеля, где стадия вызревания проводится на воздухе. Другими словами, данное осуществление изобретения относится к методу, в котором тепловое старение силикатного гидрогеля проводится в атмосферных условиях, в контакте с воздухом при обычном давлении.Thus, another implementation of this invention relates to a method for the production of micronized silica gel, where the stage of aging is carried out in air. In other words, this embodiment of the invention relates to a method in which the thermal aging of the silicate hydrogel is carried out under atmospheric conditions, in contact with air at ordinary pressure.

Под воздухом подразумевается газообразная композиция, которая составляет атмосферу Земли. Обычно сухой воздух состоит из около 21% кислорода, около 78% азота, около 1% аргона и меньших количеств других газов, преимущественно диоксида углерода. В дополнение к указанным компонентам, воздух может содержать до 1% водяных паров. Здесь состав воздуха определяется в об.%. Подразумевается, что в данном документе воздух не ограничен приведенной композицией. Как известно специалисту в данной области техники, состав воздуха изменяется с высотой и географическим положением.Air refers to the gaseous composition that makes up the Earth's atmosphere. Typically, dry air is composed of about 21% oxygen, about 78% nitrogen, about 1% argon, and smaller amounts of other gases, predominantly carbon dioxide. In addition to these components, air can contain up to 1% water vapor. Here, the composition of the air is determined in vol.%. Assume that in this document, the air is not limited to the given composition. As the person skilled in the art knows, the composition of air varies with altitude and geographic location.

Тепловое старение при атмосферных условиях производят, подвергая полученный силикатный гидрогель воздействию атмосферного воздуха при давлении окружающей среды и температуре окружающейThermal aging under atmospheric conditions is carried out by exposing the resulting silicate hydrogel to atmospheric air at ambient pressure and ambient temperature.

- 7 041871 среды. Под давлением окружающей среды понимается значение давления в пределах от 0,95 до 1,05 атм. Под температурой окружающей среды понимается температура в пределах от 4 до 36°С, предпочтительно в пределах от 10 до 30°С, наиболее предпочтительно в пределах от 18 до 26°С. Следует понимать, что эти значения не являются ограничивающими. В соответствии с осуществлением изобретения, для теплового старения силикатный гидрогель подвергают воздействию воздуха атмосферы такого, каков он есть, без дальнейшей обработки.- 7 041871 Wednesday. Ambient pressure is understood as a pressure value ranging from 0.95 to 1.05 atm. By ambient temperature is meant a temperature in the range of 4 to 36°C, preferably in the range of 10 to 30°C, most preferably in the range of 18 to 26°C. It should be understood that these values are not limiting. In accordance with the implementation of the invention, for thermal aging, the silicate hydrogel is exposed to atmospheric air as it is, without further processing.

Другое осуществление данного изобретения относится к способу производства микронизированного силикагеля, где стадию вызревания проводят на воздухе в течение времени в пределах от 0,1 до 50 ч.Another embodiment of this invention relates to a method for the production of micronized silica gel, where the aging step is carried out in air for a time ranging from 0.1 to 50 hours.

Полученный силикатный гидрогель обычно вызревает на воздухе в течение времени в пределах от 1 до 50 ч. Предпочтительно полученный силикатный гидрогель вызревает на воздухе в течение времени в пределах от 0,5 до 25 ч. Более предпочтительно полученный силикатный гидрогель вызревает на воздухе в течение времени в пределах от 1 до 15 ч. При вызревании на воздухе при атмосферном давлении, другими словами, при тепловом старении в атмосферных условиях, и последующей сушке и микронизации, могут быть получены силикагели с объемом пор в пределах от 0,2 до 0,8 см3/г.The resulting silicate hydrogel is usually air-cured for a time ranging from 1 to 50 hours. Preferably, the resulting silicate hydrogel is air-conditioned for a time ranging from 0.5 to 25 hours. in the range from 1 to 15 hours. By aging in air at atmospheric pressure, in other words, by thermal aging in atmospheric conditions, and subsequent drying and micronization, silica gels with a pore volume ranging from 0.2 to 0.8 cm 3 can be obtained /G.

Другое осуществление данного изобретения относится к способу получения микронизированного силикагеля, в котором стадию (е) проводят в инертной атмосфере.Another implementation of this invention relates to a method for obtaining micronized silica gel, in which stage (e) is carried out in an inert atmosphere.

В качестве альтернативы, полученный силикагель может вызревать в атмосфере инертного газа. Атмосфера инертного газа определяется как композиция газов, содержащая более чем 90% инертного газа. Инертные газы известны специалисту в данной области техники и включают азот и элементы 18 группы периодической таблицы элементов. Предпочтительно в методе настоящего изобретения в качестве инертного газа используются азот, гелий или аргон.Alternatively, the resulting silica gel may be matured in an inert gas atmosphere. An inert gas atmosphere is defined as a composition of gases containing more than 90% inert gas. Inert gases are known to the person skilled in the art and include nitrogen and elements of group 18 of the periodic table of elements. Preferably, nitrogen, helium or argon is used as the inert gas in the method of the present invention.

Полученные силикагели могут вызревать на воздухе или в атмосфере инертного газа при давлении до 9 бар. Предпочтительно полученные силикагели могут вызревать на воздухе или в атмосфере инертного газа при давлении до 2 бар.The resulting silica gels can mature in air or in an inert gas atmosphere at pressures up to 9 bar. Preferably, the resulting silica gels can be matured in air or under an inert gas atmosphere at pressures up to 2 bar.

Так, в другом осуществлении настоящее изобретение относится к способу производства микронизированного силикагеля, где стадию (с) осуществляют на воздухе или в инертной атмосфере и при давлении до 9 бар.Thus, in another implementation, the present invention relates to a method for the production of micronized silica gel, where stage (c) is carried out in air or in an inert atmosphere and at pressures up to 9 bar.

Другое осуществление данного изобретения относится к способу производства микронизированного силикагеля, где на стадии (е) продукт со стадии (d) обрабатывают паром. Под паром понимается водяной пар, другими словами, Н2О свыше точки кипения под имеющимся давлением. Пар может содержать до 20% других газов, включая, но не ограничиваясь такими компонентами воздуха, как азот, кислород, диоксид углерода, аргон. Предпочтительно пар подводят в условиях, при которых вода существует в своей парообразной форме. По этой причине, пар предпочтительно подводятся под давлением 1 бар и температуре, превышающей 100°С.Another implementation of this invention relates to a method for the production of micronized silica gel, where in stage (e) the product from stage (d) is steamed. Steam is understood as water vapor, in other words, H 2 O above the boiling point under the available pressure. Steam may contain up to 20% of other gases, including but not limited to air components such as nitrogen, oxygen, carbon dioxide, argon. Preferably the steam is supplied under conditions where water exists in its vapor form. For this reason, steam is preferably supplied at a pressure of 1 bar and a temperature in excess of 100°C.

Обработка водяным паром может также называться гидротермальной обработкой. Понимается, что в подобных условиях молекулы воды более реакционноспособны, чем в жидком состоянии. В процессе обработки, молекулы воды в газообразной фазе заполняют поры силикатного гидрогеля и гидролизуют некоторые из связей Si-O. Таким образом, поры расширяются. Другими словами, поры становятся больше. Этот процесс проявляет себя посредством возрастания пористости силикагеля. В условиях обработки, включающих обработку паром, другими словами, при гидротермическом тепловом старении, последующих сушке и микронизации, могут быть получены силикагели, обладающие объемом пор в пределах от 0,7 до 1,5 см3/г.Steam treatment may also be referred to as hydrothermal treatment. It is understood that under such conditions, water molecules are more reactive than in the liquid state. During processing, water molecules in the gaseous phase fill the pores of the silicate hydrogel and hydrolyze some of the Si-O bonds. Thus, the pores expand. In other words, the pores get bigger. This process manifests itself through an increase in the porosity of the silica gel. Under processing conditions including steaming, in other words hydrothermal heat aging followed by drying and micronization, silica gels having a pore volume ranging from 0.7 to 1.5 cc /g can be obtained.

Пористость полученных силикагелей определяют с применением адсорбирующих приборов, таких как Nova 3200 (производства Quantachrome, Odelzhausen). Измерения пористости включают в себя определение различных параметров, включая полную удельную площадь поверхности пор по БЭТ (Брунауэру, Эммету, Теллеру), также называемую площадь поверхности БЭТ, объем пор на единицу массы геля, также называемого объемом пор, и/или средний размер пор, здесь понимаемый как средний диаметр пор. Эти параметры определяют в ходе измерений объемной адсорбции. Их проводят с применением газообразного азота под относительным давлением в пределах от p/p0=0 до p/p0=1 бар при 77,2 К, где p и p0 равновесное и давления насыщения азотом при температуре адсорбции. С этой целью газообразный азот приводят в контакт с образцами силикагеля в контейнере для образцов. Температуру в контейнере для образцов поддерживают постоянной. Количество адсорбированного азота измеряется, когда устанавливается равновесие между абсорбатом (в данном случае - азотом) и адсорбентом (пористым силикагелем). При помощи получаемых изотерм адсорбции, определяются объем пор, диаметр пор и площадь поверхности БЭТ.The porosity of the obtained silica gels is determined using adsorbing instruments such as Nova 3200 (manufactured by Quantachrome, Odelzhausen). Porosity measurements include the determination of various parameters, including BET (Brunauer, Emmett, Teller) total pore surface area, also called BET surface area, pore volume per unit mass of gel, also called pore volume, and/or average pore size, here understood as the average pore diameter. These parameters are determined during volumetric adsorption measurements. They are carried out using nitrogen gas at a relative pressure ranging from p/p 0 =0 to p/p 0 =1 bar at 77.2 K, where p and p 0 are equilibrium and nitrogen saturation pressure at the adsorption temperature. To this end, nitrogen gas is brought into contact with the silica gel samples in the sample container. The temperature in the sample container is kept constant. The amount of adsorbed nitrogen is measured when equilibrium is established between the absorbate (in this case, nitrogen) and the adsorbent (porous silica gel). Using the resulting adsorption isotherms, the pore volume, pore diameter, and BET surface area are determined.

Общая удельная площадь поверхности, также называемая площадь поверхности БЭТ, определяется в соответствии с методом, предложенным Брунауером, Эмметом и Теллером (БЭТ), также называемым методом БЭТ. Расчеты площади поверхности БЭТ проводятся линеаризацией данных адсорбции при помощи уравнения БЭТ, которое представляет адсорбированный объем как функцию относительного давления азота в пределах p/p0=0,05-0,3, где p и p0 - равновесное и давление насыщения азотом при температуре адсорбции. Теория БЭТ предполагает многослойную адсорбцию газа на поверхности. В соответствии с методом БЭТ, изотерма адсорбции может при определенных условиях быть изображена как линей- 8 041871 ная функция параметра p/p0 в соответствии с формулой р / р0 с — 1 1The total specific surface area, also called the BET surface area, is determined according to the method proposed by Brunauer, Emmett and Teller (BET), also called the BET method. The BET surface area calculations are carried out by linearizing the adsorption data using the BET equation, which represents the adsorbed volume as a function of the relative nitrogen pressure in the range p/p 0 =0.05-0.3, where p and p 0 are the equilibrium and nitrogen saturation pressure at temperature adsorption. The BET theory assumes multilayer gas adsorption on the surface. In accordance with the BET method, the adsorption isotherm can, under certain conditions, be represented as a linear function of the parameter p/p 0 in accordance with the formula p / p 0 s - 1 1

--и / но =----- , ч-V 1 - р / Ро Vmc vmc где ν - количество абсорбированного газа;--and / but = -----, h -V 1 - p / Po V m cv m c where ν is the amount of absorbed gas;

p и p0 - равновесное и давление насыщения азотом при температуре адсорбции;p and p 0 - equilibrium and nitrogen saturation pressure at the adsorption temperature;

vm - количество газа, абсорбированного монослоем;vm is the amount of gas absorbed by the monolayer;

c - константа БЭТ, определяемая по формулеc - BET constant, determined by the formula

Ej-El с = е ет где E1 - теплота адсорбции для первого слоя;Ej-El c = e em where E1 is the heat of adsorption for the first layer;

EL - теплота адсорбции для второго и последующих слоев, которая равна теплоте испарения.EL is the heat of adsorption for the second and subsequent layers, which is equal to the heat of evaporation.

При нанесении на график экспериментальных данных в соответствии с формулой можно определить оба параметра vm и c и использовать их для расчета площади поверхности БЭТ (SBET) в соответствии с формулой vmNs ^Βετ- Va где N - число Авогадро;When plotting experimental data according to the formula, both parameters vm and c can be determined and used to calculate the BET surface area (SBET) according to the formula v m Ns ^ Β ετ- Va where N is Avogadro's number;

s - поперечное сечение адсорбции адсорбирующих образцов;s is the adsorption cross section of the adsorbing samples;

V - молярный объем газа и a - масса твердого образца адсорбента (в данном случае - силикагеля).V is the molar volume of the gas and a is the mass of the solid sample of the adsorbent (in this case silica gel).

Радиусы пор определяют по методу БДХ (Баррета-Джойнера-Халенды) и они могут быть вычислены из изотерм как адсорбции, так и десорбции, используя уравнение Кельвина. Уравнение Кельвина описывает влияние искривления поверхности мениска жидкость-пар от давления пара и соотносит диаметр пор с относительным давлением (p/p0)Pore radii are determined by the BDH (Barrett-Joyner-Halenda) method and can be calculated from both adsorption and desorption isotherms using the Kelvin equation. The Kelvin equation describes the influence of the curvature of the liquid-vapor meniscus surface on the vapor pressure and relates the pore diameter to the relative pressure (p/p 0 )

ЯТ(п(р/р0) = 'т где p - это давление пара над кривой поверхности мениска жидкость-пар с эффективным радиусом rm;JT(p(r/r 0 ) = 't where p is the vapor pressure over the liquid-vapor meniscus surface curve with effective radius rm;

V L - это молярный объем абсорбирующей жидкости;V L is the molar volume of the absorbent liquid;

γ - поверхностное натяжение жидкости;γ is the surface tension of the liquid;

p0 - также давление насыщенного пара, которое соответствует давлению пара при rm х;p 0 is also the saturation vapor pressure, which corresponds to the vapor pressure at r m x;

R - это универсальная газовая постоянная иR is the universal gas constant and

T - температура.T is the temperature.

Данный способ особенно подходит для мезопористых адсорбентов, таких как силикагели.This method is particularly suitable for mesoporous adsorbents such as silica gels.

Общий объем пор PV определяют напрямую из изотермы адсорбции азота при относительном давлении p/p0 около 1. Общее адсорбированное количество газа может быть переведено в объем жидкости, соответствующий общему объему пор PV, используя формулуThe total pore volume P V is determined directly from the nitrogen adsorption isotherm at a relative pressure p/p 0 of about 1. The total amount of gas adsorbed can be converted to a liquid volume corresponding to the total pore volume P V using the formula

Ру = к V(N2~) где k - это фактор пересчета 1,5468x10’3 кг/м3, который установлен для плотности жидкого азота 808,6 кг/м3;Py = k V(N 2 ~) where k is a conversion factor of 1.5468x10'3 kg/m 3 that is set for a liquid nitrogen density of 808.6 kg/m 3 ;

V (N2) - общий адсорбированный объем азота.V (N2) is the total adsorbed volume of nitrogen.

На фиг. 3 изображен объект определенной геометрии, предпочтительно применяемый для измерения твердости силикатного гидрогеля. Данный способ был ранее раскрыт в DE 102006022685 B4. Твердость гидрогеля определяют, применяя прибор для испытаний на растяжение Unimat 050 SV и многопараметрическую систему PHYSIMETER® 906 МС (производства Erichsen, Reiner), как было раскрыто ранее. В определенном осуществлении данного изобретения, 300 мл золя в химическом стакане вместимостью 600 мл (DIN 12331, ISO 3819) переводят в гидрогель добавлением гидрокарбоната аммония и муравьиной кислоты. Образец гидрогеля термостатируют при 70°С. Измерение начинают через 30 мин после добавления карбоната аммония и муравьиной кислоты. Объект определенной геометрии с относительной скоростью подачи 20 мм/мин вдавливается в гидрогель по центру химического стакана. Глубина проникновения - 10 мм. Измерения сил проводят с интервалом в 1 с, и значения, измеренные в конце измерения, выражают в Н/м2 и принимают за твердость геля.In FIG. 3 shows an object of defined geometry, preferably used to measure the hardness of a silicate hydrogel. This method was previously disclosed in DE 102006022685 B4. The hardness of the hydrogel is determined using a Unimat 050 SV tensile tester and a PHYSIMETER® 906 MC multi-parameter system (manufactured by Erichsen, Reiner) as previously disclosed. In a specific embodiment of the present invention, 300 ml of a sol in a 600 ml beaker (DIN 12331, ISO 3819) is hydrogeled by the addition of ammonium hydrogen carbonate and formic acid. The hydrogel sample is thermostated at 70°C. The measurement is started 30 minutes after the addition of ammonium carbonate and formic acid. An object of a certain geometry with a relative feed rate of 20 mm/min is pressed into the hydrogel in the center of the beaker. Penetration depth - 10 mm. Force measurements are taken at intervals of 1 s and the values measured at the end of the measurement are expressed in N/m 2 and taken as the hardness of the gel.

Другое осуществление данного изобретения относится к способу производства микронизированного силикагеля, в котором пар на стадии (е) подается при абсолютном давлении в пределах от 1 до 100 бар в течение времени в пределах от 1 до 50 ч.Another embodiment of the present invention relates to a process for the production of micronized silica gel, in which the steam in step (e) is supplied at an absolute pressure ranging from 1 to 100 bar for a time ranging from 1 to 50 hours.

В определенном осуществлении данного изобретения обработку паром проводят при абсолютном давлении в пределах от 1 до 100 бар. Предпочтительно обработку паром производят при абсолютном давлении в пределах от 1 до 3 бар. Абсолютное давление определяется как давление относительно полного вакуума. Обработку паром производят в течение времени в пределах от 0,1 до 50 ч. Предпочтительно обработку паром производят в течение времени в пределах от 1 до 20 ч.In a particular embodiment of the present invention, the steaming is carried out at an absolute pressure ranging from 1 to 100 bar. Preferably, the steaming is carried out at an absolute pressure ranging from 1 to 3 bar. Absolute pressure is defined as the pressure relative to full vacuum. The steaming is carried out for a period of time ranging from 0.1 to 50 hours. Preferably, the steaming is performed for a period of time ranging from 1 to 20 hours.

Во время обработки паром происходит тепловое старение структуры диоксида кремния. Во времяDuring steaming, thermal aging of the silica structure occurs. During

- 9 041871 этого процесса водяной пар равномерно распределяется среди пор силикагеля и частично растворяет частицы диоксида кремния, что приводит к увеличению размеров пор. Увеличенные размеры пор могут быть измерены как увеличенный средний диаметр пор.- 9 041871 of this process, water vapor is evenly distributed among the pores of the silica gel and partially dissolves the particles of silicon dioxide, which leads to an increase in the pore size. Increased pore sizes can be measured as an increased average pore diameter.

Дальнейшее осуществление данного изобретения относится к способу производства микронизированного силикагеля, где на стадии (e) продукт (d) обрабатывается газообразным аммиаком.A further implementation of this invention relates to a method for the production of micronized silica gel, where in stage (e) the product (d) is treated with gaseous ammonia.

Специалисту в данной области техники известно, что силикагель (включая, но не ограничиваясь, силикатным гидрогелем) может быть подвергнут обработке водным раствором аммиака с целью увеличения среднего диаметра пор и общего объема пор (DE 102006022685 B4). Также было продемонстрировано, что схожий эффект может быть получен фумигацией гидрогеля газообразным аммиаком. Следовательно, специалистам в данной области техники известно, что процесс теплового старения силикатного гидрогеля может быть проведен с применением газообразного аммиака. Газообразный аммиак диффундирует в гидрогель и растворяется в воде в порах внутри структуры диоксида кремния. Так, при обработке аммиаком более мелкие частицы диоксида кремния перераспределяются посредством повторяющихся растворения и осаждения в энергетически более выгодные положения. Вследствие этого, пористость подобным образом обработанного силикатного гидрогеля изменяется таким образом, что общий объем пор, а также средний диаметр пор выше по сравнению с аналогичными параметрами для силикагеля перед обработкой. Более того, благодаря высокой скорости диффузии газообразного аммиака в структуре силикатного гидрогеля, значительно ускоряется процесс теплового старения.The person skilled in the art knows that silica gel (including but not limited to silicate hydrogel) can be treated with an aqueous ammonia solution to increase the average pore diameter and total pore volume (DE 102006022685 B4). It has also been demonstrated that a similar effect can be obtained by fumigating the hydrogel with ammonia gas. Therefore, it is known to those skilled in the art that the heat aging process of the silicate hydrogel can be carried out using ammonia gas. Gaseous ammonia diffuses into the hydrogel and dissolves in water in the pores within the silica structure. Thus, when treated with ammonia, smaller particles of silicon dioxide are redistributed through repeated dissolution and precipitation to energetically more favorable positions. As a result, the porosity of the silicate hydrogel treated in this way is changed so that the total pore volume as well as the average pore diameter is higher than that of the silica gel before treatment. Moreover, due to the high diffusion rate of ammonia gas in the silicate hydrogel structure, the heat aging process is greatly accelerated.

Время обработки может быть оптимизировано варьированием давления аммиака.The processing time can be optimized by varying the ammonia pressure.

Полученный на стадии (е) силикатный гидрогель может быть обработан газообразным аммиаком в течение времени в пределах от 0,1 до 50 ч. Предпочтительно полученный силикатный гидрогель может быть обработан газообразным аммиаком в течение времени в пределах от 1 до 20 ч. Полученный силикатный гидрогель может быть обработан газообразным аммиаком при абсолютном давлении в пределах от 1 до 100 бар. Предпочтительно полученный на стадии (e) силикатный гидрогель может быть обработан газообразным аммиаком при давлении в пределах от 1 до 10 бар.The silicate hydrogel obtained in step (e) can be treated with ammonia gas for a time ranging from 0.1 to 50 hours. Preferably, the silicate hydrogel obtained can be treated with ammonia gas for a time ranging from 1 to 20 hours. The silicate hydrogel obtained can be treated with gaseous ammonia at an absolute pressure ranging from 1 to 100 bar. Preferably, the silicate hydrogel obtained in step (e) can be treated with gaseous ammonia at a pressure ranging from 1 to 10 bar.

Следовательно, другое осуществление данного изобретения относится к методу производства микронизированного силикагеля, где обработка газообразным аммиаком производится при абсолютном давлении в пределах от 1 до 100 бар в течение времени от 0,1 до 50 ч.Therefore, another embodiment of this invention relates to a method for the production of micronized silica gel, where the treatment with gaseous ammonia is carried out at an absolute pressure in the range of 1 to 100 bar for a time of 0.1 to 50 hours.

Следующее осуществление данного изобретения относится к методу производства микронизированного силикагеля, где обработку газообразным аммиаком производят при абсолютном давлении в пределах от 1 до 10 бар в течение времени в пределах от 1 до 20 ч.A further embodiment of the present invention relates to a method for the production of micronized silica gel, where the treatment with ammonia gas is carried out at an absolute pressure ranging from 1 to 10 bar for a time ranging from 1 to 20 hours.

Силикатный гидрогель, полученный в результате процесса гелеобразования на стадии (e) обычно обладает высоким содержанием воды. Силикатный гидрогель содержит главным образом воду и становится пригодным для промышленного применения только после сушки, когда избыток воды удаляют. При помощи сушки получают силикагель или силикатный гидрогель. В данном изобретении может использоваться любой из промышленно применимых методов сушки силикагеля. Здесь содержание воды в силикагеле выражается в мас.%, которые относятся к отношению массы содержимой воды к полной массе силикагеля, выраженному в процентном отношении. В конечном продукте, микронизированном силикагеле, содержание воды в пределах от 1 до 65 мас.%. Предпочтительно содержание воды в производимом силикагеле находится в пределах от 1 до 20 мас.%, Более предпочтительно производимый силикагель содержит воду в пределах от 1 до 8 мас.%.The silicate hydrogel resulting from the gelation process in step (e) typically has a high water content. The silicate hydrogel contains mainly water and becomes suitable for industrial use only after drying, when excess water is removed. By drying, silica gel or silicate hydrogel is obtained. Any of the industrially applicable methods for drying silica gel can be used in the present invention. Here, the water content of silica gel is expressed in wt.%, which refers to the ratio of the mass of water contained to the total mass of silica gel, expressed as a percentage. The final product, micronized silica gel, has a water content ranging from 1 to 65% by weight. Preferably, the water content of the produced silica gel is in the range from 1 to 20 wt.%, More preferably, the produced silica gel contains water in the range from 1 to 8 wt.%.

Таким образом, еще одно осуществление данного изобретения относится к способу производства микронизированного силикагеля, где содержание воды в производимом силикагеле в пределах от 1 до 65 мас.%.Thus, another implementation of this invention relates to a method for the production of micronized silica gel, where the water content in the produced silica gel is in the range from 1 to 65 wt.%.

Высушенный силикагель тонко измельчают на последней стадии способа настоящего изобретения при помощи мельницы.The dried silica gel is finely ground in the last step of the method of the present invention using a mill.

Тип мельницы для данного изобретения не ограничен и может быть использован любой тип мельницы. В определенных осуществлениях данного изобретения может быть использована вихревая мельница. Посредством микронизации достигается объемный медианный диаметр частиц d50 от 1 до 100 мкм. Более предпочтительно посредством микронизации достигается объемный медианный диаметр частиц от 1 до 20 мкм.The type of mill for this invention is not limited, and any type of mill can be used. In certain embodiments of the present invention, a jet mill may be used. Through micronization, a volume median particle diameter d 50 of 1 to 100 µm is achieved. More preferably, micronization achieves a volume median particle diameter of 1 to 20 µm.

Предпочтительно процессы сушки и измельчения (микронизации) получаемого силикатного гидрогеля объединяют и проводят в одном аппарате. Другими словами, после выдержки силикатный гидрогель подвергают одновременно сушке и микронизации в сушильно-помольной установке. Есть несколько преимуществ такого осуществления. Когда сушке подвергают более мелкие частицы, их доступная поверхность становится больше в ходе измельчения и в результате процесс сушки происходит быстрее. В то же время, более эффективное измельчение достигается для силикагеля, который был частично лишен влагосодержания.Preferably, the processes of drying and grinding (micronization) of the resulting silicate hydrogel are combined and carried out in one apparatus. In other words, after exposure, the silicate hydrogel is subjected to simultaneous drying and micronization in a drying-grinding plant. There are several advantages to such an implementation. When smaller particles are dried, their available surface area becomes larger during grinding and, as a result, the drying process is faster. At the same time, more efficient grinding is achieved for silica gel that has been partially devoid of moisture content.

Следовательно, другое осуществление данного изобретения относится к методу производства микронизированного силикагеля, где стадии (f) и (g) проводятся одновременно.Therefore, another implementation of this invention relates to a method for the production of micronized silica gel, where stages (f) and (g) are carried out simultaneously.

На фиг. 4 изображен пример аппаратурного оформления для осуществления данного способа, при этом оборудование включает установки для сушки и для измельчения. В данном осуществлении силикаIn FIG. 4 shows an example of hardware design for the implementation of this method, while the equipment includes installations for drying and grinding. In this embodiment, the silica

- 10 041871 золь превращается в силикатный гидрогель и вызревает внутри реактора (который более детально представлен на фиг. 2). По завершении теплового старения гидрогеля его перемещают в дозирующий резервуар, который питает сушильно-помольную установку для одновременного проведения сушки и микронизации.- 10 041871 the sol turns into a silicate hydrogel and matures inside the reactor (which is shown in more detail in Fig. 2). Upon completion of the thermal aging of the hydrogel, it is transferred to a dosing tank, which feeds the drying-grinding plant for simultaneous drying and micronization.

Силикагели, приготовленные в соответствии со способом данного изобретения, могут быть измельчены таким образом, что достигается требуемый диаметр частиц. Высушенные силикагели измельчают, или, другими словами, микронизируют таким образом, чтобы средний полученный размер частиц находился в пределах от 1 до 100 мкм. Предпочтительно производимые силикагели имеют средний диаметр частиц в пределах от 1 до 12 мкм.Silica gels prepared in accordance with the method of this invention can be crushed in such a way that the desired particle diameter is achieved. The dried silica gels are pulverized, or, in other words, micronized so that the average particle size obtained is in the range of 1 to 100 µm. Preferably, the silica gels produced have an average particle diameter in the range of 1 to 12 microns.

Так, другое осуществление данного изобретения относится к способу производства микронизированного силикагеля, где образуется силикагель со средним диаметром частиц в пределах от 1 до 100 мкм.Thus, another implementation of this invention relates to a method for the production of micronized silica gel, where silica gel is formed with an average particle diameter in the range from 1 to 100 microns.

Раскрытый в описании способ позволяет производить силикагели, характеризующиеся высокой твердостью. Ранее описанные способы производства микронизированных силикагелей, в которых применяют перевод золя в гель, также называемый процессом золь-гель, не позволяют производить силикагели с твердостью 600 Н/м2. Следует отметить, что определяемую здесь твердость измеряют с применением прибора для испытаний на растяжение Unimat 050 SV и многопараметрической системы PHYSIMETER® 906 МС (производства Erichsen, Reiner), как было указано ранее. Следует также отметить, что твердость силикатного гидрогеля измеряют до того, как этот силикатный гидрогель подвергают стадиям сушки и микронизации. Способ, раскрытый в настоящем изобретении, позволяет производить силикатные гидрогели с твердостью в пределах от 600 до 2000 Н/м2. Предпочтительно способ данного изобретения позволяет производить силикатные гидрогели с твердостью в пределах от 600 до 1200 Н/м2.Disclosed in the description of the method allows the production of silica gels, characterized by high hardness. Previously described processes for the production of micronized silica gels that use sol gelling, also referred to as the sol-gel process, do not produce silica gels with a hardness of 600 N/m 2 . It should be noted that the hardness determined here is measured using a Unimat 050 SV tensile tester and a PHYSIMETER® 906 MC multi-parameter system (manufactured by Erichsen, Reiner) as previously indicated. It should also be noted that the hardness of the silicate hydrogel is measured before the silicate hydrogel is subjected to the drying and micronization steps. The method disclosed in the present invention allows the production of silicate hydrogels with a hardness ranging from 600 to 2000 N/m 2 . Preferably, the process of this invention allows the production of silicate hydrogels with a hardness ranging from 600 to 1200 N/m 2 .

Так, отдельное осуществление данного изобретения относится к способу производства микронизированного силикагеля, где твердость продукта на стадии (е) находится в пределах от 600 до 2000 Н/м2.Thus, a separate implementation of this invention relates to a method for the production of micronized silica gel, where the hardness of the product in stage (e) is in the range from 600 to 2000 N/m 2 .

Другое отдельное осуществление данного изобретения относится к способу производства микронизированного силикагеля, где силикагель характеризуется средним радиусом пор от 1 до 100 нм.Another particular implementation of this invention relates to a method for the production of micronized silica gel, where the silica gel is characterized by an average pore radius from 1 to 100 nm.

Другое отдельное осуществление данного изобретения относится к способу производства микронизированного силикагеля, в котором силикагель характеризуется объемом пор 0,2-2,8 см3/г.Another particular embodiment of the present invention relates to a process for the production of micronized silica gel, wherein the silica gel has a pore volume of 0.2-2.8 cc /g.

Другое отдельное осуществление данного изобретения относится к способу производства микронизированного силикагеля, в котором силикагель характеризуется площадью поверхности БЭТ от 20 до 1200 м2/г.Another particular embodiment of the present invention relates to a process for the production of micronized silica gel, wherein the silica gel has a BET surface area of 20 to 1200 m 2 /g.

Другое осуществление изобретения относится к микронизированному силикагелю, полученному в соответствии с раскрытым в описании способом.Another implementation of the invention relates to micronized silica gel obtained in accordance with the method disclosed in the description.

Другая преимущественная техническая задача относится к предоставлению реактора, который оптимизирован для производства микронизированного силикагеля с твердостью в пределах от 600 до 2000 Н/м2.Another advantageous technical problem relates to the provision of a reactor that is optimized for the production of micronized silica gel with a hardness ranging from 600 to 2000 N/m 2 .

В соответствии с другим осуществлением данного изобретения, упомянутая техническая задача решается предоставлением реактора, который способен к быстрому и/или гомогенному и/или равномерному добавлению летучей среды, содержащей летучую кислоту и/или основание к веществу (предпочтительно силиказолю), содержащемуся в полости реактора. Термин быстро относится к шкале времени порядка 5 мин или меньше, предпочтительно 1 мин или меньше.In accordance with another implementation of the present invention, the mentioned technical problem is solved by providing a reactor that is capable of rapid and/or homogeneous and/or uniform addition of a volatile medium containing a volatile acid and/or base to a substance (preferably silica sol) contained in the reactor cavity. The term fast refers to a time scale of the order of 5 minutes or less, preferably 1 minute or less.

Другое осуществление изобретения относится к реактору, предпочтительно реактору для производства микронизированного силикагеля. Реактор содержит корпус реактора с полостью и по меньшей мере одну мешалку внутри полости в корпусе реактора, способную вращаться относительно корпуса реактора вокруг оси вращения. По меньшей мере одна мешалка содержит по меньшей мере одну перемешивающую насадку. По меньшей мере одна мешалка и/или по меньшей мере одна перемешивающая насадка содержит по меньшей мере одно выпускное отверстие для добавления летучей среды в корпус реактора. По меньшей мере одно выпускное отверстие выполнено с возможностью сообщения по текучей среде с одной или более подачами текучей среды посредством по меньшей мере одного жидкостного соединения.Another implementation of the invention relates to a reactor, preferably a reactor for the production of micronized silica gel. The reactor contains a reactor vessel with a cavity and at least one stirrer inside the cavity in the reactor vessel, capable of rotating relative to the reactor vessel around the axis of rotation. At least one stirrer contains at least one stirring nozzle. At least one stirrer and/or at least one stirring nozzle contains at least one outlet for adding a volatile medium to the reactor vessel. At least one outlet is configured to communicate in fluid with one or more fluid supplies through at least one fluid connection.

Реактор может быть скомпонован для производства микронизированного силикагеля или промежуточного продукта для производства микронизированного силикагеля из силиказоля.The reactor may be configured to produce micronized silica gel or an intermediate product for the production of micronized silica gel from silica sol.

Термин реактор здесь относится к устройству, которое приспособлено для проведения биологической, химической и/или физической реакции. Реактор состоит из корпуса реактора с полостью. Корпус реактора может в значительной степени включать в себя полость. То есть корпус реактора может содержать одно или больше отверстий, через которые вещества могут быть добавлены или выведены из полости и/или через которые человек может попасть в полость, например, для обслуживания реактора.The term reactor here refers to a device that is adapted to carry out a biological, chemical and/or physical reaction. The reactor consists of a reactor vessel with a cavity. The reactor vessel may substantially include a cavity. That is, the reactor vessel may include one or more openings through which substances can be added to or withdrawn from the cavity and/or through which a person can enter the cavity, for example, to service the reactor.

Мешалка может также называться осью или валом. Она скомпонована таким образом, что вращается вокруг оси вращения. Предпочтительно мешалка вытянута вдоль оси вращения. Термин перемешивающая насадка относится к структуре, которая продолжает мешалку. Например, перемешивающие насадки могут располагаться радиально на мешалке и/или перпендикулярно мешалке и/или оси вращения. Если мешалка вращается, то по крайней мере одна перемешивающая насадка вращается вместе с мешалкой вокруг оси вращения. Перемешивающая насадка предпочтительно скомпонована для гомогенногоAn agitator may also be referred to as an axle or a shaft. It is arranged in such a way that it rotates around the axis of rotation. Preferably, the stirrer is elongated along the axis of rotation. The term agitator refers to the structure that extends the agitator. For example, the stirring heads may be positioned radially on the stirrer and/or perpendicular to the stirrer and/or axis of rotation. If the agitator rotates, then at least one agitating head rotates with the agitator about the axis of rotation. The stirring head is preferably configured for homogeneous

- 11 041871 и/или равномерного перемешивания веществ, например силиказоля, содержащегося в полости корпуса реактора, когда по меньшей мере одна мешалка и по меньшей мере одна перемешивающая насадка вращаются.- 11 041871 and/or uniform mixing of substances, such as silica sol contained in the cavity of the reactor vessel, when at least one stirrer and at least one stirring nozzle rotate.

По меньшей мере одно выпускное отверстие может относиться к отверстию, находящемуся на поверхности по меньшей мере одной мешалки и/или по меньшей мере одной перемешивающей насадки. Термин жидкостное соединение может относиться к линии подачи текучей среды или каналу, который может, например, наличествовать по меньшей мере в одной мешалке и/или по меньшей мере одной перемешивающей насадке, которая подсоединена по меньшей мере к одному выпускному отверстию по меньшей мере с одним подводом текучей среды. Жидкостное соединение может состоять из более чем одной линии подачи текучей среды или каналов.The at least one outlet may refer to an opening located on the surface of at least one agitator and/or at least one agitator head. The term fluid connection may refer to a fluid supply line or conduit, which may, for example, be present in at least one agitator and/or at least one agitator head that is connected to at least one outlet with at least one inlet fluid. A fluid connection may consist of more than one fluid supply line or channels.

Например, подача текучей среды может состоять из центрального канала внутри по меньшей мере одной мешалки, при этом данный центральный канал ориентирован вдоль оси вращения, а последующие каналы ответвляются от упомянутого центрального канала. Эти последующие каналы могут ответвляться на поверхность по меньшей мере одной мешалки и/или на поверхность по меньшей мере одной перемешивающей насадки.For example, the fluid supply may consist of a central channel within at least one agitator, with this central channel oriented along the axis of rotation, and subsequent channels branch off from said central channel. These subsequent channels may branch off to the surface of at least one agitator and/or to the surface of at least one agitator head.

Предпочтительно каждая по меньшей мере из одной перемешивающих насадок содержит по меньшей мере одно выпускное отверстие, предпочтительно по меньшей мере 2, по меньшей мере 3 или по меньшей мере 4 выпускных отверстий.Preferably, each of the at least one mixing nozzles contains at least one outlet, preferably at least 2, at least 3 or at least 4 outlets.

Жидкостное соединение может идти из внешней части полости реактора по меньшей мере к одному выпускному отверстию, находящемуся по меньшей мере на одной мешалке и/или по меньшей мере одной перемешивающей насадке в полости реактора.The liquid connection may extend from the outside of the reactor cavity to at least one outlet located on at least one stirrer and/or at least one stirring nozzle in the reactor cavity.

Подача текучей среды может включать насос, скомпонованный для введения текучей среды, например летучей кислоты и/или основания, посредством жидкостного соединения по меньшей мере через одно выпускное отверстие в полость корпуса реактора. Подача текучей среды может быть расположена вне полости реактора.The fluid supply may include a pump configured to introduce a fluid, such as a volatile acid and/or base, through a fluid connection through at least one outlet into the cavity of the reactor vessel. The fluid supply may be located outside the reactor cavity.

Неожиданно и неочевидно было обнаружено, что подобный реактор имеет строение, сходное со строением лопастной сушилки или лопастного смесителя. Однако в отличие от лопастной сушилки или лопастного смесителя, в данном реакторе по крайней мере одна мешалка и/или по крайней мере одна перемешивающая насадка содержит хотя бы одно выпускное отверстие, как здесь описано. Посредством по меньшей мере одного выпускного отверстия по меньшей мере на одной мешалке и/или по меньшей мере одной перемешивающей насадке, текучая среда, например летучая кислота и/или основание, может быть гомогенно, равномерно и/или быстро добавлена к силиказолю, содержащемуся в полости.Unexpectedly and not obviously, it was found that such a reactor has a structure similar to that of a paddle dryer or a paddle mixer. However, unlike a paddle dryer or a paddle mixer, in this reactor at least one agitator and/or at least one agitator nozzle contains at least one outlet, as described here. Through at least one outlet on at least one stirrer and/or at least one stirring head, a fluid, such as a volatile acid and/or base, can be homogeneously, evenly and/or quickly added to the silica sol contained in the cavity .

В соответствии с другим осуществлением данного изобретения, жидкостное соединение подводится через канал, который проходит через мешалку, предпочтительно вдоль продольной оси мешалки, и, если хотя бы одно выпускное отверстие находится в перемешивающей насадке, то через перемешивающую насадку.In accordance with another implementation of the present invention, the liquid connection is supplied through a channel that passes through the mixer, preferably along the longitudinal axis of the mixer, and if at least one outlet is in the stirring nozzle, then through the stirring nozzle.

Таким образом, становится необязательным помещать дополнительные линии подачи текучей среды вдоль мешалки и/или перемешивающей насадки. Более того, подобное решение также позволяет направить жидкостное соединение снаружи полости в полость без необходимости обеспечивать отдельную линию через корпус реактора снаружи полости в полость.Thus, it becomes unnecessary to place additional fluid supply lines along the agitator and/or agitator head. Moreover, such a solution also makes it possible to direct the fluid connection from outside the cavity into the cavity without the need to provide a separate line through the reactor vessel from outside the cavity into the cavity.

В соответствии со следующим осуществлением по меньшей мере одна мешалка содержит по меньшей мере одну перемешивающую насадку на мешалку, предпочтительно по меньшей мере 2 и максимально 40, более предпочтительно между 4 и 24.In accordance with the following implementation, at least one mixer contains at least one mixing nozzle per mixer, preferably at least 2 and at most 40, more preferably between 4 and 24.

При таком подходе может быть достигнуто улучшенное, т.е. более гомогенное и/или равномерное, перемешивание вещества, например силиказоля, в полости корпуса реактора.With this approach, an improved, i.e. more homogeneous and/or uniform mixing of the substance, for example silicasol, in the cavity of the reactor vessel.

В соответствии с другим осуществлением изобретения, корпус реактора имеет объем по меньшей мере 50 л, предпочтительно по меньшей мере 500 л, более предпочтительно по меньшей мере 1000 л.In accordance with another implementation of the invention, the reactor vessel has a volume of at least 50 liters, preferably at least 500 liters, more preferably at least 1000 liters.

В соответствии с другим осуществлением изобретения по меньшей мере одна перемешивающая насадка имеет длину по меньшей мере 0,1 м, предпочтительно по меньшей мере 0,5 м.In accordance with another embodiment of the invention, at least one stirring head has a length of at least 0.1 m, preferably at least 0.5 m.

При таком подходе может быть достигнуто улучшенное, т.е. более гомогенное и/или равномерное, перемешивание вещества, например силиказоля, в полости корпуса реактора.With this approach, an improved, i.e. more homogeneous and/or uniform mixing of the substance, for example silicasol, in the cavity of the reactor vessel.

В соответствии со следующим осуществлением изобретения канал имеет поперечное сечение площадью по меньшей мере 3 мм2, предпочтительно по меньшей мере 20 мм2, более предпочтительно 50 мм2.According to a further embodiment of the invention, the channel has a cross-sectional area of at least 3 mm 2 , preferably at least 20 mm 2 , more preferably 50 mm 2 .

Площадь поперечного сечения может относиться к площади поперечного сечения, которое перпендикулярно длине канала. Предпочтительно площадь поперечного сечения канала такова на протяжении по меньшей мере 90% всей длины канала, предпочтительно по всей длине канала.The cross-sectional area may refer to the cross-sectional area that is perpendicular to the length of the channel. Preferably, the cross-sectional area of the channel is such for at least 90% of the entire length of the channel, preferably the entire length of the channel.

При таком подходе может быть гарантировано, что требуемое количество текучей среды добавляют в полость корпуса реактора в течение 5 мин или менее, предпочтительно в течение 1 мин или менее.With this approach, it can be guaranteed that the required amount of fluid is added to the reactor vessel cavity in 5 minutes or less, preferably 1 minute or less.

В соответствии со следующим осуществлением по меньшей мере одна перемешивающая насадка является лопастью в виде весла, снабженной или не снабженной спицами, лопастями, разделительными устройствами и стержнями. Предпочтительно подача текучей среды происходит через эти весло, лопаIn accordance with the following implementation of at least one mixing nozzle is a blade in the form of an oar, with or without spokes, blades, separators and rods. Preferably, the supply of fluid occurs through these paddles, blades

- 12 041871 сти, разделительное устройство и/или стержень.- 12 041871 sti, separating device and/or rod.

При таком подходе может быть достигнуто улучшенное, т.е. более гомогенное и/или равномерное перемешивание вещества, например силиказоля, в полости корпуса реактора.With this approach, an improved, i.e. more homogeneous and/or uniform mixing of the substance, for example silicasol, in the cavity of the reactor vessel.

В соответствии со следующим осуществлением изобретения, в корпусе реактора имеется входное отверстие для загрузки материала в корпус реактора.In accordance with the following implementation of the invention, the reactor vessel has an inlet for loading material into the reactor vessel.

Например, входное отверстие может быть выполнено для загрузки твердого материала, например силиказоля, в корпус реактора и/или его полость. Более того, в корпусе реактора может иметься входное отверстие для добавления текучей среды в полость.For example, the inlet can be made to load a solid material, such as silica sol, into the reactor vessel and/or its cavity. Moreover, the reactor vessel may have an inlet for adding fluid to the cavity.

Предпочтительно корпус реактора содержит выходное отверстие для разгрузки силикатного гидрогеля или промежуточного продукта производства микронизированного силикагеля.Preferably, the reactor vessel includes an outlet for discharging the silicate hydrogel or micronized silica intermediate.

В соответствии со следующим осуществлением изобретения, в реакторе имеется элемент для установления требуемой температуры внутри полости корпуса реактора или температуры материала, подаваемого в полость корпуса реактора. Предпочтительно данный элемент представляет собой систему парового обогрева, которая выполнена так, что водяной пар подают в полость корпуса реактора.In accordance with the following implementation of the invention, the reactor has an element for setting the desired temperature inside the cavity of the reactor vessel or the temperature of the material fed into the cavity of the reactor vessel. Preferably, this element is a steam heating system, which is designed so that water vapor is supplied to the cavity of the reactor vessel.

Предпочтительно данный элемент выполнен так, чтобы можно было довести температуру материала, загруженного в полость, например силиказоля, до заданной температуры между 20 и 100°С, предпочтительно от 40 до 90°С, еще более предпочтительно от 50 до 80°С.Preferably, this element is designed so that the temperature of the material loaded into the cavity, such as silica sol, can be brought to a predetermined temperature between 20 and 100°C, preferably from 40 to 90°C, even more preferably from 50 to 80°C.

При таком подходе, реактор выполнен таким образом, чтобы стимулировать переход силиказоля в силикатный гидрогель.With this approach, the reactor is designed in such a way as to stimulate the transition of the silica sol to the silicate hydrogel.

В соответствии со следующим осуществлением изобретения по меньшей мере одно вводное отверстие содержит форсунку.In accordance with the following implementation of the invention, at least one inlet hole contains a nozzle.

При таком подходе, текучая среда может быть более гомогенно и/или равномерно добавлена и/или введена в полость корпуса реактора. Таким образом, текучая среда может быть более гомогенно и/или равномерно добавлена к силиказолю внутри полости.With this approach, the fluid can be more homogeneously and/or evenly added and/or introduced into the cavity of the reactor vessel. Thus, the fluid can be more homogeneously and/or evenly added to the silica sol within the cavity.

В соответствии со следующим осуществлением изобретения, жидкостное соединение содержит по меньшей мере один активный или пассивный клапан для управления потоком, предотвращения обратного потока и/или закрытия отверстий.In accordance with the following embodiment of the invention, the fluid connection contains at least one active or passive valve to control the flow, prevent backflow and/or close holes.

При таком подходе подачей текучей среды через жидкостное соединения в полость корпуса реактора можно эффективно управлять, что позволяет эффективно управлять реакцией внутри корпуса реактора.With this approach, the supply of fluid through the fluid connection to the cavity of the reactor vessel can be effectively controlled, which allows you to effectively control the reaction inside the reactor vessel.

В соответствии со следующим осуществлением изобретения корпус реактора и/или по меньшей мере одна мешалка выполнены из химически неактивного материала, предпочтительно металла, еще более предпочтительно нержавеющей стали. Дополнительно, или в качестве альтернативы, реактор внутри покрыт химически неактивным материалом, предпочтительно резиной, пластиком, эмалью или композитами на их основе, например внутренняя поверхность корпуса реактора и/или мешалки и/или перемешивающей насадки покрыты так, как указано.According to a further embodiment of the invention, the reactor vessel and/or at least one agitator is made of a non-reactive material, preferably metal, even more preferably stainless steel. Additionally, or alternatively, the inside of the reactor is lined with a non-reactive material, preferably rubber, plastic, enamel, or composites based on them, for example, the inside of the reactor vessel and/or the stirrer and/or the stirrer are coated as indicated.

При таком подходе негативное воздействие, например, текучей среды, т.е. летучей кислоты и/или основания, на корпус реактора может быть уменьшено или полностью предотвращено.With this approach, the negative impact of, for example, fluid, i. volatile acid and/or base on the reactor vessel can be reduced or completely prevented.

В соответствии со следующим осуществлением изобретения реактор содержит приводной механизм для вращения по меньшей мере одной мешалки. Предпочтительно приводной механизм выполнен так, чтобы вращать по меньшей мере одну мешалку при 1-200 об/мин, более предпочтительно при 1-120 об/мин, еще более предпочтительно при 1-60 об/мин.In accordance with the following implementation of the invention, the reactor contains a drive mechanism for rotating at least one stirrer. Preferably, the drive mechanism is configured to rotate at least one agitator at 1-200 rpm, more preferably at 1-120 rpm, even more preferably at 1-60 rpm.

При таком подходе может быть обеспечена гомогенная и/или равномерная подача текучей среды, т.е. летучей кислоты и/или основания, к силиказолю в течение короткого промежутка времени, предпочтительно в течение 5 мин или менее, более предпочтительно в течение 1 мин или менее.With this approach, a homogeneous and/or uniform supply of fluid can be ensured, i.e. volatile acid and/or base, to silicasol for a short period of time, preferably within 5 minutes or less, more preferably within 1 minute or less.

В соответствии со следующим осуществлением изобретения, текучая среда является летучей кислотой и/или летучим основанием, предпочтительно водным раствором муравьиной кислоты и/или водным раствором гидрокарбоната аммония.According to a further embodiment of the invention, the fluid is a volatile acid and/or a volatile base, preferably an aqueous solution of formic acid and/or an aqueous solution of ammonium hydrogen carbonate.

Следующее осуществление данного изобретения относится к применению описанного здесь реактора для производства силикагеля.The following implementation of this invention relates to the use of the reactor described here for the production of silica gel.

Следующее осуществление изобретения относится к способу производства микронизированного силикагеля в реакторе, здесь описанном, при этом способ включает следующие стадии:The following implementation of the invention relates to a method for the production of micronized silica gel in the reactor, here described, the method includes the following steps:

(a) загрузка силиказоля в полость корпуса реактора;(a) loading silica sol into the cavity of the reactor vessel;

(b) вращение по меньшей мере одной мешалки относительно корпуса реактора;(b) rotating at least one agitator relative to the reactor vessel;

(c) введение текучей среды, предпочтительно летучей кислоты и/или летучего основания, более предпочтительно водного раствора муравьиной кислоты и/или водного раствора гидрокарбоната аммония, в полость корпуса реактора.(c) introducing a fluid, preferably a volatile acid and/or a volatile base, more preferably an aqueous solution of formic acid and/or an aqueous solution of ammonium hydrogen carbonate, into the cavity of the reactor vessel.

Стадии (с) и (b) можно осуществлять, по меньшей мере, частично одновременно.Steps (c) and (b) can be carried out at least partially simultaneously.

Другими словами, хотя бы одно продолжение стадий (с) и (b) производят в одно и то же время.In other words, at least one continuation of steps (c) and (b) is performed at the same time.

В соответствии со следующим осуществлением изобретения реактор содержит описанный здесь элемент, и способ далее включает в себя стадию (d) установления температуры силиказоля внутри полости реактора до заданной температуры в пределах от 20 до 100°С, предпочтительно от 40 до 90°С, ещеIn accordance with the following implementation of the invention, the reactor contains the element described here, and the method further includes the stage (d) setting the temperature of the silica sol inside the cavity of the reactor to a predetermined temperature in the range from 20 to 100°C, preferably from 40 to 90°C, still

- 13 041871 более предпочтительно от 50 до 80°С. Стадия (d) выполняется после стадии (а) перед стадией (с).- 13 041871 more preferably from 50 to 80°C. Step (d) is performed after step (a) before step (c).

В соответствии со следующим осуществлением изобретения от 1 до 50 мас.% текучей среды добавляется в полость в течение 5 мин или менее, предпочтительно в течение 1 мин или менее. В дополнение или в качестве альтернативы, мешалка вращается во все время добавления текучей среды в полость.In accordance with the following implementation of the invention from 1 to 50 wt.% fluid is added to the cavity within 5 minutes or less, preferably within 1 minute or less. In addition, or alternatively, the agitator is rotated as the fluid is added to the cavity.

Другими словами, мешалка вращается в течение большей части или в течение всего времени, когда текучую среду добавляют в полость.In other words, the agitator rotates for most or all of the time that fluid is added to the cavity.

Дальнейшие осуществления и/или примеры осуществлений данного изобретения раскрыты в следующих пронумерованных пунктах.Further implementation and/or exemplary embodiments of the present invention are disclosed in the following numbered paragraphs.

1. Способ производства микронизированного силикагеля, при этом способ включает:1. A method for the production of micronized silica gel, the method comprising:

(a) загрузку стабильного силиказоля с содержанием диоксида кремния в пределах от 5 до 50 мас.%;(a) loading a stable silica sol with a silica content in the range from 5 to 50 wt.%;

(b) установление значения pH стабильного силиказоля в пределах значений от 1,7 до 4,0, используя ионообменник, по меньшей мере, в частично протонированной форме;(b) adjusting the pH of the stable silica sol to between 1.7 and 4.0 using an ion exchanger in at least partially protonated form;

(c) нагревание силиказоля, полученного на стадии (b);(c) heating the silica sol obtained in step (b);

(d) прибавление текучей среды, содержащей летучую кислоту и/или летучее основание к силиказолю, полученному на стадии (с) и перемешивание до достижения одинакового значения pH во всем реакционном объеме в течение менее чем 5 мин, при этом значение pH находится в пределах от 4,0 до 7,0;(d) adding a fluid containing a volatile acid and/or a volatile base to the silica sol obtained in step (c) and stirring until a uniform pH is reached throughout the reaction volume in less than 5 minutes, while the pH is in the range of 4.0 to 7.0;

(e) выдержку продукта, полученного на стадии (d);(e) exposure of the product obtained in stage (d);

(f) сушку продукта, полученного на стадии (е); и (g) микронизацию полученного таким образом силикагеля.(f) drying the product obtained in step (e); and (g) micronizing the silica gel thus obtained.

2. Способ по п.1, в котором летучей кислотой является водный раствор муравьиной кислоты, и в котором летучим основанием является водный раствор гидрокарбоната аммония.2. The method of claim 1, wherein the volatile acid is an aqueous solution of formic acid, and wherein the volatile base is an aqueous solution of ammonium hydrogen carbonate.

3. Способ по п.2, в котором способ осуществляют, по меньшей мере, частично применяя реактор, состоящий из корпуса реактора с полостью;3. The method according to claim 2, in which the method is carried out at least partially using a reactor consisting of a reactor vessel with a cavity;

по меньшей мере одной мешалки внутри полости корпуса реактора, выполненной с возможностью вращения относительно корпуса реактора вокруг оси вращения;at least one stirrer inside the cavity of the reactor vessel, made with the possibility of rotation relative to the reactor vessel around the axis of rotation;

при этом по меньшей мере одна мешалка содержит по меньшей мере одну перемешивающую насадку;wherein at least one stirrer contains at least one stirring nozzle;

при этом по меньшей мере одна мешалка и/или по меньшей мере одна перемешивающая насадка содержит по меньшей мере одно выпускное отверстие для добавления текучей среды в корпус реактора;wherein at least one agitator and/or at least one mixing nozzle contains at least one outlet for adding fluid to the reactor vessel;

при этом по меньшей мере одно выпускное отверстие соединено по потоку жидкости с одной или более подачами текучей среды при помощи по меньшей мере одного жидкостного соединения;wherein at least one outlet is connected downstream to one or more fluid supplies via at least one fluid connection;

при этом силиказоль загружают в полость корпуса реактора и при этом текучую среду добавляют в корпус реактора при помощи, по меньшей мере, одного выпускного отверстия;wherein the silica sol is loaded into the cavity of the reactor vessel, and wherein the fluid is added to the reactor vessel via at least one outlet;

при этом по меньшей мере одна мешалка вращается, по меньшей мере, частично в течение стадии (d).wherein at least one agitator rotates at least partially during step (d).

4. Способ по любому из пп.1-3, в котором силиказоль на стадии (с) нагревают до температуры в пределах от 20 до 100°С; предпочтительно от 40 до 90°С, еще более предпочтительно от 50 до 80°С.4. The method according to any one of paragraphs.1-3, in which the silicasol in stage (c) is heated to a temperature in the range from 20 to 100°C; preferably 40 to 90°C, even more preferably 50 to 80°C.

5. Способ по любому из пп.1-4, в котором муравьиную кислоту применяют в концентрации в пределах от 0,1 до 10 мас.%, предпочтительно в пределах от 0,1 до 1 мас.%, наиболее предпочтительно в пределах от 0,1 до 0,2 мас.%, основываясь на общей массе водного раствора муравьиной кислоты.5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the formic acid is used at a concentration in the range of 0.1 to 10% by weight, preferably in the range of 0.1 to 1% by weight, most preferably in the range of 0 .1 to 0.2 wt.%, based on the total weight of the aqueous solution of formic acid.

6. Способ по любому из пп.1-5, в котором гидрокарбонат аммония используется в концентрации в пределах от 1 до 21 мас.%, предпочтительно в пределах от 5 до 15 мас.%, наиболее предпочтительно в пределах от 8 до 12 мас.%, основываясь на общей массе водного раствора гидрокарбоната аммония.6. The method according to any one of claims 1 to 5, in which ammonium bicarbonate is used in a concentration in the range from 1 to 21 wt.%, preferably in the range from 5 to 15 wt.%, most preferably in the range from 8 to 12 wt. %, based on the total weight of the aqueous ammonium bicarbonate solution.

7. Способ по любому из пп.1-6, в котором стадию (е) осуществляют на воздухе.7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein step (e) is carried out in air.

8. Способ по любому из пп.1-6, в котором стадию (е) осуществляют в инертной атмосфере.8. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein step (e) is carried out in an inert atmosphere.

9. Способ по п.7 или 8, в котором стадию (е) осуществляют в течение времени в пределах от 0,1 до 50 ч.9. The method according to claim 7 or 8, in which stage (e) is carried out for a time ranging from 0.1 to 50 hours.

10. Способ по любому из пп.1-6, в котором на стадии (е) продукт со стадии (d) обрабатывают паром.10. Process according to any one of claims 1 to 6, wherein in step (e) the product from step (d) is steamed.

11. Способ по п.10, в котором обработку паром производят при абсолютном давлении в пределах от 1 до 100 бар в течение времени в пределах от 0,1 до 50 ч.11. The method according to claim 10, wherein the steaming is carried out at an absolute pressure ranging from 1 to 100 bar for a time ranging from 0.1 to 50 hours.

12. Способ по любому из пп.1-6, в котором на стадии (е) продукт со стадии (d) обрабатывают газообразным аммиаком.12. Process according to any one of claims 1 to 6, wherein in step (e) the product from step (d) is treated with gaseous ammonia.

13. Способ по п.12, в котором обработку газообразным аммиаком производят при абсолютном давлении в пределах от 1 до 100 бар в течение времени в пределах от 0,1 до 50 ч.13. The method according to claim 12, wherein the treatment with ammonia gas is carried out at an absolute pressure ranging from 1 to 100 bar for a time ranging from 0.1 to 50 hours.

14. Способ по п.12 или 13, в котором обработку газообразным аммиаком производят при абсолютном давлении в пределах от 1 до 10 бар в течение времени в пределах от 1 до 20 ч.14. Process according to claim 12 or 13, wherein the treatment with ammonia gas is carried out at an absolute pressure ranging from 1 to 10 bar for a time ranging from 1 to 20 hours.

15. Способ по любому из пп.1-14, в котором стадии (f) и (g) осуществляют одновременно.15. The method according to any one of claims 1 to 14, wherein steps (f) and (g) are carried out simultaneously.

16. Способ по любому из пп.1-15, в котором производимый силикагель содержит воду в пределах от 1 до 65 мас.%.16. A process according to any one of claims 1 to 15, wherein the silica gel produced contains water in the range of 1 to 65% by weight.

- 14 041871- 14 041871

17. Способ по любому из пп.1-16, в котором образуется силикагель со средним диаметром частиц в пределах от 1 до 100 мкм.17. The method according to any one of claims 1 to 16, wherein silica gel is formed with an average particle diameter in the range of 1 to 100 µm.

18. Способ по любому из пп.1-17, в котором твердость продукта на стадии (е) находится в пределах от 600 до 2000 Н/м2.18. Process according to any one of claims 1 to 17, wherein the hardness of the product in step (e) is between 600 and 2000 N/m 2 .

19. Способ по любому из пп.1-18, в котором силикагель характеризуется средним радиусом пор от 1 до 100 нм.19. The method according to any one of claims 1 to 18, wherein the silica gel has an average pore radius of 1 to 100 nm.

20. Способ по любому из пп.1-19, в котором силикагель характеризуется объемом пор 0,2-2,8 см3/г.20. A process according to any one of claims 1 to 19, wherein the silica gel has a pore volume of 0.2-2.8 cc /g.

21. Способ по любому из пп.1-20, в котором силикагель характеризуется площадью поверхности БЭТ от 20 до 1200 м2/г.21. The method according to any one of claims 1 to 20, wherein the silica gel has a BET surface area of 20 to 1200 m 2 /g.

22. Микронизированный силикагель, полученный в соответствии со способом по любому из пп.121.22. Micronized silica gel obtained in accordance with the method according to any one of claims 121.

23. Реактор (100) для производства микронизированного силикагеля, при этом реактор содержит корпус реактора (102) с полостью (104);23. Reactor (100) for the production of micronized silica gel, while the reactor contains a reactor vessel (102) with a cavity (104);

по меньшей мере одну мешалку (106) внутри полости корпуса реактора, выполненную с возможностью вращения относительно корпуса реактора вокруг оси вращения;at least one stirrer (106) inside the cavity of the reactor vessel, made with the possibility of rotation relative to the reactor vessel around the axis of rotation;

при этом по меньшей мере одна мешалка содержит по меньшей мере одну перемешивающую насадку (108);wherein at least one agitator contains at least one mixing nozzle (108);

при этом по меньшей мере одна мешалка и/или по меньшей мере одна перемешивающая насадка содержит по меньшей мере одно выпускное отверстие (110) для добавления текучей среды в корпус реактора;wherein at least one agitator and/or at least one mixing nozzle contains at least one outlet (110) for adding fluid to the reactor vessel;

при этом по меньшей мере одно выпускное отверстие соединено по потоку жидкости с одной или более подачей текучей среды (112) посредством по меньшей мере одного жидкостного соединения (114).wherein at least one outlet is connected downstream to one or more fluid supplies (112) via at least one fluid connection (114).

24. Реактор по п.23, отличающийся тем, что жидкостное соединение продолжается в канале (116, 118), который продолжается в мешалке, предпочтительно вдоль продольной оси мешалки, и, если в перемешивающей насадке присутствует по меньшей мере одно выпускное отверстие, то канал продолжается в перемешивающей насадке.24. The reactor according to claim 23, characterized in that the liquid connection continues in the channel (116, 118) which extends in the mixer, preferably along the longitudinal axis of the mixer, and if at least one outlet is present in the mixing nozzle, then the channel continues in the mixing head.

25. Реактор по п.23 или 24, отличающийся тем, что по меньшей мере одна мешалка содержит по меньшей мере одну перемешивающую насадку на мешалку, предпочтительно от 2 до 40, более предпочтительно от 4 до 24.25. The reactor according to claim 23 or 24, characterized in that at least one stirrer contains at least one stirring nozzle per stirrer, preferably from 2 to 40, more preferably from 4 to 24.

26. Реактор по любому из пп.23-25, отличающийся тем, что полость реактора имеет объем по меньшей мере 50 л, предпочтительно по меньшей мере 500 л, более предпочтительно по меньшей мере 1000 л.26. The reactor according to any one of claims 23 to 25, characterized in that the reactor cavity has a volume of at least 50 liters, preferably at least 500 liters, more preferably at least 1000 liters.

27. Реактор по любому из пп.23-26, отличающийся тем, что по меньшей мере одна перемешивающая насадка имеет длину по меньшей мере 0,1 м, предпочтительно по меньшей мере 0,5 м.27. The reactor according to any one of claims 23 to 26, characterized in that at least one mixing nozzle has a length of at least 0.1 m, preferably at least 0.5 m.

28. Реактор по любому из пп.23-27, когда зависит от п.24, отличающийся тем, что канал имеет площадь поперечного сечения по меньшей мере 3 мм2, предпочтительно по меньшей мере 20 мм2, более предпочтительно 50 мм2.28. Reactor according to any one of claims 23-27, when dependent on claim 24, characterized in that the channel has a cross-sectional area of at least 3 mm 2 , preferably at least 20 mm 2 , more preferably 50 mm 2 .

29. Реактор по любому из пп.23-28, отличающийся тем, что по меньшей мере одна перемешивающая насадка является лопастью в виде весла (108), снабженной или не снабженной спицами (120), лопастями, разделительными устройствами и стержнями, при этом предпочтительно подача текучей среды проходит через эти весло, лопасти, разделительное устройство и/или стержень.29. The reactor according to any one of claims 23-28, characterized in that at least one mixing nozzle is a blade in the form of an oar (108), equipped or not equipped with spokes (120), blades, separators and rods, while preferably the fluid supply passes through these oar, blades, separating device and/or rod.

30. Реактор по любому из пп.23-29, отличающийся тем, что в корпусе реактора имеется входное отверстие (122) для загрузки материала в корпус реактора.30. Reactor according to any one of claims 23 to 29, characterized in that the reactor vessel has an inlet (122) for loading material into the reactor vessel.

31. Реактор по любому из пп.23-30, отличающийся тем, что реактор снабжен элементом для установления температуры внутри полости корпуса реактора или материала, загруженного внутрь полости корпуса реактора, при этом предпочтительно этот элемент является системой парового обогрева, которая выполнена таким образом, что пар поступает внутрь полости корпуса реактора.31. The reactor according to any one of claims 23-30, characterized in that the reactor is provided with an element for setting the temperature inside the cavity of the reactor vessel or the material loaded into the cavity of the reactor vessel, while preferably this element is a steam heating system, which is designed in such a way that that steam enters the cavity of the reactor pressure vessel.

32. Реактор по любому из пп.23-31, отличающийся тем, что по меньшей мере одно выпускное отверстие снабжено форсункой.32. Reactor according to any one of claims 23-31, characterized in that at least one outlet is provided with a nozzle.

33. Реактор по любому из пп.23-32, отличающийся тем, что жидкостное соединение содержит по меньшей мере один активный или пассивный клапан для управления потоком, предотвращения обратного потока и/или закрытия отверстий.33. Reactor according to any one of claims 23-32, characterized in that the fluid connection contains at least one active or passive valve to control the flow, prevent backflow and/or close the holes.

34. Реактор по любому из пп.23-33, отличающийся тем, что корпус реактор и/или по меньшей мере одна мешалка и/или по меньшей мере одна перемешивающая насадка выполнены из химически неактивного материала, предпочтительно металла, еще более предпочтительно нержавеющей стали; и/или при этом реактор внутри покрыт химически неактивным материалом, предпочтительно резиной, пластиком, эмалью или композитом на их основе.34. The reactor according to any one of claims 23-33, characterized in that the reactor vessel and/or at least one stirrer and/or at least one stirring nozzle is made of a chemically inactive material, preferably metal, even more preferably stainless steel; and/or wherein the reactor is internally coated with a chemically inactive material, preferably rubber, plastic, enamel or a composite based on them.

35. Реактор по любому из пп.23-34, отличающийся тем, что он также снабжен приводным механизмом (136) для вращения по меньшей мере одной мешалки, при этом предпочтительно приводной механизм выполнен так, что вращает по меньшей мере одну мешалку при 1-200 об/мин, более предпочтительно при 1-120 об/мин, еще более предпочтительно при 1-60 об/мин.35. The reactor according to any one of claims 23-34, characterized in that it is also provided with a drive mechanism (136) for rotating at least one stirrer, while preferably the drive mechanism is designed so that it rotates at least one stirrer at 1- 200 rpm, more preferably at 1-120 rpm, even more preferably at 1-60 rpm.

36. Реактор по любому из пп.23-35, отличающийся тем, что текучая среда является летучей кисло36. The reactor according to any one of claims 23-35, characterized in that the fluid is a volatile acid

- 15 041871 той и/или летучим основанием, предпочтительно водным раствором муравьиной кислоты и/или водным раствором гидрокарбоната аммония.- 15 041871 this and/or a volatile base, preferably an aqueous solution of formic acid and/or an aqueous solution of ammonium bicarbonate.

37. Применение реактора по любому из пп.23-36 для производства микронизированного силикагеля.37. The use of a reactor according to any one of claims 23-36 for the production of micronized silica gel.

38. Способ производства микронизированного силикагеля с применением реактора по любому из пп.23-37, при этом способ содержит следующие стадии:38. A method for producing micronized silica gel using a reactor according to any one of claims 23 to 37, the method comprising the following steps:

(a) загрузка силиказоля в полость корпуса реактора;(a) loading silica sol into the cavity of the reactor vessel;

(b) вращение по меньшей мере одной мешалки относительно корпуса реактора;(b) rotating at least one agitator relative to the reactor vessel;

(c) введение текучей среды, предпочтительно летучей кислоты и/или летучего основания, более предпочтительно водного раствора муравьиной кислоты и/или водного раствора гидрокарбоната аммония в полость корпуса реактора, при этом стадии (с) и (b) осуществляют, по меньшей мере, частично одновременно.(c) introducing a fluid, preferably a volatile acid and/or a volatile base, more preferably an aqueous solution of formic acid and/or an aqueous solution of ammonium hydrogen carbonate, into the cavity of the reactor vessel, wherein steps (c) and (b) are carried out at least partially at the same time.

39. Способ по п.38, отличающийся тем, что реактор содержит элемент по п.31, при этом способ также включает стадию (d) установления температуры силиказоля внутри полости реактора в пределах от 20 до 100°С, предпочтительно от 40 до 90°С, еще более предпочтительно от 50 до 80°С, при этом стадия (d) проводится после стадии (а) перед стадией (с).39. The method according to p. 38, characterized in that the reactor contains an element according to p. C, even more preferably between 50 and 80° C., with step (d) being carried out after step (a) before step (c).

40. Способ по п.38 или 39, отличающийся тем, что от 1 до 50 мас.% текучей среды добавляются в полость в течение 5 мин или менее, предпочтительно в течение 1 мин или менее; и/или при этом мешалка вращается, пока в полость добавляется все количество текучей среды.40. The method according to item 38 or 39, characterized in that from 1 to 50 wt.% fluid is added to the cavity within 5 minutes or less, preferably within 1 minute or less; and/or the stirrer is rotated while the entire amount of fluid is added to the cavity.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На фиг. 1 представлена корреляция между pH силиказоля и его стабильностью так же, как и временем гелеобразования.In FIG. 1 shows the correlation between silica sol pH and stability as well as gel time.

На фиг. 2 изображен реактор в соответствии с примером осуществления изобретения.In FIG. 2 shows a reactor according to an embodiment of the invention.

На фиг. 3 изображено устройство, используемое для измерения твердости силикатного гидрогеля.In FIG. 3 shows a device used to measure the hardness of a silicate hydrogel.

На фиг. 4 представлена компоновка способа производства микронизированного силикагеля данного изобретения, включая одновременные сушку и микронизацию силикагеля.In FIG. 4 shows the layout of the method for producing micronized silica gel of the present invention, including simultaneous drying and micronization of silica gel.

Для специалиста в данной области техники очевидны различные модификации и варианты изобретения в пределах объема изобретения. Хотя данное изобретение было описано применительно к конкретным предпочтительным осуществлениям, следует понимать, что изобретение в то виде, как заявлено, не следует неоправданно ограничивать подобными специфическими осуществлениями. Действительно, предполагается, что различные модификации описанных способов осуществления изобретения, которые очевидны для специалиста в соответствующей области, относятся к данному изобретению.For a person skilled in the art, various modifications and variations of the invention are obvious within the scope of the invention. Although the present invention has been described in connection with specific preferred embodiments, it should be understood that the invention as claimed should not be unduly limited to such specific embodiments. Indeed, it is intended that various modifications of the described modes of carrying out the invention, which are obvious to a person skilled in the art, are relevant to this invention.

Следующие примеры исключительно иллюстрируют настоящее изобретение и не должны толковаться как ограничивающие объем изобретения, которое в любом случае определяется прилагаемой формулой изобретения.The following examples are solely illustrative of the present invention and should not be construed as limiting the scope of the invention, which is in any case defined by the appended claims.

ПримерыExamples

Пример 1.Example 1

Силиказоль (300 мл) с d50 5 нм и содержанием диоксида кремния 15% и значением pH 9,2 доводят до значения pH 2,0, используя протонированную форму сильнокислой катионной ионообменной смолы Lewatit MP S 108 Н. Значение pH определяют при помощи pH-метра. Затем силиказоль нагревают до 70°С. Последующее добавление 0,3 мл 0,1 мас.% водного раствора муравьиной кислоты и 12,0 мл 10 мас.% водного раствора гидрокарбоната аммония с непосредственным перемешиванием в течение менее 1 мин приводит к установлению значения pH силиказоля до значения 5,5 и к инициированию быстрого процесса гелеобразования. Измеренная твердость полученного силикатного гидрогеля составляет 978,23 Н/м2. Затем полученный силикагель разделяют на несколько образцов, к которым применяют различные протоколы старения.Silicasol (300 ml) with d 50 5 nm and a silica content of 15% and a pH value of 9.2 is adjusted to pH 2.0 using the protonated form of the strongly acidic cationic ion exchange resin Lewatit MP S 108 N. The pH value is determined using pH- meters. The silica sol is then heated to 70°C. Subsequent addition of 0.3 ml of 0.1 wt.% aqueous formic acid solution and 12.0 ml of 10 wt.% aqueous ammonium hydrogen carbonate solution with direct stirring for less than 1 min leads to the adjustment of the pH value of the silica sol to a value of 5.5 and to initiating a rapid gelation process. The measured hardness of the obtained silicate hydrogel is 978.23 N/m 2 . The resulting silica gel is then separated into several samples, to which various aging protocols are applied.

Одну порцию полученного таким образом силикатного гидрогеля выдерживают в течение 3 ч в атмосферных условиях, затем высушивают до остаточного содержания воды 3% и микронизируют до среднего диаметра частиц 4 мкм. Оценивают пористость полученного силикагеля. Общий объем пор составляет 0,95 см3/г, измеренный средний радиус пор составляет 5,0 нм, а удельная площадь поверхности БЭТ равняется 625 м2/г.One portion of the silicate hydrogel thus obtained is kept for 3 hours under atmospheric conditions, then dried to a residual water content of 3% and micronized to an average particle diameter of 4 μm. The porosity of the obtained silica gel is evaluated. The total pore volume is 0.95 cm 3 /g, the measured average pore radius is 5.0 nm, and the BET specific surface area is 625 m 2 /g.

Другую порцию полученного таким образом силикатного гидрогеля подвергают гидротермальному старению. Силикатный гидрогель выдерживают в течение 3 ч, обрабатывая паром под давлением 1,5 бар, затем высушивают до остаточного содержания воды 3% и микронизируют до среднего диаметра частиц 4 мкм. Оценивают пористость полученного силикагеля. Общий объем пор составляет 1,55 см3/г, измеренный средний радиус пор составляет 6,0 нм, а удельная площадь поверхности БЭТ равняется 415 м2/г.Another portion of the thus obtained silicate hydrogel is subjected to hydrothermal aging. The silicate hydrogel is aged for 3 hours, treated with steam at a pressure of 1.5 bar, then dried to a residual water content of 3% and micronized to an average particle diameter of 4 μm. The porosity of the obtained silica gel is evaluated. The total pore volume is 1.55 cm 3 /g, the measured average pore radius is 6.0 nm, and the BET specific surface area is 415 m 2 /g.

Другую порцию полученного таким образом силикатного гидрогеля обрабатывают газообразным аммиаком под давлением 5 бар в течение 10 ч. Затем гидрогель высушивают до остаточного содержания воды 2% и микронизируют до среднего диаметра частиц 8 мкм. Оценивают пористость полученного силикагеля. Общий объем пор составляет 2,75 см3/г, измеренный средний радиус пор составляет 14,4 нм, а удельная площадь поверхности БЭТ равняется 341 м2/г.Another portion of the silicate hydrogel thus obtained is treated with gaseous ammonia at a pressure of 5 bar for 10 hours. The hydrogel is then dried to a residual water content of 2% and micronized to an average particle diameter of 8 μm. The porosity of the obtained silica gel is evaluated. The total pore volume is 2.75 cm 3 /g, the measured average pore radius is 14.4 nm, and the BET specific surface area is 341 m 2 /g.

- 16 041871- 16 041871

Пример 2.Example 2

Силиказоль (300 мл) с d50 6 нм и содержанием диоксида кремния 22% и значением pH 9,3 доводят до значения pH 1,8, используя протонированную форму сильнокислой катионной ионообменной смолы Lewatit MP S 108 Н. Значение pH определяют при помощи pH-метра. Затем силиказоль нагревают до 70°С. Последующее добавление 0,3 мл 0,1 мас.% водного раствора муравьиной кислоты и 12,5 мл 10 мас.% водного раствора гидрокарбоната аммония с непосредственным перемешиванием в течение менее 1 мин приводит к установлению значения pH силиказоля до значения 5,5 и к инициированию быстрого процесса гелеобразования. Измеренная твердость полученного силикатного гидрогеля составляет 815,11 Н/м2.Silicasol (300 ml) with d 50 6 nm and a silica content of 22% and a pH value of 9.3 was adjusted to a pH value of 1.8 using the protonated form of the strongly acidic cationic ion exchange resin Lewatit MP S 108 N. The pH value is determined using pH- meters. The silica sol is then heated to 70°C. Subsequent addition of 0.3 ml of 0.1 wt.% aqueous formic acid solution and 12.5 ml of 10 wt.% aqueous ammonium hydrogen carbonate solution with direct stirring for less than 1 min leads to the adjustment of the pH value of the silica sol to a value of 5.5 and to initiating a rapid gelation process. The measured hardness of the obtained silicate hydrogel is 815.11 N/m 2 .

Полученный таким образом силикатный гидрогель обрабатывают газообразным аммиаком под давлением 2 бар в течение 10 ч. Затем гидрогель высушивают до остаточного содержания воды 2% и микронизируют до среднего диаметра частиц 8 мкм. Оценивают пористость полученного силикагеля. Общий объем пор составляет 1,85 см3/г, измеренный средний радиус пор составляет 16,5 нм, а удельная площадь поверхности БЭТ равняется 295 м2/г.The silicate hydrogel thus obtained is treated with ammonia gas at a pressure of 2 bar for 10 hours. The hydrogel is then dried to a residual water content of 2% and micronized to an average particle diameter of 8 μm. The porosity of the obtained silica gel is evaluated. The total pore volume is 1.85 cm 3 /g, the measured average pore radius is 16.5 nm, and the BET specific surface area is 295 m 2 /g.

Ссылочный пример 2.Reference example 2.

Силиказоль (300 мл) с d50 6 нм и содержанием диоксида кремния 22% и значением pH 9,3 доводят до значения pH 1,8, используя протонированную форму сильнокислой катионной ионообменной смолы Lewatit MP S 108 Н. Значение pH определяют при помощи pH-метра. Затем силиказоль нагревают до 70°С. Последующее добавление 0,3 мл 0,1 мас.% водного раствора муравьиной кислоты и 12,5 мл 10 мас.% водного раствора гидрокарбоната аммония приводит к установлению значения pH силиказоля 5,5 и к инициированию процесса гелеобразования. Измеренная твердость полученного силикатного гидрогеля составляет 476,29 Н/м2.Silicasol (300 ml) with d 50 6 nm and a silica content of 22% and a pH value of 9.3 was adjusted to a pH value of 1.8 using the protonated form of the strongly acidic cationic ion exchange resin Lewatit MP S 108 N. The pH value is determined using pH- meters. The silica sol is then heated to 70°C. The subsequent addition of 0.3 ml of a 0.1 wt.% aqueous solution of formic acid and 12.5 ml of a 10 wt.% aqueous solution of ammonium hydrogen carbonate leads to a pH value of silica sol of 5.5 and initiation of the gelation process. The measured hardness of the obtained silicate hydrogel is 476.29 N/m 2 .

Пример 3.Example 3

Силиказоль (300 мл) с d50 7 нм и содержанием диоксида кремния 30% и значением pH 9,0 доводят до значения pH 2,4, используя протонированную форму сильнокислой катионной ионообменной смолы Lewatit MP S 108 Н. Значение pH определяют при помощи pH-метра. Затем силиказоль нагревают до 70°С. Последующее добавление 0,3 мл 0,1 мас.% водного раствора муравьиной кислоты и 10,5 мл 10 мас.% водного раствора гидрокарбоната аммония с непосредственным перемешиванием в течение менее 1 мин приводит к установлению значения pH силиказоля 5,5 и к инициированию быстрого процесса гелеобразования. Измеренная твердость полученного силикатного гидрогеля составляет 722,24 Н/м2. Затем полученный силикагель разделяют на несколько образцов, к которым применяются различные протоколы старения.Silicasol (300 ml) with d 50 7 nm and a silica content of 30% and a pH value of 9.0 was adjusted to a pH value of 2.4 using the protonated form of the strongly acidic cationic ion exchange resin Lewatit MP S 108 N. The pH value is determined using pH- meters. The silica sol is then heated to 70°C. Subsequent addition of 0.3 ml of 0.1 wt.% aqueous formic acid solution and 10.5 ml of 10 wt.% aqueous ammonium hydrogen carbonate solution with direct mixing for less than 1 min leads to the establishment of a silica sol pH of 5.5 and to the initiation of a rapid gelling process. The measured hardness of the obtained silicate hydrogel is 722.24 N/m 2 . The resulting silica gel is then separated into several samples to which different aging protocols are applied.

Одну порцию полученного таким образом силикатного гидрогеля выдерживают в течение 3 ч при контакте с воздухом при давлении 1 атм и температуре 25°С, затем высушивают до остаточного содержания воды 10% и микронизируют до среднего диаметра частиц 15 мкм. Оценивают пористость полученного силикагеля. Общий объем пор составляет 0,75 см3/г, измеренный средний радиус пор составляет 7,0 нм, а удельная площадь поверхности БЭТ равняется 445 м2/г.One portion of the thus obtained silicate hydrogel is kept for 3 hours in contact with air at a pressure of 1 atm and a temperature of 25°C, then dried to a residual water content of 10% and micronized to an average particle diameter of 15 μm. The porosity of the obtained silica gel is evaluated. The total pore volume is 0.75 cm 3 /g, the measured average pore radius is 7.0 nm, and the BET specific surface area is 445 m 2 /g.

Другую порцию полученного таким образом силикатного гидрогеля подвергают гидротермальному старению, т.е. силикатный гидрогель выдерживают в течение 3 ч, обрабатывая паром под давлением 1,5 бар, затем высушивают до остаточного содержания воды 10% и микронизируют до среднего диаметра частиц 15 мкм. Оценивают пористость полученного силикагеля. Общий объем пор составляет 1,35 см3/г, измеренный средний радиус пор составляет 9,0 нм, а удельная площадь поверхности БЭТ равняется 326 м2/г.Another portion of the thus obtained silicate hydrogel is subjected to hydrothermal aging, i. the silicate hydrogel is aged for 3 hours, treated with steam at a pressure of 1.5 bar, then dried to a residual water content of 10% and micronized to an average particle diameter of 15 μm. The porosity of the obtained silica gel is evaluated. The total pore volume is 1.35 cm 3 /g, the measured average pore radius is 9.0 nm, and the BET specific surface area is 326 m 2 /g.

Другую порцию полученного таким образом силикатного гидрогеля обрабатывают газообразным аммиаком под давлением 2 бар в течение 3 ч. Затем гидрогель высушивают до остаточного содержания воды 10% и микронизируют до среднего диаметра частиц 15 мкм. Оценивают пористость полученного силикагеля. Общий объем пор составляет 2,05 см3/г, измеренный средний радиус пор составляет 14,0 мкм, а удельная площадь поверхности БЭТ равняется 295 м2/г.Another portion of the silicate hydrogel thus obtained is treated with gaseous ammonia at a pressure of 2 bar for 3 hours. The hydrogel is then dried to a residual water content of 10% and micronized to an average particle diameter of 15 μm. The porosity of the obtained silica gel is evaluated. The total pore volume is 2.05 cm 3 /g, the measured average pore radius is 14.0 μm, and the BET specific surface area is 295 m 2 /g.

Пример 4.Example 4

Силиказоль (300 мл) с d50 15 нм и содержанием диоксида кремния 40% и значением pH 9,0 доводят до значения pH 1.7, используя протонированную форму сильнокислой катионной ионообменной смолы Lewatit МР S 108 Н. Значение pH определяют при помощи pH-метра. Затем силиказоль нагревают до 70°С. Последующее добавление 0,32 мл 0,1 мас.% водного раствора муравьиной кислоты и 12,0 мл 10 мас.% водного раствора гидрокарбоната аммония с непосредственным перемешиванием в течение менее 1 мин приводит к установлению значения pH силиказоля 5,5 и к инициированию быстрого процесса гелеобразования. Измеренная твердость полученного силикатного гидрогеля составляет 682,31 Н/м2. Затем полученный силикагель разделяют на несколько образцов к которым применяются различные протоколы старения.Silicasol (300 ml) with a d 50 of 15 nm and a silica content of 40% and a pH value of 9.0 is adjusted to a pH value of 1.7 using the protonated form of the strongly acidic cationic ion exchange resin Lewatit MP S 108 H. The pH value is determined using a pH meter. The silica sol is then heated to 70°C. Subsequent addition of 0.32 ml of 0.1 wt.% aqueous formic acid solution and 12.0 ml of 10 wt.% aqueous ammonium hydrogen carbonate solution with direct mixing for less than 1 min leads to the establishment of a silica sol pH of 5.5 and initiation of a rapid gelling process. The measured hardness of the obtained silicate hydrogel is 682.31 N/m 2 . The resulting silica gel is then separated into several samples to which different aging protocols are applied.

Одну порцию полученного таким образом силикатного гидрогеля выдерживают в течение 3 ч при контакте с воздухом при давлении 1 атм и температуре 25°С, затем высушивают до остаточного содержания воды 3% и микронизируют до среднего диаметра частиц 4 мкм. Оценивают пористость полученного силикагеля. Общий объем пор составляет 0,65 см3/г, измеренный средний радиус пор составляет 6,0 нм, а удельная площадь поверхности БЭТ равняется 188 м2/г.One portion of the thus obtained silicate hydrogel is kept for 3 hours in contact with air at a pressure of 1 atm and a temperature of 25°C, then dried to a residual water content of 3% and micronized to an average particle diameter of 4 μm. The porosity of the obtained silica gel is evaluated. The total pore volume is 0.65 cm 3 /g, the measured average pore radius is 6.0 nm, and the BET specific surface area is 188 m 2 /g.

- 17 041871- 17 041871

Другую порцию полученного таким образом силикатного гидрогеля подвергают гидротермальному старению. Силикатный гидрогель выдерживают в течение 3 ч, обрабатывая паром под давлением 1,5 бар, затем высушивают до остаточного содержания воды 3% и микронизируют до среднего диаметра частиц 4 мкм. Оценивают пористость полученного силикагеля. Общий объем пор составляет 0,95 см3/г, измеренный средний радиус пор составляет 10,0 нм, а удельная площадь поверхности БЭТ равняется 185 м2/г.Another portion of the thus obtained silicate hydrogel is subjected to hydrothermal aging. The silicate hydrogel is aged for 3 hours, treated with steam at a pressure of 1.5 bar, then dried to a residual water content of 3% and micronized to an average particle diameter of 4 μm. The porosity of the obtained silica gel is evaluated. The total pore volume is 0.95 cm 3 /g, the measured average pore radius is 10.0 nm, and the BET specific surface area is 185 m 2 /g.

Другую порцию полученного таким образом силикатного гидрогеля обрабатывают газообразным аммиаком под давлением 2 бар в течение 3 ч. Затем гидрогель высушивают до остаточного содержания воды 10% и микронизируют до среднего диаметра частиц 15 мкм. Оценивают пористость полученного силикагеля. Общий объем пор составляет 1,07 см3/г, измеренный средний радиус пор составляет 20,0 нм, а удельная площадь поверхности БЭТ равняется 121 м2/г.Another portion of the silicate hydrogel thus obtained is treated with gaseous ammonia at a pressure of 2 bar for 3 hours. The hydrogel is then dried to a residual water content of 10% and micronized to an average particle diameter of 15 μm. The porosity of the obtained silica gel is evaluated. The total pore volume is 1.07 cm 3 /g, the measured average pore radius is 20.0 nm, and the BET specific surface area is 121 m 2 /g.

Пример 5.Example 5

Силиказоль (300 мл) с d50 3 5 нм и содержанием диоксида кремния 50% и значением pH 9,2 доводят до значения pH 2,0, используя протонированную форму сильнокислой катионной ионообменной смолы Lewatit MP S 108 Н. Значение pH определяют при помощи pH-метра. Затем силиказоль нагревают до 70°С. Последующее добавление 0,3 мл 0,1 мас.% водного раствора муравьиной кислоты и 12,0 мл 10 мас.% водного раствора гидрокарбоната аммония с непосредственным перемешиванием в течение менее чем 1 мин приводит к установлению значения pH силиказоля 5,5 и к инициированию быстрого процесса гелеобразования. Измеренная твердость полученного силикатного гидрогеля составляет 607,92 Н/м2. Затем полученный силикагель разделяют на несколько образцов к которым применяются различные протоколы старения.Silicasol (300 ml) with d 50 3 5 nm and a silica content of 50% and a pH value of 9.2 is adjusted to a pH value of 2.0 using the protonated form of the strongly acidic cationic ion exchange resin Lewatit MP S 108 N. The pH value is determined using pH -meter. The silica sol is then heated to 70°C. Subsequent addition of 0.3 ml of 0.1 wt.% aqueous formic acid solution and 12.0 ml of 10 wt.% aqueous ammonium hydrogen carbonate solution with direct mixing in less than 1 min leads to the pH value of the silica sol being adjusted to 5.5 and initiation fast gelling process. The measured hardness of the obtained silicate hydrogel is 607.92 N/m 2 . The resulting silica gel is then separated into several samples to which different aging protocols are applied.

Одну порцию полученного таким образом силикатного гидрогеля выдерживают в течение 3 ч при контакте с воздухом при давлении 1 атм и температуре 25°С, затем высушивают до остаточного содержания воды 3% и микронизируют до среднего диаметра частиц 15 мкм. Оценивают пористость полученного силикагеля. Общий объем пор составляет 0,25 см3/г, измеренный средний радиус пор составляет 35,0 нм, а удельная площадь поверхности БЭТ равняется 129 м2/г.One portion of the thus obtained silicate hydrogel is kept for 3 hours in contact with air at a pressure of 1 atm and a temperature of 25°C, then dried to a residual water content of 3% and micronized to an average particle diameter of 15 μm. The porosity of the obtained silica gel is evaluated. The total pore volume is 0.25 cm 3 /g, the measured average pore radius is 35.0 nm, and the BET specific surface area is 129 m 2 /g.

Другую порцию полученного таким образом силикатного гидрогеля подвергают гидротермальному старению. Силикатный гидрогель выдерживают в течение 3 ч, обрабатывая паром под давлением 1,5 бар, затем высушивают до остаточного содержания воды 10% и микронизируют до среднего диаметра частиц 15 мкм. Оценивают пористость полученного силикагеля. Общий объем пор составляет 0,44 см3/г, измеренный средний радиус пор составляет 43,0 нм, а удельная площадь поверхности БЭТ равняется 85 м2/г.Another portion of the thus obtained silicate hydrogel is subjected to hydrothermal aging. The silicate hydrogel is aged for 3 hours, treated with steam at a pressure of 1.5 bar, then dried to a residual water content of 10% and micronized to an average particle diameter of 15 μm. The porosity of the obtained silica gel is evaluated. The total pore volume is 0.44 cm 3 /g, the measured average pore radius is 43.0 nm, and the BET specific surface area is 85 m 2 /g.

Другую порцию полученного таким образом силикатного гидрогеля обрабатывают газообразным аммиаком под давлением 2 бар в течение 3 ч. Затем гидрогель высушивают до остаточного содержания воды 10% и микронизируют до среднего диаметра частиц 8 мкм. Оценивают пористость полученного силикагеля. Общий объем пор составляет 0,59 см3/г, измеренный средний радиус пор составляет 55,0 нм, а удельная площадь поверхности БЭТ равняется 29 м2/г.Another portion of the silicate hydrogel thus obtained is treated with gaseous ammonia at a pressure of 2 bar for 3 hours. The hydrogel is then dried to a residual water content of 10% and micronized to an average particle diameter of 8 μm. The porosity of the obtained silica gel is evaluated. The total pore volume is 0.59 cm 3 /g, the measured average pore radius is 55.0 nm, and the BET specific surface area is 29 m 2 /g.

Пример 6.Example 6

Силиказоль (1500 л) с d50 5 нм и содержанием диоксида кремния 15% и значением pH 9,1 доводят до значения pH 2,0, используя протонированную форму сильнокислой катионной ионообменной смолы Lewatit MP S 108 Н. Значение pH определяют при помощи pH-метра. Затем силиказоль нагревают до 70°С. Последующее добавление 1,5 л 0,1 мас.% водного раствора муравьиной кислоты и 58,5 л 10 мас.% водного раствора гидрокарбоната аммония с непосредственным перемешиванием в течение менее 1 мин приводит к установлению значения pH силиказоля 5,6 и к инициированию быстрого процесса гелеобразования. Измеренная твердость полученного силикатного гидрогеля составляет 908,22 Н/м2. Затем полученный силикагель разделяют на несколько образцов, к которым применяются различные протоколы старения.Silicasol (1500 L) with d 50 5 nm and a silica content of 15% and a pH value of 9.1 is adjusted to a pH value of 2.0 using the protonated form of the strongly acidic cationic ion exchange resin Lewatit MP S 108 N. The pH value is determined using pH- meters. The silica sol is then heated to 70°C. Subsequent addition of 1.5 L of 0.1 wt.% aqueous formic acid solution and 58.5 L of 10 wt. gelling process. The measured hardness of the obtained silicate hydrogel is 908.22 N/m 2 . The resulting silica gel is then separated into several samples to which different aging protocols are applied.

Одну порцию полученного таким образом силикатного гидрогеля выдерживают в течение 3 ч в атмосферных условиях, затем высушивают до остаточного содержания воды 3% и микронизируют до среднего диаметра частиц 4 мкм. Оценивают пористость полученного силикагеля. Общий объем пор составляет 0,90 см3/г, измеренный средний радиус пор составляет 5,0 нм, а удельная площадь поверхности БЭТ равняется 598 м2/г.One portion of the silicate hydrogel thus obtained is kept for 3 hours under atmospheric conditions, then dried to a residual water content of 3% and micronized to an average particle diameter of 4 μm. The porosity of the obtained silica gel is evaluated. The total pore volume is 0.90 cm 3 /g, the measured average pore radius is 5.0 nm, and the BET specific surface area is 598 m 2 /g.

Другую порцию полученного таким образом силикатного гидрогеля подвергают гидротермальному старению. Силикатный гидрогель выдерживают в течение 3 ч, обрабатывая паром под давлением 1,5 бар, затем высушивают до остаточного содержания воды 3% и микронизируют до среднего диаметра частиц 4 мкм. Оценивают пористость полученного силикагеля. Общий объем пор составляет 1,47 см3/г, измеренный средний радиус пор составляет 6,0 нм, а удельная площадь поверхности БЭТ равняется 396 м2/г.Another portion of the thus obtained silicate hydrogel is subjected to hydrothermal aging. The silicate hydrogel is aged for 3 hours, treated with steam at a pressure of 1.5 bar, then dried to a residual water content of 3% and micronized to an average particle diameter of 4 μm. The porosity of the obtained silica gel is evaluated. The total pore volume is 1.47 cm 3 /g, the measured average pore radius is 6.0 nm, and the BET specific surface area is 396 m 2 /g.

Другую порцию полученного таким образом силикатного гидрогеля обрабатывают газообразным аммиаком под давлением 5 бар в течение 10 ч. Затем гидрогель высушивают до остаточного содержания воды 2% и микронизируют до среднего диаметра частиц 8 мкм. Оценивают пористость полученного силикагеля. Общий объем пор составляет 2,69 см3/г, измеренный средний радиус пор составляет 15,4 нм, а удельная площадь поверхности БЭТ равняется 322 м2/г.Another portion of the silicate hydrogel thus obtained is treated with gaseous ammonia at a pressure of 5 bar for 10 hours. The hydrogel is then dried to a residual water content of 2% and micronized to an average particle diameter of 8 μm. The porosity of the obtained silica gel is evaluated. The total pore volume is 2.69 cm 3 /g, the measured average pore radius is 15.4 nm, and the BET specific surface area is 322 m 2 /g.

На фиг. 2 изображен реактор 100 в соответствии с примером осуществления изобретения. Реактор состоит из корпуса реактора 102, имеющего преимущественно цилиндрическую форму относительно оси корпуса реактора. В корпусе реактора 102 заключена полость реактора 104. Полости реактора 104 придана такая форма, чтобы было возможно загружать, например, силиказоль. Полость реактора 104 может иметь объем по меньшей мере 50 л, более предпочтительно по меньшей мере 500 л, еще более предпочIn FIG. 2 shows a reactor 100 in accordance with an exemplary embodiment of the invention. The reactor consists of a reactor vessel 102 having a predominantly cylindrical shape with respect to the axis of the reactor vessel. Reactor cavity 104 is enclosed in reactor vessel 102. Reactor cavity 104 is shaped to allow loading, for example, silica sol. The reactor cavity 104 may have a volume of at least 50 liters, more preferably at least 500 liters, even more preferably

- 18 041871 тительно по меньшей мере 1000 л.- 18 041871 at least 1000 l.

Далее, реактор 100 содержит мешалку 106, имеющую по меньшей мере одну, например 8, перемешивающих насадок 108, продолжающихся из мешалки 106. Мешалка 106 вращается вокруг оси вращения, которая в настоящем примере осуществления совпадает с осью корпуса реактора. В настоящем примере осуществления перемешивающие насадки 108 расположены перпендикулярно оси вращения и имеют форму весла, содержащего спицы 120. Перемешивающая насадка 108 имеет длину по меньшей мере 0,1 м, более предпочтительно по меньшей мере 0,5 м.Further, the reactor 100 includes a stirrer 106 having at least one, for example 8, stirring heads 108 extending from the stirrer 106. The stirrer 106 rotates about an axis of rotation, which in the present embodiment coincides with the axis of the reactor vessel. In the present exemplary embodiment, the mixing heads 108 are perpendicular to the axis of rotation and are in the form of a paddle containing spokes 120. The mixing heads 108 are at least 0.1 m long, more preferably at least 0.5 m long.

Корпус реактора 102 и/или по меньшей мере одна мешалка и/или по меньшей мере одна перемешивающая насадка изготовлена из химически неактивного материала, предпочтительно металла, еще более предпочтительно нержавеющей стали. В качестве альтернативы или в качестве дополнения, реактор 100, например, внутренняя поверхность корпуса реактора 102 и/или мешалка 106 и/или перемешивающая насадка 108 покрыты химически неактивным материалом, предпочтительно резиной, пластиком, эмалью или композитами на их основе.The reactor vessel 102 and/or at least one agitator and/or at least one agitator head is made of a non-reactive material, preferably metal, even more preferably stainless steel. Alternatively or in addition, the reactor 100, for example, the inner surface of the reactor vessel 102 and/or the stirrer 106 and/or the stirring head 108 is coated with a non-reactive material, preferably rubber, plastic, enamel or composites based on them.

В настоящем примере осуществления, каждая из перемешивающих насадок 108 содержит по меньшей мере одно выпускное отверстие 110, соединенное по потоку жидкости с подачей текучей среды 112 посредством жидкостного соединения 114. Предпочтительно каждое из выпускных отверстий 110 снабжено форсункой. Однако, как раскрывается в данном описании, выпускные отверстия могут также располагаться на мешалке 106. Подача текучей среды 112 содержит насос 128 для подачи текучей среды, например летучей кислоты и/или основания, к подаче текучей среды 114. Жидкостное соединение 114 представлено центральным каналом 116 внутри мешалки 106. Для каждой из перемешивающих насадок 108, от центрального канала 116 ответвляются дальнейшие каналы 118.In the present exemplary embodiment, each of the mixing nozzles 108 includes at least one outlet 110 connected in fluid flow to the fluid supply 112 via a fluid connection 114. Preferably, each of the outlets 110 is provided with a nozzle. However, as disclosed herein, outlets may also be located on the agitator 106. Fluid supply 112 includes a pump 128 for supplying fluid, such as a volatile acid and/or base, to fluid supply 114. Fluid connection 114 is represented by a central channel 116 inside the mixer 106. For each of the mixing nozzles 108, further channels 118 branch off from the central channel 116.

Жидкостное соединение 114 может также содержать линию подачи 130, соединяющую канал 116 с насосом 128. Более того, жидкостное соединение 114 может также содержать линии подачи 132 для подачи текучих сред, отличающихся от текучих сред, подаваемых насосом 128 к выпускным отверстиям 110. Например, насос 128 может подавать бикарбонат аммония и/или муравьиную кислоту в то время, как по линии подачи 132 подается аммиак. В дополнение или в качестве альтернативы, корпус реактора 102 может содержать по меньшей мере одно отверстие для подачи текучей среды в полость. Центральный канал 116 и/или продолжение канала 118 могут иметь площадь сечения по меньшей мере 3 мм2, более предпочтительно по меньшей мере 20 мм2, еще более предпочтительно 50 мм2.Fluid connection 114 may also include supply line 130 connecting conduit 116 to pump 128. Moreover, fluid connection 114 may also include supply lines 132 for supplying fluids other than those supplied by pump 128 to outlets 110. For example, a pump 128 can supply ammonium bicarbonate and/or formic acid while supply line 132 supplies ammonia. In addition or alternatively, the reactor vessel 102 may include at least one opening for supplying fluid to the cavity. The central channel 116 and/or the continuation of the channel 118 may have a cross-sectional area of at least 3 mm 2 , more preferably at least 20 mm 2 , even more preferably 50 mm 2 .

Предпочтительно жидкостное соединение 114 содержит по меньшей мере один активный или пассивный клапан для управления потоком, предотвращения обратного потока и/или закрытия отверстий.Preferably, fluid connection 114 includes at least one active or passive valve to control flow, prevent backflow, and/or close openings.

Кроме того, корпус реактора 102 содержит входное отверстие 122 для загрузки, например, силиказоля в полость 104. Входное отверстие 122 соединено с линией подачи 124 и насосом 126 для подачи, например, силиказоля во входное отверстие 122 и в полость 104. Корпус реактора 102 также содержит выходное отверстие 138 для разгрузки микронизированного силикагеля или промежуточного продукта производства микронизированного силикагеля. Выходное отверстие 138 может содержать дисковый затвор, которым можно управлять пневматически, для управления разгрузкой.In addition, the reactor vessel 102 includes an inlet 122 for loading, for example, silica sol into the cavity 104. The inlet 122 is connected to a supply line 124 and a pump 126 for supplying, for example, silica sol to the inlet 122 and into the cavity 104. The reactor vessel 102 is also contains an outlet 138 for discharging micronized silica gel or an intermediate product for the production of micronized silica gel. Outlet 138 may include a pneumatically operated butterfly valve to control unloading.

Реактор 100 также содержит приводной механизм 136, выполненный для вращения мешалки 106 и перемешивающих насадок 108 вокруг оси вращения. Приводной механизм может быть выполнен таким образом, чтобы вращать по меньшей мере одну мешалку при 1-200 об/мин, более предпочтительно при 1-120 об/мин, еще более предпочтительно при 1-60 об/мин.The reactor 100 also includes a drive mechanism 136 configured to rotate the agitator 106 and the agitating nozzles 108 about an axis of rotation. The drive mechanism may be configured to rotate at least one agitator at 1-200 rpm, more preferably at 1-120 rpm, even more preferably at 1-60 rpm.

Кроме того, реактор 100 содержит нагревательный элемент 134 для установления заданной температуры внутри полости 104 корпуса реактора 102 и/или температуры материала, например силиказоля, внутри полости 104. Предпочтительно нагревательный элемент 134 является паровой нагревательной системой, состоящей из подачи пара и входного отверстия для пара 134 в корпусе реактора.In addition, the reactor 100 includes a heating element 134 for setting the desired temperature within the cavity 104 of the reactor vessel 102 and/or the temperature of the material, such as silica sol, within the cavity 104. Preferably, the heating element 134 is a steam heating system consisting of a steam supply and a steam inlet. 134 in the reactor vessel.

Корпус реактора 102 также содержит люк 140, позволяющий работнику проникать внутрь корпуса реактора, например, для обслуживания.The reactor vessel 102 also includes a hatch 140 to allow a worker to enter the interior of the reactor vessel, for example, for maintenance.

Claims (13)

1. Способ производства микронизированного силикагеля, при этом способ включает:1. A method for the production of micronized silica gel, the method comprising: (a) загрузку стабильного силиказоля с содержанием диоксида кремния в пределах от 5 до 50 мас.%;(a) loading a stable silica sol with a silica content in the range from 5 to 50 wt.%; (b) установление значения pH стабильного силиказоля в пределах значений от 1,7 до 4,0, используя ионообменник, по меньшей мере, в частично протонированной форме;(b) adjusting the pH of the stable silica sol to between 1.7 and 4.0 using an ion exchanger in at least partially protonated form; (c) нагревание силиказоля, полученного на стадии (b);(c) heating the silica sol obtained in step (b); (d) прибавление текучей среды, содержащей летучую кислоту и/или летучее основание к силиказолю, полученному на стадии (с), и перемешивание до достижения одинакового значения pH во всем объеме реакции в течение менее чем 5 мин, при этом значение pH находится в пределах от 4,0 до 7,0;(d) adding a fluid containing a volatile acid and/or a volatile base to the silica sol obtained in step (c) and stirring until a uniform pH is reached throughout the entire reaction volume in less than 5 minutes, while the pH is in the range from 4.0 to 7.0; (e) выдержку продукта, полученного на стадии (d);(e) exposure of the product obtained in stage (d); (f) сушку продукта, полученного на стадии (е); и (g) микронизацию полученного таким образом силикагеля, причем летучую кислоту выбирают из группы, включающей водный раствор муравьиной кислоты, (f) drying the product obtained in step (e); and (g) micronizing the silica gel thus obtained, wherein the volatile acid is selected from the group consisting of an aqueous solution of formic acid, - 19 041871 чистую муравьиную кислоту в жидком состоянии, чистую газообразную муравьиную кислоту, газообразную композицию, содержащую муравьиную кислоту, уксусную кислоту, пропионовую кислоту и масляную кислоту, а летучее основание выбирают из группы, включающей водный раствор гидрокарбоната аммония, чистый газообразный аммиак, газообразные композиции, содержащие аммиак, водный раствор аммиака, чистый жидкий или газообразный алкиламин, водный раствор алкиламина или газообразные композиции, содержащие алкиламин, N,N-диαлкилαмин или N,N,N-триαлкилαмин, в которых каждая алкильная группа независимо представляет собой метил, этил, пропил или бутил, и причем, по меньшей мере, стадию (d) осуществляют в реакторе, который содержит корпус реактора с полостью;- 19 041871 pure formic acid in liquid state, pure gaseous formic acid, gaseous composition containing formic acid, acetic acid, propionic acid and butyric acid, and the volatile base is selected from the group consisting of an aqueous solution of ammonium bicarbonate, pure gaseous ammonia, gaseous compositions containing ammonia, an aqueous solution of ammonia, a pure liquid or gaseous alkylamine, an aqueous solution of an alkylamine, or gaseous compositions containing an alkylamine, N,N-diαalkylαmin or N,N,N-triαalkylαmin, in which each alkyl group is independently methyl, ethyl, propyl or butyl, and moreover, at least stage (d) is carried out in a reactor that contains a reactor vessel with a cavity; по меньшей мере одну мешалку внутри полости корпуса реактора, вращающуюся относительно корпуса реактора вокруг оси вращения;at least one stirrer inside the cavity of the reactor vessel, rotating relative to the reactor vessel around the axis of rotation; при этом по меньшей мере одна мешалка содержит по меньшей мере одну перемешивающую насадку;wherein at least one stirrer contains at least one stirring nozzle; при этом по меньшей мере одна мешалка и/или по меньшей мере одна перемешивающая насадка содержит по меньшей мере одно выпускное отверстие для добавления текучей среды в корпус реактора;wherein at least one agitator and/or at least one mixing nozzle contains at least one outlet for adding fluid to the reactor vessel; при этом по меньшей мере одно выпускное отверстие соединено по потоку текучей среды с одним или более каналами внутри мешалки при помощи по меньшей мере одной линии подачи текучей среды или канала.wherein the at least one outlet is fluidly connected to one or more channels within the agitator via at least one fluid supply line or channel. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что летучей кислотой является водный раствор муравьиной кислоты, и в котором летучим основанием является водный раствор гидрокарбоната аммония.2. The method according to claim 1, characterized in that the volatile acid is an aqueous solution of formic acid, and in which the volatile base is an aqueous solution of ammonium bicarbonate. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что силиказоль на стадии (с) нагревают до температуры в пределах от 20 до 100°С; предпочтительно от 40 до 90°С, еще более предпочтительно от 50 до 80°С.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the silicasol in stage (c) is heated to a temperature in the range from 20 to 100°C; preferably 40 to 90°C, even more preferably 50 to 80°C. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что муравьиную кислоту применяют в концентрации в пределах от 0,1 до 10 мас.%, предпочтительно в пределах от 0,1 до 1 мас.%, наиболее предпочтительно в пределах от 0,1 до 0,2 мас.%, основываясь на общей массе водного раствора муравьиной кислоты.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that formic acid is used in a concentration in the range from 0.1 to 10 wt.%, preferably in the range from 0.1 to 1 wt.%, most preferably in the range from 0.1 to 0.2 wt.%, based on the total weight of the aqueous solution of formic acid. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что гидрокарбонат аммония используется в концентрации в пределах от 1 до 21 мас.%, предпочтительно в пределах от 5 до 15 мас.%, наиболее предпочтительно в пределах от 8 до 12 мас.%, основываясь на общей массе водного раствора гидрокарбоната аммония.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that ammonium bicarbonate is used in a concentration in the range from 1 to 21 wt.%, preferably in the range from 5 to 15 wt.%, most preferably in the range from 8 to 12 wt.%, based on the total weight of an aqueous solution of ammonium bicarbonate. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что стадию (е) осуществляют на воздухе, или в котором стадию (е) осуществляют в инертной атмосфере.6. Process according to any one of claims 1 to 5, characterized in that step (e) is carried out in air, or in which step (e) is carried out in an inert atmosphere. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что стадию (е) осуществляют в течение времени в пределах от 0,1 до 50 ч.7. The method according to claim 6, characterized in that stage (e) is carried out for a time ranging from 0.1 to 50 hours. 8. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что на стадии (е) продукт со стадии (d) обрабатывают паром.8. Process according to any one of claims 1 to 5, characterized in that in step (e) the product from step (d) is steamed. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что обработку паром производят при абсолютном давлении в пределах от 1 до 100 бар в течение времени в пределах от 0,1 до 50 ч.9. The method according to claim 8, characterized in that the steam treatment is carried out at an absolute pressure ranging from 1 to 100 bar for a time ranging from 0.1 to 50 hours. 10. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что на стадии (е) продукт со стадии (d) обрабатывают газообразным аммиаком.10. Process according to any one of claims 1 to 5, characterized in that in step (e) the product from step (d) is treated with gaseous ammonia. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что обработку газообразным аммиаком производят при абсолютном давлении в пределах от 1 до 100 бар в течение времени в пределах от 0,1 до 50 ч, и в котором предпочтительно обработку газообразным аммиаком производят при абсолютном давлении в пределах от 1 до 10 бар в течение времени в пределах от 1 до 20 ч.11. Method according to claim 10, characterized in that the treatment with ammonia gas is carried out at an absolute pressure in the range of 1 to 100 bar for a time in the range of 0.1 to 50 hours, and in which the treatment with gaseous ammonia is preferably carried out at an absolute pressure in the range from 1 to 10 bar for a time in the range from 1 to 20 hours. 12. Способ по любому из пп.1-11, отличающийся тем, что стадии (f) и (g) осуществляют одновременно.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that steps (f) and (g) are carried out simultaneously. 13. Способ по любому из пп.1-12, отличающийся тем, что производимый силикагель содержит воду в пределах от 1 до 65 мас.%, и в котором образуется силикагель со средним диаметром частиц в пределах от 1 до 100 мкм, и в котором твердость продукта на стадии (е) находится в пределах от 600 до 2000 Н/м2, и в котором силикагель характеризуется средним радиусом пор от 1 до 100 нм, и в котором силикагель характеризуется объемом пор 0,2-2,8 см3/г; и в котором силикагель характеризуется площадью поверхности БЭТ от 20 до 1200 м2/г.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the produced silica gel contains water in the range from 1 to 65 wt.%, and in which silica gel is formed with an average particle diameter in the range from 1 to 100 μm, and in which the hardness of the product in step (e) is in the range of 600 to 2000 N/m 2 , and in which the silica gel has an average pore radius of 1 to 100 nm, and in which the silica gel has a pore volume of 0.2-2.8 cm 3 / G; and wherein the silica gel has a BET surface area of 20 to 1200 m 2 /g.
EA202000367 2020-02-21 2020-12-22 METHOD FOR PRODUCING MICRONIZED SILICA GEL EA041871B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EPEP20158688 2020-02-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA041871B1 true EA041871B1 (en) 2022-12-12

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3785580B2 (en) Method for producing porous spherical silica particles
EP1314695B1 (en) Silica and method for producing the same
Essien et al. Sol-gel-derived porous silica: Economic synthesis and characterization.
JP3719687B2 (en) Method for producing silica gel
JP6035380B2 (en) Silica gel catalyst carrier
CA2798365C (en) Porous inorganic oxide particles and methods of making and using the same
US20220009786A1 (en) Method for producing aerogels and aerogels obtained using said method
Smirnova et al. Synthesis of silica aerogels and their application as drug delivery system
EA041871B1 (en) METHOD FOR PRODUCING MICRONIZED SILICA GEL
EA042091B1 (en) REACTOR FOR THE PRODUCTION OF MICRONIZED SILICA GEL
EP3868464B1 (en) Reactor for production of micronized silica gels
JP2003226516A (en) Silica and method for producing the same
EP3868709A1 (en) Method for production of micronized silica gels
Rathod et al. Hierarchical porous and composite particle architectures based on self assembly and phase separation in droplets
JP4314077B2 (en) Silica and production method thereof
JP2023525671A (en) Method for producing airgel and aerogel obtained using the method
SADEGH et al. Facile and economic method for preparation of nano-colloidal Silica with controlled size and stability
Yan et al. Silicon dioxide hollow microspheres with porous composite structure: Synthesis and characterization
JP4314076B2 (en) Silica and production method thereof
KR20140028041A (en) Process for producing hydrogels
Fayzullayev et al. The effect of reagents on the production of highly nanocomposite bentonite sorbents using zol-gel technology
JP2003238142A (en) Silica particulate agglomerate
JP2003226515A (en) Silica and method for producing the same
JP3752706B2 (en) Method for producing silica sol containing silica particles having a large particle size
JPH08208215A (en) Production of silica by gelation