FI72109C - Faellningskiselsyra med hoeg struktur och foerfarande foer dess framstaellning. - Google Patents

Description

1 72109

Suurrakenteinen saostuspiihappo ja menetelmä sen valmistamiseksi

Jakamalla erotettu patenttihakemuksesta 823558 5

Piihapon rakenteella tarkoitetaan sen ominaisuutta, joka kuvaa sen primaari-osasten yhteeenkasautumisen astetta ja määrää sekundaari-osaksi tai tertiaari-aggregaateiksi. Tällä hetkellä pätevien ajatusten mukaan, jotka koskevat 10 tulipesänokien rakenteen luonnehtimista, esiintyy CABOT'in mukaan Brabender-absorptioluku-menetelmää käyttämällä saostuspiihapoilla yksiselitteinen yhteys ns. dibutyylifta-laatti-absorptioluvun (ml:oissa/g tai %:teissä) ja rakenne-ominaisuuksien välillä (vrt. DE-patenttijulkaisu 17 67 332, 15 sarake 2, rivit 45-64).

Tekniikan tasolla tunnetaan piihappotvyppejä, jotka rakenteeseensa nähden poikkeavat normaaleista piihapoista (vahvitetäyteaineet kumia varten) rakenneläpileikkaukseltaan.

Tällöin on kysymyksessä saostettuja piihappoja tai 20 piihappogeelejä, joissa kuivausmenetelmän erityisillä muunnoksilla muodostuu tuotteita, joiden rakenne on katsottava lisääntyneeksi. Näihin kuuluvat aerogeelit (Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, III. painos, nide 15, sivu 725/1949), joita saadaan ylikriittisellä vedenpoistol-25 la piihappo-organo-hydrogeeleistä (US-patenttijulkaisu 2 245 767) tai suihkujauhatuskuivaamalla piihappo-hydrogee-lejä ( DE-patenttijulkaisu 10 36 220). Lisäksi tähän ryhmään on luettava ne piihapot ja piihappogeelit, joiden mukaanse-koittuva neste ennen kuivausvaihetta koostuu orgaanisista 30 liuottimista tai tällaisten liuottimien seoksista veden kanssa (US-patenttijulkaisu 2 285 449, DE-kuulutusjulkaisu 10 08 717, DE-patenttijulkaisu 10 89 736). Lisäksi näihin kuuluvat myös suihkukuivatut piihapot (NL-kuulutusjulkaisu 65 02791, DE-patenttijulkaisu 24 47 613) ja lopuksi leikkaa-35 maila saadut saostuspiihapot (DE-PA F 14059 VI C/12i, DE- kuulutus julkaisu 10 00 793, DE-patenttijulkaisu 17 67 332).

2 72109

Seuraava kokoomasarja (taulukko 1) sisältää vertailevan katsauksen tekniikan tason tuotteista verrattuna "normaaleihin" saostuspiihappoihin, joilla on keskimääräinen rakenne- Katsauksessa on lisäksi lisätty lukuarvot kolmesta 5 erilaisesta keksinnön mukaisesta piihaposta. Lukuarvojen vertailu johtaa toteamukseen, että keksinnön mukaisesti on yllättäen onnistuttu valmistamaan suurrakenteisia sa- ostuspiihappoja ja piihappogeelejä, joiden pinta-ala on 2 suurempi kuin 400 m /g yhdessä DBP-luvun kanssa, joka on 10 suurempi kuin 300 %.

Keksintö lähtee tehtävän asettelusta valmistaa saos- tuspiihappoja, joilla on suuri DBP-luku, yli 300 %, ja 2 samanaikaisesti suuri ominaispinta-ala, yli 400 m /g, saattamalla alkalisilikaattiliuoksia reagoimaan hapon ja/ 15 tai happamesti vaikuttavien aineiden kanssa. Edelleen keksinnön tarkoituksena on valmistaa mainituilla fysikaalis-kemiallisilla tunnusarvoilla varustettua saostuspiihappoa.

3 72109 c 0) Γ- β *Η · G £ O O CN r- - I Α ·Η CN VO σν ' G β β tn m ro o CU -h £ W v

•n LO

0 A β-----

O, CU :θ O

Q, Λ! G Dj <— β β a 43 G ·Η G · ldoo m -h G m £ E cn co σο <n

-H -H AC -H -H LT) ro τα, 3 CU -H CO

-P A Dj W

G -G ------—-------- •n G I β β -P CO r-

-Cl β Ή VO rH

(U CU CU G Γ" CU <- G > -p a; υ o G G rH (Ti O O O o <D ro d, 3 u h· o h· o AC ·η I -n (N G cn ro v

(tl O CO -H G <N

O > CD -P CN CO VO

P P_____ DG I β β CO 4-> CO o

CO β G -H CN

G CU G CN

G β -p AC T3

Οβ G ,—I CO -H O O LIO O

-p D, 3 o 0 ro o σο -

G I -ro rH ro ro O

iH G W -H o >, h* v

rH -H Q -P r- CO CN

•H CO

O Ή •ro i—I I β

i—I -P CO CN

- G G Ή ro r- G -H CU G ro <—

CU £ -P AC O O

0-HCD G ·—I Γ— O O m O

AC rH AC a β (O ^ Γ- 00 LCO o

A CU I I -ro T— cn r— V

β CU CO W -H r- A

r—I 01 ·Η D ·Ρ r I

β O -H_____

G CL, G G

E-· CP G -H I β G A .β A CO ro

43 -H -H g -H *- -P

•H CO o CU G vo G

H >i > 4-4 A β O m O 00

Cc, ή P G >h r-~ p oor-ro f"

G a β rf (D *— cn rN A

G - I -ro CL,

•ro CU β W -H -H (N

β CU o 4-> CN CO CN

G β 'ro _____________________ cu cu o i σ\ ~ n A a β r- r-t O G O, rH I O Ή

Dj P G β Ή CO

a -H A β β β G O U0 O O

GH-H A to co vo p ro r- cn o -

43G-P IC0-H4-) r-CN(N VO

•H G Dj MGG-^r-HSS

•H£ D 4-> A D >

Dj P β I

o CU «'-, β β β 4-4 βΙ -—- ΟΛΡ .—- d>

φ CO ICUC0 I J— O CO

-ro β -H -Ρββ G ro β σν I0> ^ β O G ,Η-Ηβ -P 1- β *H r = -P <X>

-P A G H M β VO AGro CU :G £ I

4J G β G r-l -H CU -H voN^GDjld G 'ro β O

0) rH £ A G G P Dj CjirHO t-v, -H G \ G

G rH -H -H G p I Z^lrH2;rHO,-PrO-H

G -H g CO ε -H β En G M CN G, »H H \ ,—I G vo G

β o co <u ε β ΗΜοεροβαοι^ο ,Dj

Eh -ro G Cu A O CO pQG'-'k'-)QCG-rl-,= iHAl'-J

4 72109

Keksinnön kohteena on saostuspiihappo, joka on tunnettu seuraavista fysikaalis-kemiallisista ainetunnus-arvoista: BET-pinta-ala DIN 66131:n mukaan 400-600 m2/g 5 DBP-luku DIN 53601:n mukaan 320-360 % sullopaino DIN 53194:n mukaan 75-120 g/1 "ALPINE-seulontajäte" > 63 jum > 0,1 paino-% Tämän keksinnön mukaisen saostuspiihapon fysikaa-lis-kemialliset aineparametrit poikkeavat korkeammalle 10 strukturoitujen saostuspiihappojen ja piihappogeelien tai -aerogeelien parametreistä siten, että sillä on suurempi BET-pinta-ala yhdessä suuremman DBP-luvun kanssa. Raejakau-tumakäyrän mukaisesti tämä saostuspiihappo on arvokas, käyttöteknisestä erittäin tehokas kanninpiihappo kaikenlai-15 siä vaikutusaineita varten, suorituskykyinen tukkeutumista estävä aine polypropyleeni- ja polyetyleeni-kalvoja varten, joilla on erittäin hyvä läpikuultavuus, paksunnuspiihappo tietyissä polaarisissa systeemeissä, joissa pyrogeenisillä piihapoilla on vähäinen paksunnuskyky, erittäin tehokas 20 himmennysaine lakkoja varten ja käyttökelpoinen katalyytti-kannin sekä eristysaine.

Edelleen on keksinnön kohteena menetelmä keksinnön mukaisen saostuspiihapon valmistamiseksi, jolla on seuraa-vat fysikaalis-kemialliset arvot: 2 25 BET-pinta-ala DIN 66131:n mukaan 400-600 m /g DBP-luku DIN 53601:n mukaan 320-360 % sullopaino DIN 53194 :n mukaan 75-120 g/1 "ALPINE-seulontajäte" > 63 jam > 0,1 paino-% joka menetelmä on tunnettu siitä, että 40-42°C:seen lämmi-30 tetty vesitäyttö saatetaan, pitäen pH-arvo muuttumattomana alueella 6-7, samanaikaisesti vesilasitiuosta ja rikkihappoa lisäten, pysäytettävän leikkauksen alaisena Ekato-turpiinilla koko saostusaikana, keskeyttäen saostaminen 90 minuutiksi 13. minuutista 103. minuuttiin 146 minuutin kokonaissaostus-35 ajan jälkeen, 46 g/l:n piihappoloppupitoisuuteen, saostus-

II

5 72109 piihappo-suspensiota vanhennetaan 12-17 tuntia, saostus-piihappo erotetaan suodatuspuristiraen avulla suspensiosta, pestään eroon, nesteytetään suodatuskakku vedellä ja/tai hapolla suspensioksi, jonka kuiva-ainepitoisuus on 10-16 5 paino-% ja suihkukuivataan sen jälkeen ja suihkukuivauksen yhteydessä saostuspiihappo jauhetaan ALPINE-poikkivirtaus-myllyllä.

Näin saadulla saostuspiihapolla on patenttivaatimuksen 1 mukaiset fysikaalis-kemialliset tunnusarvot.

10 Keksinnön mukaisen menetelmän erityiset edut kek sinnön mukaisten saostuspiihappojen valmistamiseksi, jotka edut vaikuttavat edullisesti tämän uuden menetelmän taloudellisuuteen, ovat seuraavat:

Saostuspiihappoihin verrattuna, joilla on suuret 15 ominaispinta-alat, suuri kuiva-ainepitoisuus suodatuskakus-sa (16-17 paino-%) vähentää kuivauskustannuksia ja siten valmistusmenetelmän energian tarvetta.

Yllättävän alhaiset pesuajat, joita verrattuina saostuspiihappoihin, joilla on suuret ominaispinta-alat, tähän 20 asti ei ole havaittu, saavat aikaan, että pesuveden tarve on vähäinen ja suodatuspuristinkapasiteetissä on saavutettavissa huomattava lisäys.

Keksinnön mukaista piihappoa sekä menetelmää sen valmistamiseksi valaistaan ja kuvataan lähemmin seuraavin 25 esimerkein:

Esimerkki 1 3 75 m :n puusammioon, joka toimii saostussäiliönä ja joka on varustettu MIG-palkkisekoittimella ja Ekato- 3 leikkaavalla turpiinilla, pannaan 60 m vettä, jonka 30 lämpötila on 40°C. Tähän astiaan virtaa samanaikaisesti 3 nopeudella 9,8 m /h kaupallista vesilasia (Si02 · 26,8 paino-% Na~0 : 8,0 paino-%, moduuli = 3,35) ja väkevää . ^ 3 rikkihappoa (96-%:sta) nopeudella 0,98 m /h. Tällöin happo lisätään turpiinin kautta, joka käynnistetään 35 saostamisen alkaessa. Tämän lisäyksen aikana pidetään 6 72109 pH-arvo saostusastiassa 6,0:ssa. 13. saostusminuutin jälkeen - ts. selvästi erottuvassa viskoosiuden nousussa -keskeytetään vesilasin ja hapon lisääminen 90 minuutin ajaksi. Tämän keskeytysjakson aikana leikataan edelleen 5 Ekato-turpiinilla. 103. minuutista lähtien jatketaan vesilasin lisäämistä ylläpitäen edellä mainitut lisäysnopeu-det ja pH-arvo 146. minuuttiin asti. Saostussuspension kuiva-ainepitoisuus on tällöin 46 g/1. Lämpötila on tällöin ulkoisista lämpötilaolosuhteista riippuen voinut 10 saada arvon väliltä 42-49°C. Lopullinen pH-arvo on 6,0.

3 3

Yhteensä saatetaan reagoimaan 9,1 m vesilasia ja 0,91 m rikkihappoa. Suspensiota vanhennetaan välisäiliössä ennen poispuristamista 15 tunnin ajan. Tämän vanhentamisvai-heen yhteydessä suspensio suodatetaan 4 suodatinpuristi-15 mella. Tällöin täyttöaika 3,3 baarin loppupaineella on 1 tunti. Erittäin lyhyen pesuajan, vain n. 1,5 tunnin jälkeen, asettuu poisvirtaavan suodoksen johtavuusarvoksi 1050 yuS, 4 tunnin pesuajan jälkeen 280 yaS. Saadun suodatus-kakun kuiva-ainepitoisuus on 16,5-17 paino-%. Se nesteyte-20 tään leikkausvoimien vaikutuksen alaisena ja sen jälkeen sen kuiva-ainepitoisuus on 11 paino-%. Nesteyttämisen yhteydessä piihapposuspensio pölytetään pyörivän levyn avulla ja kuivataan kuumilla polttokaasuilla.

Jauhamattoman tuotteen tunnusarvot on esitetty tau-25 lukossa 2.

Esimerkki 2

Saostuspiihappo valmistetaan esimerkin 1 mukaisesti. Tällöin lisätään esimerkistä 1 poikkeavasti vanhentamis-aika yhteensä 16 tunniksi, mikä samalla rakennemittaluvul-30 la johtaa alentuneeseen BET-pinta-alaan.

Jauhamattoman piihapon tunnusarvot on esitetty taulukossa 2.

7 72109

Esimerkki 3

Saostuspiihapon valmistus tapahtuu esimerkin 1 mukaisesti. Poikkeavasti vähennetään vanhentamisaika 13 tunniksi ja samanaikaisesti korotetaan kuiva-ainepitoisuus 5 11 paino-%:sta 13 paino-%:iin.

Jauhamattoman piihapon tunnusarvot on esitetty taulukossa 2.

Esimerkki 4

Ylläpidetään esimerkin 1 olosuhteet. Ainoastaan 10 suihkukuivaukseen joutuvan nesteytetyn suodatuskakun kuiva-ainepitoisuus nostetaan 12 %:iin.

Jauhamattoman piihapon tunnusarvot on esitetty taulukossa 2.

Esimerkki 5 15 Tämän piihapon valmistus tapahtuu esimerkin 1 mukai sesti. Ainoastaan vanhentamisaikaa muutetaan 15 tunnista 17 tuntiin. Lisäksi suodatuskakku nesteytetään vähemmän laimennetulla rikkihapolla ja vähemmällä vedellä ja saatu suspensio, jonka kuiva-ainepitoisuus on 16 paino-%, saate- 20 taan suihkukuivaukseen. Kuiva-aineen sisältämä vapaa happo neutraloidaan ammoniakkikaasulla.

Jauhamattoman piihapon tunnusarvot on esitetty taulukossa 2.

Esimerkki 6 25 Esimerkin 5 jauhamaton, suihkukuivattu piihappo jau hetaan ALPINE-poikkivirtausmyllyllä tyyppiä UP 630. Tuloksena saadaan tuote, jonka fysikaalis-kemialliset tunnusarvot on esitetty taulukossa 2.

Esimerkki 7 30 Esimerkin 1 mukaisesti saatu suihkukuivattu saostus- piihappo jauhetaan UP 630-tyyppisellä ALPINE-poikkivirtausmyllyllä. Tämän piihapon tunnusarvot on esitetty taulukossa 2.

8 72109

Esimerkki 8

Esimerkin 3 mukaisesti saatu jauhamaton, suihkukui-vattu saostuspiihappo jauhetaan UP 630-tyyppisellä ALPINE-poikkivirtausmyllyllä. Tämän piihapon tunnusarvot on esi-5 tetty taulukossa 2.

Esimerkki 9 (Vertailuesimerkki) Tämä esimerkki osoittaa keksinnön mukaisen piihapon paremmuuden verrattuna tunnettuihin suurninta-alaisiin pii-happoihin parantuneen suodatus- ja pesunopeuden suhteen 10 suodatuspuristimilla.

DE-kuulutusjulkaisun 15 17 900 (sarakkeet 2/3, rivit 53-68/1-7) mukaisesti valmistetaan saostuspiihappo, 2 jonka ominaispinta-ala on 670 m /g.

Suodatusprosessin lukuarvot on esitetty taulukossa 3. 15 Siinä verrataan näitä suodatusarvoja esimerkin 3 mukaisen piihapon suodatusarvoihin. Tämä osoittaa likipitäen samaa suorituskykyä, joka määritettiin kuivatulle saostuspiihapolle.

Vertailuesimerkki osoittaa yllättävän suuren säästön 20 pesuvedessäja suodatuspuristuskapasiteetissa. Keksinnön mu kainen menetelmä takaa siten saostuspiihapon valmistuksen, jolla on suuri pinta-ala, äärimmäisen taloudellisissa olosuhteissa .

Fysikaalis-kemialliset ainesarvot kuten ominais-25 BET-pinta-ala, DBP-luku ja sullopaino määritetään DIN- menetelmien mukaisesti.

Johtavuus 4-%:sessa vesi-dispersiossa määritetään DE-hakemusjulkaisun 26 28 975, sivun 16 mukaisesti.

"ALPINE-seulontajäte" määritettiin seuraavasti: 30 Seulontajätteen määrittämiseksi seulotaan 500 jumin seulan läpi mahdollisesti läsnäolevien ilmanpoistosolmujen tuhoamiseksi. Sitten pannaan 10 g seulottua ainetta määrätylle ilmasuihkuseulalle ja seulotaan 200 mm:n vesipatsaan alipaineella. Seulonta on loppu, kun jäännös on muuttuma-35 ton, mikä useimmiten on nähtävissä valumiskykyisestä uiko- li 9 72109 näöstä. Varmuuden vuoksi seulotaan vielä yksi minuutti. Yleensä seulontavaihe kestää 5 minuuttia. Mahdollisten paakkujen muodostuessa keskeytetään seulonta lyhyesti ja paakut tuhotaan lievästi painamalla siveltimellä. Seulonnan 5 jälkeen seulontajäte koputellaan varovasti irti ilmasuihku-seulasta ja otetaan talteen.

10 72109

G

α> •n -κ ι- Ο -κ o in ^ -

Dj oo σ m σ o

Dj m ro v

G

G _____ m G * -P * O O CN T- 10 f' (N ID en - O in ro o G v 10 _____ C * *- O * T- T— O '

•ro j— ro o O

G ^ ro r— v

-P O

-PO Dj OP Dj (n-P-PG 4<oo m ro rd ioo in <- h- o m £

O -H > -H «a* ro nj -H

λ; e p x. -h X H m A!-----Dj

3 « M P

-H > G O -k in cn O ίο G

G G £ ^rrsi r~- o n -P

rd -H G -H in ro m -P

[o 4-1 P 10 O

10 4-4 W-----G

0 P

co-P * in cn m o G

-HO ro σ m σ io -ro G to in ro *-

Ai -h :G

G ,— -----' rH

£ i—I h G 4i o co o »n >i oo -h cm m ι— σ cm -h

1 g Ή· ΓΟ r- I—I

r- 0 >1 4*-----g G I w

Oto -κιη o o in o G

-H-H I- CM 00 σ N a G

G h in ro τ- Cj -P

A! G G P

P G ------G -H

0-¾ Γ^, -H > £ -H dP I Ή Ή H G \ r-t' G E Dj a:

M >i G 04 r—, \ O G X

W Ή rH .g .eψ' ,Cn -H \ G Ή

14-1 G^i \i \»Gro OO

GO I O O in -P Dj H G G »- G^r Gf^Gl

—I Ή I -p ro Go -H en IAdP £W

G '—I G -P G i Aim G W I G Z

G i—I Ή O Ή m Gro Dj ro ZOO G H

AiGGOQjiO rH in On M-PG G Dj •H -h G P I I rH di :G -H G Dl GE-HGHZ DjZ HZ Dl -ro G G)< >i O E G W H 03 H GH <G,Dj [h Ai O to pa Q QD tn Q = -P 4t -k

K

II

11 72109

Taulukko 3 DE-kuulutusjulkaisun 15 17 900 mukaisten suurpinta-alaisten piihappojen ja keksinnön mukaisen piihapon suodatus ja pesuvaihe

Parametri DE-kuulutusjulkaisun Keksinnön mukainen 5 15 17900 mukainen saostuspiihappo suodatuspiihappo esimerkin 3 mukai- _______sesti_

Ominaispinta-ala m2 /g_670_595_ 10 Suodatuspuristimen täyttöaika» tunteja_3_1_/5_

Pesuaika» tunteja_36_1 »5_

Suodatuskakun kuiva-ainepitoisuus , 15 paino-%_16_16,5_

Kuivan piihapon johtavuus^uS (4-%:sessa vesipitoisessa faasissa) n. 800 n. 1000

Claims (2)

12 721 09

1. Saostuspiihappo, tunnettu seuraavista fy-sikaalis-kemiallisista tunnusarvoista: 2

5 BET-pinta-ala DIN 66131:n mukaan 400-600 m /g DBP-luku DIN 53601:n mukaan 320-360 % sullopaino DIN 53194:n mukaan 75-120 g/1 "ALPINE-seulontajäte" > 63^um < 0,1 paino-%

2. Menetelmä saostuspiihapon valmistamiseksi, jolla 10 on seuraavat fysikaalis-kemialliset tunnusarvot: BET-pinta-ala DIN 66131:n mukaan 400-600 m^/g DBP-luku DIN 53601:n mukaan 320-360 % sullopaino DIN 53194:n mukaan 75-120 g/1 "ALPINE-seulontajäte" > 63 ,um < 0,1 paino-% 'O o 15 tunnettu siitä, että 40 C - 42 C:seen lämmitetty vesitäyttö saatetaan, pitäen pH-arvo muuttumattomana alueella 6-7, samanaikaisesti vesilasiliuosta ja rikkihappoa lisäten, pysätettävän leikkauksen alaisena koko saostusaikana, keskeyttäen saostaminen 90 minuutiksi 13. 20 minuutista 103. minuuttiin 146 minuutin kokonaissaostus- ajan jälkeen, 46 g/l:n piihappoloppupitoisuuteen, saostus-piihappo-suspensiota vanhennetaan 12-17 tuntia, saostuspiihappo erotetaan suodatuspuristimen avulla suspensiosta, pestään eroon, nesteytetään suodatuskakku vedellä ja/tai 25 hapolla suspensioksi, jonka kuiva-ainepitoisuus on 10-16 paino-% ja suihkukuivataan sen jälkeen ja suihkukuivauksen yhteydessä saostuspiihappo jauhetaan ALPINE-poikkivirtaus-myllyllä. n