RU2276656C2 - Method of production of zeolite - Google Patents

Method of production of zeolite Download PDF

Info

Publication number
RU2276656C2
RU2276656C2 RU2004114669/15A RU2004114669A RU2276656C2 RU 2276656 C2 RU2276656 C2 RU 2276656C2 RU 2004114669/15 A RU2004114669/15 A RU 2004114669/15A RU 2004114669 A RU2004114669 A RU 2004114669A RU 2276656 C2 RU2276656 C2 RU 2276656C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zeolite
silica gel
production
water
acid
Prior art date
Application number
RU2004114669/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004114669A (en
Inventor
Сергей Васильевич Дударев (RU)
Сергей Васильевич Дударев
Геннадий Викторович Ечевский (RU)
Геннадий Викторович Ечевский
Александр Викторович Токтарев (RU)
Александр Викторович Токтарев
нин Олег Владимирович Кихт (RU)
Олег Владимирович Кихтянин
Евгений Геннадьевич Коденев (RU)
Евгений Геннадьевич Коденев
Галина Николаевна Носырева (RU)
Галина Николаевна Носырева
Original Assignee
Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук
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 Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук filed Critical Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук
Priority to RU2004114669/15A priority Critical patent/RU2276656C2/en
Publication of RU2004114669A publication Critical patent/RU2004114669A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2276656C2 publication Critical patent/RU2276656C2/en

Links

Landscapes

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

Abstract

FIELD: chemical industry; methods of production of zeolite.
SUBSTANCE: the invention is pertaining to chemical industry, in particular, to the method of production of zeolite. The method of production of ZSM-5 type zeolite provides for mixing in water of the initial components: silicon, additional members, alkali and seeding agents; realization of the crystallization, the ion exchange, separation of the produced mashes, modifications, granulation, drying, annealing; withdrawal of the main components from the waste waters. The method differs by the fact, that as the source of silicon or its part they apply silica gel extracted from the own local production process as a result of settling from the alkaline waste water outflow by the acidic flow. Then the alkaline waters after filtration and washing of Na-form zeolite are neutralized by the acid waters containing the additional components and produced at the stage of the filtration after the ion exchange. The method allows to use the waste waters of the own production of ZSM-5-type zeolite for production of silica gel, recoverable during the production in the capacity of a source component.
EFFECT: the invention ensures production of ZSM-5-type zeolite and silica gel from the waste waters of the own production of ZSM-5-type zeolite.
17 cl, 6 ex

Description

Изобретение относится к способу получения ZSM-5 цеолита, который можно использовать в качестве катализатора для превращения углеводородов по реакциям кислотно-основного или окислительно-восстановительного катализа.The invention relates to a method for producing ZSM-5 zeolite, which can be used as a catalyst for the conversion of hydrocarbons by acid-base or redox catalysis.

Каталитическое превращение углеводородов на цеолитах впервые появилось после создания синтетического цеолита типа Y и получило дальнейшее развитие с появлением ZSM-5 цеолита (Пат. US 3702886, С 01 В 33/28, 1972). По этому патенту цеолит синтезируют из смесей, имеющих широкий диапазон составов, в присутствии тетрапропиламмоний гидроксида с последующими сушками, прокалками, ионным обменом цеолита в растворах соляной кислоты или хлорида аммония, или модификацией солями редкоземельных элементов, кальция, аммония, натрия или серебра. Однако данный катализатор имеет высокую стоимость из-за применения дорогого органического компонента - тетрапропиламмоний гидроксида.The catalytic conversion of hydrocarbons to zeolites first appeared after the creation of synthetic type Y zeolite and was further developed with the advent of ZSM-5 zeolite (US Pat. US 3702886, C 01 B 33/28, 1972). According to this patent, zeolite is synthesized from mixtures having a wide range of compositions, in the presence of tetrapropylammonium hydroxide, followed by drying, calcination, ion exchange of zeolite in solutions of hydrochloric acid or ammonium chloride, or by modification with salts of rare earth elements, calcium, ammonium, sodium or silver. However, this catalyst has a high cost due to the use of an expensive organic component - tetrapropylammonium hydroxide.

Для снижения стоимости цеолита синтез проводят с более дешевыми органическими добавками - спиртами (Пат. GB 1553209, С 01 В 33/28, 1979). Кристаллизацию цеолита можно осуществлять также в присутствии аминов, аминоспиртов, кетонов или спиртов (Пат. SU 1610777, С 01 В 33/34, 1988). Однако получаемые по этим способам цеолиты обладают низкими каталитическими характеристиками в реакциях кислотно-основного катализа, например их стабильность в реакции превращения метанола в смесь у углеводородов не превышает 20-100 ч непрерывной работы.To reduce the cost of zeolite synthesis is carried out with cheaper organic additives - alcohols (US Pat. GB 1553209, 01 B 33/28, 1979). The crystallization of the zeolite can also be carried out in the presence of amines, amino alcohols, ketones or alcohols (Pat. SU 1610777, 01 B 33/34, 1988). However, zeolites obtained by these methods have low catalytic characteristics in acid-base catalysis reactions, for example, their stability in the reaction of converting methanol to a mixture in hydrocarbons does not exceed 20-100 hours of continuous operation.

Для удешевления и упрощения способов получения цеолитных катализаторов, имеющих хорошие показатели, например высокую каталитическую стабильность, стали применять разные приемы:To reduce the cost and simplify the methods of producing zeolite catalysts having good performance, for example, high catalytic stability, various methods have been used:

- цеолит синтезируют в присутствии спирта, железа и затравки (SU 1111418, С 01 В 33/26, B 01 J 29/06, 1982);- zeolite is synthesized in the presence of alcohol, iron and seed (SU 1111418, C 01 B 33/26, B 01 J 29/06, 1982);

- в цеолит вводят уже два изоморфно-замещающих элемента (RU 1262786, B 01 J 37/00, 29/34, 1984);- two isomorphically substituting elements are already introduced into the zeolite (RU 1262786, B 01 J 37/00, 29/34, 1984);

- применяют затравки, прошедшие размол в присутствии воды или солевых растворов (SU 1686794, С 01 В 33/34, 1987; SU 2056354, C 01 B 39/00, 1993);- apply the seeds that have passed grinding in the presence of water or saline solutions (SU 1686794, C 01 B 33/34, 1987; SU 2056354, C 01 B 39/00, 1993);

- проводят размол силикагеля (RU 2174952, C 01 В 39/38, 2000);- carry out the grinding of silica gel (RU 2174952, C 01 B 39/38, 2000);

- проводят ионный обмен натриевой формы цеолита при перемешивании и кипячении в растворе кислоты (SU 1615941, B 01 J 29/28, C 01 B 33/34, 1988);- spend the ion exchange of the sodium form of the zeolite with stirring and boiling in an acid solution (SU 1615941, B 01 J 29/28, C 01 B 33/34, 1988);

- цеолит модифицируют добавкой соединения хотя бы одного из металлов, выбранных из ряда: цинк, галлий, никель, кобальт, молибден, вольфрам, рений, металл платиновой группы, редкоземельные элементы, которые вводят пропиткой, ионным обменом, нанесением из газовой фазы, или путем механического смешения (RU 2188225, C 10 G 35/095, 2001; RU 2208626, C 10 G 69/02, 2001).- the zeolite is modified by the addition of a compound of at least one of the metals selected from the series: zinc, gallium, nickel, cobalt, molybdenum, tungsten, rhenium, a platinum group metal, rare earth elements, which are introduced by impregnation, ion exchange, deposition from the gas phase, or by mechanical mixing (RU 2188225, C 10 G 35/095, 2001; RU 2208626, C 10 G 69/02, 2001).

Эти приемы позволяют увеличить каталитическую стабильность в реакции превращения метанола до 500-700 ч непрерывной работы. Но данные способы защищают конкретные стадии приготовления катализатора и не гарантируют высокие каталитические показатели конечного продукта при незначительном модифицировании отдельных стадий.These techniques can increase the catalytic stability in the methanol conversion reaction to 500-700 hours of continuous operation. But these methods protect specific stages of the preparation of the catalyst and do not guarantee high catalytic performance of the final product with a slight modification of the individual stages.

Известен способ, в котором синтез цеолита осуществляют из смеси, приготовленной смешением в воде источников кремния, алюминия, щелочи, одного или нескольких элементов, выбранных из ряда: железо, галлий или бор в присутствии или в отсутствие затравки, или бутилового спирта. Полученный цеолит фильтруют и отмывают от избытка щелочи. Затем влажный порошок обрабатывают при температуре 80-100°С раствором минеральной кислоты с последующей фильтрацией и отмывкой. Далее при 70-100°С проводят структурно-селективный обмен цеолита, в котором влажный порошок взаимодействует с раствором элементов, выбранных из ряда: железо, алюминий, хром или редкоземельные элементы, находящихся в виде комплексов с сульфосалициловой, сульфонафталиновой, циклогександикарбоновой или ортофталевой кислотой. Впоследствии цеолит отфильтровывают, отмывают, сушат и гранулируют. Конечный катализатор обрабатывают водяным паром при 500-600°С (RU 2070829, B 01 J 29/06, 37/00, 1993). Образцы цеолитов, синтезированные по этому способу, показывают каталитическую стабильность до 500 ч без структурно-селективного обмена и до 3000 ч после его проведения. Однако для производства цеолита в промышленном масштабе мешает нерешенность вопроса утилизации сточных вод, содержащих щелочи, кислоты и поливалентные металлы.A known method in which the synthesis of zeolite is carried out from a mixture prepared by mixing in water sources of silicon, aluminum, alkali, one or more elements selected from the series: iron, gallium or boron in the presence or absence of seed, or butyl alcohol. The resulting zeolite is filtered and washed from excess alkali. Then the wet powder is treated at a temperature of 80-100 ° C with a solution of mineral acid, followed by filtration and washing. Then, at 70-100 ° C, a structurally selective exchange of zeolite is carried out, in which the wet powder interacts with a solution of elements selected from the series: iron, aluminum, chromium or rare earth elements in the form of complexes with sulfosalicylic, sulfonaphthalene, cyclohexanedicarboxylic or orthophthalic acid. Subsequently, the zeolite is filtered off, washed, dried and granulated. The final catalyst is treated with water vapor at 500-600 ° C (RU 2070829, B 01 J 29/06, 37/00, 1993). The zeolite samples synthesized by this method show catalytic stability up to 500 hours without structurally selective exchange and up to 3,000 hours after it. However, for the production of zeolite on an industrial scale, the unresolved issue of the disposal of wastewater containing alkalis, acids and polyvalent metals interferes.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ, в котором основная технологическая ветвь получения катализатора включает приготовление реакционной смеси, кристаллизацию цеолита, проведение ионного обмена и модифицирования цеолита, выделение цеолита из пульп, полученных после кристаллизации, ионного обмена или модифицирования, отмывку кристаллов, формовку, сушку и прокалку катализатора (RU 2221643, B 01 J 29/48, 37/00, 37/10, C 10 G 35/095, С 07 С 15/02, 2002).Closest to the proposed invention is a method in which the main technological branch of the preparation of the catalyst includes preparing the reaction mixture, crystallizing the zeolite, conducting ion exchange and modifying the zeolite, isolating the zeolite from pulps obtained after crystallization, ion exchange or modification, washing the crystals, molding, drying and calcining the catalyst (RU 2221643, B 01 J 29/48, 37/00, 37/10, C 10 G 35/095, C 07 C 15/02, 2002).

При этом реакционную смесь готовят смешением в воде растворов солей алюминия, цинка, олова, гидроксида натрия, измельченного силикагеля, бутилового спирта и затравки. Кристаллизацию цеолита проводят при 160-190°С в течение 6-12 ч с последующей отгонкой бутанола и возвратом водно-бутанольного конденсата на операцию приготовления реакционной смеси. Полученную после фильтрации пульпы Na-форму цеолита промывают вначале раствором карбоната аммония, затем раствором хлорида аммония и далее водой. Меньшую часть осадка возвращают в качестве затравочных кристаллов на операцию приготовления реакционной смеси.The reaction mixture is prepared by mixing in water solutions of aluminum, zinc, tin, sodium hydroxide, crushed silica gel, butyl alcohol and seeds. The crystallization of the zeolite is carried out at 160-190 ° C for 6-12 hours, followed by distillation of butanol and the return of water-butanol condensate to the operation of preparing the reaction mixture. The Na-form of the zeolite obtained after filtering the pulp is washed first with a solution of ammonium carbonate, then with a solution of ammonium chloride and then with water. A smaller part of the precipitate is returned as seed crystals for the operation of preparing the reaction mixture.

Основную часть осадка подвергают ионному обмену, проводимому перемешиванием цеолита в водном растворе хлорида аммония при нагревании. Полученный осадок фильтруют и промывают водой, фильтрат и промывные воды используют на операции промывки Na-формы цеолита.The main part of the precipitate is subjected to ion exchange, carried out by mixing the zeolite in an aqueous solution of ammonium chloride by heating. The precipitate obtained is filtered and washed with water, the filtrate and washings are used in the washing operation of the Na-form of the zeolite.

Далее влажный осадок модифицируют при нагревании и перемешивании пульпы в подкисленном азотной кислотой растворе нитрата лантана. Полученную пульпу фильтруют и цеолит отмывают водой. Фильтрат после смешения с промывной водой направляют на регенерацию нитрата лантана, проводимую смешиванием с карбонатом аммония с последующим выделением карбоната лантана и его растворением в азотной кислоте. Нитрат лантана возвращают на стадию модифирования цеолита. При этом сточные воды, представляющие раствор карбоната аммония, направляют на промывку Na-формы цеолита.Next, the wet cake is modified by heating and stirring the pulp in a solution of lanthanum nitrate acidified with nitric acid. The resulting pulp is filtered and the zeolite is washed with water. After mixing with wash water, the filtrate is sent to the regeneration of lanthanum nitrate, carried out by mixing with ammonium carbonate, followed by isolation of lanthanum carbonate and its dissolution in nitric acid. Lanthanum nitrate is returned to the zeolite modification stage. In this case, the wastewater, representing a solution of ammonium carbonate, is directed to washing the Na-form of the zeolite.

Далее влажный осадок модифицированного цеолита размешивают с водой, активными гидроксидами алюминия и хрома и затем с раствором азотной кислоты. Полученную массу гранулируют экструзией, гранулы сушат, прокаливают при 550-600°С и после рассева получают готовый катализатор. Удаляемый при прокаливании гранул аммиак абсорбируют водой, водный раствор аммиака нейтрализуют раствором соляной кислоты, полученный раствор хлорида аммония направляют на операцию солевого ионного обмена.Next, the wet sediment of the modified zeolite is stirred with water, active aluminum and chromium hydroxides and then with a solution of nitric acid. The resulting mass is granulated by extrusion, the granules are dried, calcined at 550-600 ° C and after sieving the finished catalyst. The ammonia removed during the calcination of the granules is absorbed with water, the aqueous ammonia solution is neutralized with a hydrochloric acid solution, the resulting ammonium chloride solution is sent to the salt ion exchange operation.

Таким образом, данная схема совмещена с частичным выделением основных компонентов из растворов, заключающемся в проведении отгонки бутанола, регенерации соли лантана и получении хлорида аммония, а также с частичным использованием сточных вод на промежуточных стадиях промывок цеолита. Такой подход позволяет в некоторой мере возвращать бутиловый спирт, нитрат лантана и хлорид аммония обратно в процесс получения катализатора и сократить количество промывных вод.Thus, this scheme is combined with a partial separation of the main components from solutions, which consists in the distillation of butanol, the regeneration of the lanthanum salt and the production of ammonium chloride, as well as with the partial use of wastewater in the intermediate stages of washing the zeolite. This approach allows to some extent to return butyl alcohol, lanthanum nitrate and ammonium chloride back to the catalyst preparation process and reduce the amount of wash water.

Испытания полученного по прототипу катализатора в реакции превращения метанола в смесь углеводородов, взятой в качестве модельной реакции кислотно-основного катализа, показали низкую стабильность действия катализатора без потери активности, которая составляет до 350 ч непрерывной работы в зависимости от состава синтезированного катализатора.Tests of the catalyst prototype obtained in the reaction of converting methanol to a mixture of hydrocarbons taken as a model reaction of acid-base catalysis showed a low stability of the catalyst without loss of activity, which amounts to 350 hours of continuous operation depending on the composition of the synthesized catalyst.

Настоящее изобретение решает задачу создания технологии получения ZSM-5 цеолита и катализатора на его основе, обладающего высокими показателями в реакциях кислотно-основного или окислительно-востановительного катализа.The present invention solves the problem of creating a technology for producing ZSM-5 zeolite and a catalyst based on it, which has high rates in acid-base or redox catalysis reactions.

Задача решается комплексным подходом, включающим совмещение основной схемы получения цеолита с частичным выделением большинства компонентов из сточных вод и их возвратом в основной процесс.The problem is solved by an integrated approach, including combining the basic scheme for obtaining zeolite with the partial separation of most of the components from wastewater and their return to the main process.

Приготовление реакционной смеси осуществляют смешением в воде источников кремния, дополнительных элементов, способных изоморфно замещать кремний, щелочи, затравочных кристаллов в отсутствие органической структурообразующей добавки. В качестве дополнительных элементов применяют любую комбинацию источников алюминия, железа, галлия, бора и хрома. В качестве источника кремния можно использовать размолотый силикагель, кремнегель или некондиционный цеолитный катализатор или их комбинацию. При этом на них можно наносить дополнительные элементы, которые вводят пропиткой, либо при одновременном размоле с силикагелем или некондиционным цеолитным катализатором, либо при совместном осаждении с кремнегелем. В качестве затравочных кристаллов применяют влажный или сухой продукт, полученный на любой стадии процесса и прошедший дополнительный размол, например цеолитный порошок или некондиционный катализатор.The reaction mixture is prepared by mixing silicon sources in water, additional elements capable of isomorphically replacing silicon, alkali, and seed crystals in the absence of an organic structure-forming additive. As additional elements, any combination of sources of aluminum, iron, gallium, boron and chromium is used. As a source of silicon, you can use crushed silica gel, silica gel or substandard zeolite catalyst, or a combination thereof. At the same time, additional elements can be applied to them, which are introduced by impregnation, either while grinding with silica gel or a substandard zeolite catalyst, or by co-precipitation with silica gel. As seed crystals, a wet or dry product is used, obtained at any stage of the process and subjected to additional grinding, for example, zeolite powder or substandard catalyst.

Кристаллизацию цеолита осуществляют выдержкой приготовленной смеси в автоклаве при повышенной температуре и соответствующем давлении. Дополнительно при синтезе цеолита можно использовать органическую добавку - спирты или амины, предпочтительно применять бутиловый спирт или триэтиламин.The crystallization of zeolite is carried out by exposure of the prepared mixture in an autoclave at elevated temperature and appropriate pressure. Additionally, in the synthesis of zeolite, you can use an organic additive - alcohols or amines, it is preferable to use butyl alcohol or triethylamine.

Ионный обмен проводят при перемешивании Na-формы цеолита и температуре до 100°С в водном растворе аммонийной соли или минеральной кислоты, предпочтительно азотной кислоты. При этом отношение жидкость к твердому (Ж/Т) должно быть более 2, предпочтительно от 3 до 4.The ion exchange is carried out with stirring of the Na-form of the zeolite and a temperature of up to 100 ° C in an aqueous solution of ammonium salt or mineral acid, preferably nitric acid. The ratio of liquid to solid (W / T) should be more than 2, preferably from 3 to 4.

Модифицирование цеолита проводят обработкой осадка раствором солей одного или нескольких поливалентных катионов, выбранных из ряда: железо, алюминий, хром, галлий, цинк, кобальт, молибден, вольфрам, рений, никель, металлы платиновой группы. Эту операцию можно проводить двумя способами: либо методом пропитки, либо методом дополнительного ионного обмена.The zeolite is modified by treating the precipitate with a solution of salts of one or several polyvalent cations selected from the series: iron, aluminum, chromium, gallium, zinc, cobalt, molybdenum, tungsten, rhenium, nickel, and platinum group metals. This operation can be carried out in two ways: either by the method of impregnation, or by the method of additional ion exchange.

Дополнительный ионный обмен проводят при перемешивании цеолита в растворе солей элементов, указанных выше, при температуре до 100°С при соотношении Ж/Т более 2, предпочтительно от 3 до 4. При этом можно применять дополнительный раствор кислоты, выбранной из ряда: минеральная, сульфосалициловая, циклогександикарбоновая, ортофталевая, нафталинсульфокислота, предпочтительно азотная кислота.Additional ion exchange is carried out with stirring of the zeolite in a solution of salts of the elements indicated above, at a temperature of up to 100 ° C with a ratio of W / T of more than 2, preferably from 3 to 4. An additional acid solution selected from the range: mineral, sulfosalicylic can be used. , cyclohexanedicarboxylic, orthophthalic, naphthalenesulfonic acid, preferably nitric acid.

Цеолит, полученный после кристаллизации, ионного обмена или дополнительного ионного обмена, выделяют из пульп фильтрацией или седиментацией. После чего осадок отмывают от избытка солей либо водой, либо промежуточными сточными водами. При этом чистую воду подают на отмывку модифицированного ионным обменом цеолита. Полученные сточные воды направляют на отмывку ионнообменой формы цеолита и далее на отмывку Na-формы цеолита.The zeolite obtained after crystallization, ion exchange or additional ion exchange is isolated from the pulp by filtration or sedimentation. After which the precipitate is washed from excess salts with either water or intermediate wastewater. In this case, pure water is fed to washing the zeolite modified by ion exchange. The resulting wastewater is directed to washing the ion-exchange form of the zeolite and then to washing the Na-form of the zeolite.

Грануляцию катализатора осуществляют многостадийным процессом. Для этого промытый осадок после стадий ионного обмена, дополнительного ионного обмена или модифицирования методом пропитки сушат при температуре от 20 до 120°С как на воздухе, так и в атмосфере инертного газа или под вакуумом до остаточной влажности менее 30%, желательно при перемешивании осадка. Далее, добавив к подсушенному цеолиту связующий компонент и пептизатор, готовят пасту для последующего формования, содержащую около 35% влаги. В качестве связующего компонента применяют активные гидрогели оксидов алюминия или кремния, предпочтительно использовать псевдобемит или термохимически активированную гидроокись алюминия. В качестве пептизатора применяют раствор силиката натрия, силиказоль, другие органические или минеральные компоненты, способные взаимодействовать со связующим. При использовании связующего на основе гидрогеля оксида алюминия предпочтительно использовать раствор азотной кислоты.Granulation of the catalyst is carried out by a multi-stage process. For this, the washed precipitate after the stages of ion exchange, additional ion exchange or modification by impregnation is dried at a temperature of from 20 to 120 ° C both in air and in an inert gas atmosphere or under vacuum to a residual moisture content of less than 30%, preferably with stirring of the precipitate. Next, adding a binder component and a peptizer to the dried zeolite, a paste is prepared for subsequent molding, containing about 35% moisture. As a binder component, active hydrogels of aluminum or silicon oxides are used; pseudoboehmite or thermochemically activated aluminum hydroxide is preferably used. As a peptizer, a solution of sodium silicate, silica sol, other organic or mineral components capable of interacting with a binder are used. When using an alumina hydrogel binder, a nitric acid solution is preferred.

В случае проведения модификации цеолита пропиткой ее осуществляют при отношении Ж/Т менее 2, предпочтительно от 0,1 до 0,7 с последующей сушкой порошка до остаточной влажности менее 30%. Эту операцию можно совмещать с приготовлением формовочной пасты, описанной выше.In the case of zeolite modification by impregnation, it is carried out at a ratio W / T of less than 2, preferably from 0.1 to 0.7, followed by drying of the powder to a residual moisture content of less than 30%. This operation can be combined with the preparation of the molding paste described above.

Далее из приготовленной формовочной пасты гранулируют катализатор, предпочтительно экструзией с получением влажных черенков.Further, the catalyst is granulated from the prepared molding paste, preferably by extrusion to obtain wet cuttings.

Сушку гранул катализатора осуществляют при температуре до 150°С как на воздухе, так и в атмосфере кислорода, инертного газа или под вакуумом. Прокалку катализатора проводят обработкой сухого катализатора при температуре 500-600°С в атмосфере воздуха, кислорода, инертного газа или водяного пара, предпочтительно в атмосфере водяного пара, который подают с объемной скоростью 0,5-2 ч-1. Готовый катализатор после охлаждения рассеивают и затаривают. Некондиционную фракцию, представляющую отсев, размалывают и применяют на стадии смешения реакционной смеси в качестве источников как затравочных кристаллов, так кремния и дополнительных элементов.The drying of the catalyst granules is carried out at temperatures up to 150 ° C both in air and in an atmosphere of oxygen, inert gas or under vacuum. The calcination of the catalyst is carried out by treating the dry catalyst at a temperature of 500-600 ° C in an atmosphere of air, oxygen, inert gas or water vapor, preferably in an atmosphere of water vapor, which is supplied with a space velocity of 0.5-2 h -1 . The finished catalyst after cooling is dispersed and packaged. The substandard fraction representing the screening is ground and used at the stage of mixing the reaction mixture as sources of both seed crystals, silicon and additional elements.

Извлечение основных компонентов из растворов заключается в выделении из маточных растворов и промывных вод источников кремния, дополнительных элементов и органического компонента в случае применения его при синтезе цеолита.The extraction of the main components from solutions consists in the isolation of silicon sources, additional elements and an organic component from mother liquors and washings if it is used in the synthesis of zeolite.

Выделение источника кремния производят из щелочных вод, полученных после фильтрации и отмывки Na-формы цеолита. Для этого эти воды объединяют с кислыми водами, полученными на стадии фильтрации после ионного обмена. Происходит осаждение гидрогеля кремниевой кислоты - кремнегеля, содержащего дополнительные элементы, например алюминий, железо, галлий, хром и т.д. Полученный кремнегель отделяют от маточных вод фильтрацией или центрифугированием и возвращают на операцию смешения реакционной смеси для последующего синтеза цеолита.The selection of the source of silicon is made from alkaline waters obtained after filtration and washing of the Na-form of the zeolite. To do this, these waters are combined with acidic waters obtained in the filtration step after ion exchange. Silicon acid hydrogel is precipitated - silica gel containing additional elements, such as aluminum, iron, gallium, chromium, etc. The resulting silica gel is separated from the mother water by filtration or centrifugation and returned to the mixing operation of the reaction mixture for subsequent synthesis of zeolite.

Выделение органического компонента (например, бутилового спирта или триэтиламина), проводят непосредственно из пульпы, полученной после автоклавирования, либо из щелочного маточника, полученного после фильтрации Na-формы цеолита. В первом случае производят отгонку органического компонента непосредственно после завершения кристаллизации цеолита. Такая операция позволяет уменьшить время охлаждения автоклава и снизить количество тепла на операцию отгонки. Во втором случае отгонку органического компонента производят из щелочного маточника, полученного после фильтрации Na-формы цеолита. Подобную операцию можно делать и при синтезе цеолита в отсутствие органического компонента. В этом случае производят отгонку водяного пара, что сокращает время охлаждения автоклава. Полученные в этих случаях пары конденсируют (водно-органический конденсат или воду) и возвращают в процесс, например, на приготовление реакционной смеси для последующего синтеза цеолита.Isolation of an organic component (for example, butyl alcohol or triethylamine) is carried out directly from the pulp obtained after autoclaving, or from an alkaline mother liquor obtained after filtration of the Na-form of the zeolite. In the first case, the organic component is distilled off immediately after crystallization of the zeolite is completed. This operation allows to reduce the cooling time of the autoclave and to reduce the amount of heat during the distillation operation. In the second case, the organic component is distilled off from the alkaline mother liquor obtained after filtration of the Na form of the zeolite. A similar operation can be done in the synthesis of zeolite in the absence of an organic component. In this case, steam is distilled off, which reduces the cooling time of the autoclave. The vapors obtained in these cases are condensed (aqueous-organic condensate or water) and returned to the process, for example, to prepare the reaction mixture for the subsequent synthesis of zeolite.

Таким образом, данная схема получения цеолитного катализатора совмещена с извлечением основных компонентов из сточных вод, а также частичным использованием сточных вод на промежуточных стадиях промывок цеолита. Такой комплексный подход позволяет в существенной мере возвращать органический компонент (бутиловый спирт или триэтиламин) и источник кремния и дополнительных элементов (кремнегель), обратно в процесс получения катализатора при сокращении количества промывных вод.Thus, this scheme for the preparation of a zeolite catalyst is combined with the extraction of the main components from wastewater, as well as the partial use of wastewater at intermediate stages of zeolite washing. Such an integrated approach allows to substantially return the organic component (butyl alcohol or triethylamine) and the source of silicon and additional elements (silica gel), back to the process of obtaining a catalyst while reducing the amount of wash water.

Совокупность этих отличий позволяет синтезировать цеолит, содержащий в своей структуре любую комбинацию алюминия, железа, галлия, бора и хрома, при выделении из сточных вод основных компонентов, возвращаемых в основной процесс. При этом получаемый цеолит имеет высокие характеристики в реакциях кислотно-основного или окислительно-восстановительного катализа. Каталитическая стабильность получаемого цеолита в реакции превращения метанола в смесь углеводородов составляет не менее 800-1400 ч непрерывной работы.The combination of these differences makes it possible to synthesize a zeolite containing any combination of aluminum, iron, gallium, boron, and chromium in its structure during the isolation of the main components returned to the main process from wastewater. Moreover, the resulting zeolite has high characteristics in acid-base or redox catalysis reactions. The catalytic stability of the resulting zeolite in the reaction of converting methanol to a mixture of hydrocarbons is at least 800-1400 hours of continuous operation.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1 (прототип). Готовят растворы гидроксида натрия с концентрацией 94 г/л, нитрата алюминия с концентрацией алюминия 26 г/л, нитрата цинка с концентрацией цинка 21 г/л и раствора хлорида олова (IV) с концентрацией олова 60 г/л.Example 1 (prototype). Solutions of sodium hydroxide with a concentration of 94 g / l, aluminum nitrate with an aluminum concentration of 26 g / l, zinc nitrate with a zinc concentration of 21 g / l and a solution of tin (IV) chloride with a tin concentration of 60 g / l are prepared.

К 87 мл воды при перемешивании последовательно добавляют 50 г измельченного силикагеля, 133,5 мл раствора гидроксида натрия, 23 мл раствора нитрата алюминия, 48,75 мл раствора нитрата цинка, 16,75 мл раствора хлорида олова, 19,5 мл н-бутанола, 43,5 мл воды и 2,12 г затравочных кристаллов, представляющих собой влажную Na-форму цеолита.To 87 ml of water with stirring, 50 g of crushed silica gel, 133.5 ml of sodium hydroxide solution, 23 ml of aluminum nitrate solution, 48.75 ml of zinc nitrate solution, 16.75 ml of tin chloride solution, 19.5 ml of n-butanol are successively added. , 43.5 ml of water and 2.12 g of seed crystals, representing a wet Na-form of zeolite.

Приготовленную реакционную смесь выдерживают в автоклаве при 175°С в течение 12 ч. После чего, отключив нагрев автоклава, производят отгонку паров воды и бутилового спирта. Полученную после охлаждения пульпу фильтруют, осадок цеолита последовательно промывают растворами карбоната аммония, хлорида аммония, а затем хозяйственно-питьевой водой.The prepared reaction mixture is kept in an autoclave at 175 ° C for 12 hours. After which, by turning off the heating of the autoclave, water vapor and butyl alcohol are distilled off. The pulp obtained after cooling is filtered, the zeolite precipitate is washed successively with solutions of ammonium carbonate, ammonium chloride, and then with drinking water.

Промытую Na-форму осадка распульповывают в 223 мл раствора хлорида аммония (120 г/л), нагревают и выдерживают при 100°С и перемешивании в течение 4 ч. Полученную пульпу фильтруют, осадок промывают деминерализованной водой. Фильтрат и промывные воды, представляющие раствор хлорида аммония, направляют на промывку Na-формы цеолита.The washed Na-form of the precipitate is pulp in 223 ml of a solution of ammonium chloride (120 g / l), heated and kept at 100 ° C and stirring for 4 hours. The resulting pulp is filtered, the precipitate is washed with demineralized water. The filtrate and washings, representing a solution of ammonium chloride, are directed to washing the Na-form of the zeolite.

Далее осадок МН4-формы цеолита распульповывают в 170 мл раствора нитрата лантана с концентрацией лантана 1,5 г/л, в который добавлено 0,16 мл раствора азотной кислоты с концентрацией азотной кислоты 80 г/л. Пульпу выдерживают при 90°С при перемешивании в течение 4 ч. Полученную после операции модифицирования пульпу фильтруют, осадок промывают деминерализованной водой.Next, the precipitate of the MH 4 form of zeolite is pulverized in 170 ml of a solution of lanthanum nitrate with a concentration of lanthanum 1.5 g / l, to which 0.16 ml of a solution of nitric acid with a concentration of nitric acid of 80 g / l is added. The pulp is kept at 90 ° C with stirring for 4 hours. The pulp obtained after the modification operation is filtered, the precipitate is washed with demineralized water.

К промытому La-формы осадка последовательно добавляют 50 мл деминерализованной воды, 24 г влажной пасты активного гидроксида алюминия (с остаточной массовой долей влаги 28,4 мас.%), 11,2 г активного гидроксида хрома и 10 мл раствора азотной кислоты (80 г/л). Смесь перемешивают до получения однородной пластичной массы, которую методом экструзии гранулируют в катализатор.50 ml of demineralized water, 24 g of a wet paste of active aluminum hydroxide (with a residual moisture content of 28.4 wt.%), 11.2 g of active chromium hydroxide and 10 ml of nitric acid solution (80 g) are successively added to the washed La-form of the precipitate. / l). The mixture is stirred until a homogeneous plastic mass is obtained, which is extruded by granulation into a catalyst.

Далее сырые гранулы катализатора сушат на поддонах при 100-110°С в течение 10-12 ч. Сухие гранулы прокаливают при 500-600°С в течение 30 мин и после охлаждения классифицируют рассевом. Отсев (<3 мм) измельчают и используют на операции приготовления катализаторной массы.Next, the crude granules of the catalyst are dried on pallets at 100-110 ° C for 10-12 hours. The dry granules are calcined at 500-600 ° C for 30 minutes and after cooling are classified by sieving. Screenings (<3 mm) are crushed and used in the preparation of the catalyst mass.

В данной схеме предусмотрен частичный возврат некоторых компонентов в основной процесс.This scheme provides for the partial return of some components to the main process.

Для этого после кристаллизации цеолита проводят конденсацию паров воды и бутилового спирта, которые возвращают на приготовление реакционной смеси.For this, after crystallization of the zeolite, water vapor and butyl alcohol are condensed, which are returned to prepare the reaction mixture.

Полученные после фильтрации и промывки La-формы цеолита маточный раствор и промывную воду объединяют, затем добавляют 2 г карбоната аммония и высаживают карбонат лантана. Его отфильтровывают и возвращают на операцию модифицирования цеолита лантаном, а фильтрат, представляющий раствор карбоната аммония, направляют на операцию отмывки Na-формы цеолита.The mother liquor and wash water obtained after filtration and washing of the La-form of the zeolite are combined, then 2 g of ammonium carbonate are added and lanthanum carbonate is precipitated. It is filtered off and returned to the zeolite modification operation with lanthanum, and the filtrate, representing a solution of ammonium carbonate, is sent to the washing operation of the Na-form of the zeolite.

Выделяющийся при прокаливании гранул газообразный аммиак абсорбируют водой, раствор нейтрализуют соляной кислотой, далее раствор хлорида аммония направляют на приготовление раствора для ионного обмена.Ammonia gas evolved during the calcination of the granules is absorbed by water, the solution is neutralized with hydrochloric acid, then the ammonium chloride solution is sent to prepare a solution for ion exchange.

Синтезированный по данному примеру в Na-форме порошок содержит 68 мас.% цеолита типа ZSM-5. Полученный конечный продукт имеет остаточное содержание Na2O, равное 0,03 мас.%, и стабильность каталитического действия в модельной реакции превращения метанола при 380°С и времени контакта 2 ч-1, равную 150 ч непрерывной работы.The powder synthesized according to this example in the Na form contains 68 wt.% Zeolite type ZSM-5. The resulting final product has a residual Na 2 O content of 0.03 wt.%, And the stability of the catalytic effect in the model reaction of methanol conversion at 380 ° C and a contact time of 2 h -1 , equal to 150 hours of continuous operation.

Пример 2. В 360 г воды последовательно растворяют 5,12 г безводного нитрата алюминия и 15 г едкого натра. В полученном растворе репульпируют 45 г кремнегеля, содержащего 10,8 г SiO2, 0,35 г Al2О3, 0,75 г Ga2O3 и остальное вода, и полученного на последующих стадиях данного примера, 54,30 г измельченного силикагеля марки КСК, содержащего 49,29 г SiO2, 0,08 г Al2О3 и 4,93 г воды, 1,8 г предварительно размолотого затравочного порошка ZSM-5 цеолита.Example 2. In 360 g of water, 5.12 g of anhydrous aluminum nitrate and 15 g of sodium hydroxide are successively dissolved. In the resulting solution, 45 g of silica gel are repulped, containing 10.8 g of SiO 2 , 0.35 g of Al 2 O 3 , 0.75 g of Ga 2 O 3 and the rest of the water, and 54.30 g of crushed in the subsequent stages of this example KSK silica gel containing 49.29 g of SiO 2 , 0.08 g of Al 2 O 3 and 4.93 g of water, 1.8 g of pre-milled seed powder ZSM-5 zeolite.

Полученную смесь кристаллизуют в автоклаве при 180°С в течение 20 ч. Пульпу после охлаждения фильтруют, Na-форму цеолита промывают чистой водой до рН менее 9. Щелочные маточник и сточные воды направляют на осаждение кремнегеля. Влажный осадок цеолита заливают 160 г 5% раствора азотной кислоты и проводят ионный обмен при перемешивании в течение 3 ч при температуре 98°С. Горячую пульпу фильтруют, цеолит на фильтре промывают сточной водой, полученной на операции ионнообменного модифицирования. Кислые маточник и сточные воды направляют на осаждение кремнегеля.The resulting mixture was crystallized in an autoclave at 180 ° C for 20 hours. After cooling, the pulp was filtered, the Na-form of the zeolite was washed with pure water to a pH of less than 9. The alkaline mother liquor and wastewater were sent to precipitate silica gel. A wet zeolite precipitate is poured into 160 g of a 5% solution of nitric acid and ion exchange is carried out with stirring for 3 hours at a temperature of 98 ° C. The hot pulp is filtered, the zeolite on the filter is washed with wastewater obtained in the operation of ion exchange modification. Acid mother liquor and wastewater are sent to precipitate silica gel.

Кислотную форму влажного цеолита заливают 160 г раствора нитрата галлия, содержащего 2,5 г Ga2O3. Операцию модифицирования проводят при перемешивании в течение 3 ч при температуре 80°С. Горячую пульпу фильтруют, маточник отделяют и направляют на осаждение кремнегеля. Цеолит на фильтре промывают чистой водой. Далее цеолит подсушивают под вакуумом при температуре 100°С до остаточной влажности менее 23%.The acid form of the wet zeolite is poured into 160 g of a solution of gallium nitrate containing 2.5 g of Ga 2 O 3 . The modification operation is carried out with stirring for 3 hours at a temperature of 80 ° C. The hot pulp is filtered, the mother liquor is separated and sent to the deposition of silica gel. The zeolite on the filter is washed with clean water. Then the zeolite is dried under vacuum at a temperature of 100 ° C to a residual moisture content of less than 23%.

В смеситель для паст при перемешивании засыпают подсушенный цеолит, затем переосажденную гидроокись алюминия, имеющую влажность 65%, из расчета 80 мас.% сухого цеолита на 20 мас.% сухого оксида алюминия. Далее добавляют 65% раствор азотной кислоты из расчета 5% кислоты на сухой оксид алюминия. Затем доводят влажность пасты примерно до 35% и после смешения компонентов до однородной массы формуют катализатор экструзией.Dried zeolite, then reprecipitated aluminum hydroxide having a moisture content of 65%, is added to a paste mixer with stirring at the rate of 80 wt.% Dry zeolite per 20 wt.% Dry alumina. Then add a 65% solution of nitric acid at the rate of 5% acid to dry alumina. Then, the paste moisture is adjusted to approximately 35%, and after mixing the components to a homogeneous mass, the catalyst is extruded.

Черенки катализатора сушат при температуре 110-120°С, прокаливают в течение 1 ч в среде водяного пара при температуре 530°С и весовой скорости подачи пара 1 ч-1. После охлаждения готовый продукт рассеивают и затаривают. Некондиционную фракцию катализатора измельчают и применяют на операции смешения компонентов в качестве источников затравки, а также кремния, алюминия и галлия.The cuttings of the catalyst are dried at a temperature of 110-120 ° C, calcined for 1 h in a medium of water vapor at a temperature of 530 ° C and a weight rate of steam supply of 1 h -1 . After cooling, the finished product is dispersed and packaged. The substandard catalyst fraction is crushed and used in the operation of mixing the components as sources of seeds, as well as silicon, aluminum and gallium.

Полученные на стадиях фильтрации кислые воды после операций ионного обмена и ионнообменного модифицирования нейтрализуют щелочными водами после кристаллизации цеолита. Выпавший гель центрифугируют. Получают 45 г кремнегеля, содержащего 10,8 г SiO2, 0,35 г Al2O3, 0,75 г Ga2O3 и остальное вода. Влажный кремнегель применяют на операции смешения компонентов в качестве источников кремния, алюминия и галлия для последующего получения галлоалюмосиликатного цеолита.Acid waters obtained at the filtration stages after ion exchange and ion exchange modification operations are neutralized with alkaline waters after zeolite crystallization. The precipitated gel is centrifuged. 45 g of silica gel are obtained containing 10.8 g of SiO 2 , 0.35 g of Al 2 O 3 , 0.75 g of Ga 2 O 3 and the rest is water. Wet silica gel is used in the operation of mixing the components as sources of silicon, aluminum and gallium for the subsequent production of galloaluminosilicate zeolite.

Синтезированный по данному примеру в Na-форме порошок содержит 94 мас.% цеолита типа ZSM-5. Полученный конечный продукт имеет остаточное содержание Na2O, равное 0,05 мас.%, и стабильность каталитического действия в реакции превращения метанола при 380°С и времени контакта 2 ч-1, равную 800 ч непрерывной работы.The powder synthesized according to this example in the Na form contains 94 wt.% Zeolite type ZSM-5. The resulting final product has a residual Na 2 O content of 0.05 wt.% And a catalytic stability in the methanol conversion reaction at 380 ° C. and a contact time of 2 h −1 equal to 800 hours of continuous operation.

Пример 3. В 348 г воды последовательно растворяют 3,24 г безводного нитрата галлия, 3,41 г безводного нитрата алюминия и 13 г едкого натра. В этом растворе репульпируют 54,82 г измельченного силикагеля марки КСК, содержащего 49,29 г SiO2, 0,08 г Al2O3, 5 г воды. Затем добавляют при перемешивании 45 г полученного по примеру 2 кремнегеля, содержащего 10,8 г SiO2, 0,35 г Al2О3 и 0,75 г Ga2O3. Далее засыпают 2,25 г затравки, в качестве которой используют размолотый некондиционный катализатор, полученный по примеру 2.Example 3. 3.24 g of anhydrous gallium nitrate, 3.41 g of anhydrous aluminum nitrate and 13 g of sodium hydroxide are successively dissolved in 348 g of water. 54.82 g of crushed silica gel of the KSK brand containing 49.29 g of SiO 2 , 0.08 g of Al 2 O 3 , 5 g of water are repulled in this solution. Then, 45 g of the silica gel obtained in Example 2 are added with stirring, containing 10.8 g of SiO 2 , 0.35 g of Al 2 O 3 and 0.75 g of Ga 2 O 3 . Next, 2.25 g of seed is poured, which is used as a ground substandard catalyst obtained in example 2.

Последующие операции проводят аналогично примеру 2 за исключением того, что модифицирование проводят пропиткой. Для этого в смеситель для паст засыпают 100 г влажного цеолитного порошка, отмытого после кислотного ионного обмена. Далее при перемешивании добавляют 25 мл раствора, содержащего 6,8 г безводного нитрата галлия. Полученную смесь сушат при 100-110°С и перемешивании до остаточного содержания влаги в порошке не более 23%.Subsequent operations are carried out analogously to example 2 except that the modification is carried out by impregnation. To do this, 100 g of wet zeolite powder washed after acid ion exchange are poured into a paste mixer. Then with stirring, add 25 ml of a solution containing 6.8 g of anhydrous gallium nitrate. The resulting mixture is dried at 100-110 ° C and stirring until the residual moisture content of the powder is not more than 23%.

Последующие операции приготовления формовочной пасты, грануляции, сушки и прокалки осуществляют аналогично примеру 2.Subsequent operations of the preparation of molding paste, granulation, drying and calcination are carried out analogously to example 2.

Утилизацию сточных вод и выделение кремнегеля производят аналогично примеру 2. Получают 40 г кремнегеля, содержащего 10,8 г SiO2, 0,29 г Al2O3 и 0,56 г Ga2O3. Полученный влажный кремнегель применяют на операции смешения компонентов в качестве источников кремния, алюминия и галлия для последующего получения цеолита, содержащего в своем составе галлий и алюминий.The disposal of wastewater and the separation of silica gel is carried out analogously to example 2. Receive 40 g of silica gel containing 10.8 g of SiO 2 , 0.29 g of Al 2 O 3 and 0.56 g of Ga 2 O 3 . The obtained wet silica gel is used in the operation of mixing the components as sources of silicon, aluminum and gallium for the subsequent production of zeolite containing gallium and aluminum.

Синтезированный по данному примеру в Na-форме порошок содержит 92 мас.% цеолита типа ZSM-5. Полученный конечный продукт имеет остаточное содержание Na2O, равное 0,04 мас.%, и стабильность каталитического действия в реакции превращения метанола при 380°С и времени контакта 2 ч-1, равную 870 ч непрерывной работы.The powder synthesized according to this example in the Na form contains 92 wt.% Zeolite type ZSM-5. The resulting final product has a residual Na 2 O content of 0.04 wt.% And a catalytic stability in the methanol conversion reaction at 380 ° C. and a contact time of 2 h −1 equal to 870 h of continuous operation.

Пример 4. В мельницу засыпают шариковый силикагель марки КСК, последовательно заливают растворы борной кислоты и нитратов алюминия, железа, получают композицию следующего массового состава 60,09 г SiO2 : 1,02 г Al2О3: 0,532 г Fe2О3 : 0,435 г В2O3 : 50 г Н2О. Смесь размалывают в течение 12 ч в шаровой мельнице, далее отделяют от мелющих тел и репульпируют в растворе, содержащем 400 г воды, 20 г бутилового спирта, 14 г едкого натра и 1,8 г предварительно размолотой затравки.Example 4. Ball mill silica gel of the KSK brand is poured into the mill, solutions of boric acid and aluminum nitrates, iron are successively poured, and a composition of the following mass composition is obtained: 60.09 g of SiO 2 : 1.02 g of Al 2 O 3 : 0.532 g Fe 2 O 3 : 0.435 g of B 2 O 3 : 50 g of H 2 O. The mixture is ground for 12 hours in a ball mill, then separated from the grinding media and repulped in a solution containing 400 g of water, 20 g of butyl alcohol, 14 g of caustic soda and 1, 8 g pre-milled seed.

Полученную смесь кристаллизуют в автоклаве при 175°С в течение 10 ч. Далее, отключив нагрев, производят отгонку паров воды и бутилового спирта аналогично примеру 1. После конденсации паров получают 71,5 г воды и 15,7 г бутилового спирта, которые возвращают на операцию смешения реакционной смеси.The resulting mixture was crystallized in an autoclave at 175 ° C for 10 hours. Next, turning off the heat, distill off water vapor and butyl alcohol as in Example 1. After condensation of the vapor, 71.5 g of water and 15.7 g of butyl alcohol are obtained, which are returned to the operation of mixing the reaction mixture.

Последующие операции производят аналогично примеру 2. Однако операцию модифицирования цеолита проводят ионным обменом с нитратом лантана аналогично примеру 1.Subsequent operations are carried out analogously to example 2. However, the operation of modifying the zeolite is carried out by ion exchange with lanthanum nitrate as in example 1.

Утилизацию сточных вод и выделение кремнегеля производят аналогично примеру 2. Получают 40 г кремнегеля, содержащего 10,8 г SiO2, 0,078 г Al2O3 и 0,064 г Fe2О3. Полученный влажный кремнегель применяют на операции смешения компонентов в качестве источников кремния, алюминия, и железа для последующего получения цеолита, содержащего в своем составе железо и алюминий.The disposal of waste water and the separation of silica gel is carried out analogously to example 2. Get 40 g of silica gel containing 10.8 g of SiO 2 , 0.078 g of Al 2 O 3 and 0.064 g of Fe 2 O 3 . The obtained wet silica gel is used in the operation of mixing the components as sources of silicon, aluminum, and iron for the subsequent production of zeolite containing iron and aluminum.

Синтезированный по данному примеру в Na-форме порошок содержит 100 мас.% цеолита типа ZSM-5. Полученный конечный продукт имеет остаточное содержание Na2O, равное 0,03 мас.%, и стабильность каталитического действия в реакции превращения метанола при 380°С и времени контакта 2 ч-1, равную 1200 ч непрерывной работы.The powder synthesized according to this example in the Na form contains 100 wt.% Zeolite type ZSM-5. The resulting final product has a residual Na 2 O content of 0.03 wt.%, And the stability of the catalytic effect in the methanol conversion reaction at 380 ° C and a contact time of 2 h -1 , equal to 1200 hours of continuous operation.

Пример 5. В шаровую мельницу засыпают шариковый силикагель марки КСК и последовательно заливают растворы нитратов алюминия и хрома, получают композицию следующего массового состава 49,29 г SiO2 : 0,94 г Al2О3 : 0,184 г Cr2O3 : 20 г Н2O. Смесь пропитывают при перемешивании в течение 6 ч, далее засыпают 50 г металлических шаров и размалывают в течение 12 ч. После чего отделяют от мелющих тел и репульпируют в растворе, содержащем 400 г воды, 20,2 г триэтиламина, 14 г едкого натра. В пульпу при перемешивании добавляют 45 г влажного кремнегеля, содержащего 10,8 г SiO2, 0,08 Al2O3, 0,12 г Cr2О3 и остальное вода, и 1,8 г предварительно размолотой затравки.Example 5. In a ball mill, ball silica gel of the KSK grade is poured and solutions of aluminum and chromium nitrates are successively poured, to obtain a composition of the following mass composition 49.29 g SiO 2 : 0.94 g Al 2 O 3 : 0.184 g Cr 2 O 3 : 20 g H 2 O. The mixture is impregnated with stirring for 6 hours, then 50 g of metal balls are poured and ground for 12 hours. After that, it is separated from the grinding media and repulped in a solution containing 400 g of water, 20.2 g of triethylamine, 14 g caustic soda. 45 g of wet silica gel are added to the pulp with stirring, containing 10.8 g of SiO 2 , 0.08 Al 2 O 3 , 0.12 g of Cr 2 O 3 and the rest is water, and 1.8 g of pre-milled seed.

Полученную смесь кристаллизуют в автоклаве при 175°С в течение 10 ч. Далее, отключив нагрев, производят отгонку паров воды и триэтиламина. После конденсации паров получают 80,1 г воды и 17,6 г триэтиламина, которые возвращают на операцию смешения реакционной смеси.The resulting mixture was crystallized in an autoclave at 175 ° C for 10 hours. Then, turning off the heating, distillation of water vapor and triethylamine. After condensation of the vapor, 80.1 g of water and 17.6 g of triethylamine are obtained, which are returned to the mixing operation of the reaction mixture.

Последующие операции производят аналогично примеру 2. Однако операцию модифицирования цеолита проводят ионным обменом с 5% раствором нитратом хрома в присутствии 3% раствора сульфосалициловой кислоты.Subsequent operations are carried out analogously to example 2. However, the operation of modifying the zeolite is carried out by ion exchange with a 5% solution of chromium nitrate in the presence of a 3% solution of sulfosalicylic acid.

Утилизацию сточных вод и выделение кремнегеля производят аналогично примеру 2. Получают 45 г кремнегеля, содержащего 10,8 г SiO2, 0,08 г Al2O3 и 0,12 г Cr2O3. Полученный влажный кремнегель применяют на операции смешения компонентов в качестве источников кремния, алюминия и хрома для последующего получения цеолита, содержащего в своем составе хром и алюминий.The disposal of wastewater and the separation of silica gel is carried out analogously to example 2. Get 45 g of silica gel containing 10.8 g of SiO 2 , 0.08 g of Al 2 O 3 and 0.12 g of Cr 2 O 3 . The obtained wet silica gel is used in the operation of mixing the components as sources of silicon, aluminum and chromium for the subsequent production of zeolite containing chromium and aluminum.

Синтезированный по данному примеру в Na-форме порошок содержит 95 мас.% цеолита типа ZSM-5. Полученный конечный продукт имеет остаточное содержание Na2O, равное 0,05 мас.%, и стабильность каталитического действия в реакции превращения метанола при 380°С и времени контакта 2 ч-1, равную 1000 ч непрерывной работы.The powder synthesized according to this example in the Na form contains 95 wt.% Zeolite type ZSM-5. The resulting final product has a residual Na 2 O content of 0.05 wt.% And a catalytic stability in the methanol conversion reaction at 380 ° C. and a contact time of 2 h −1 equal to 1000 h of continuous operation.

Пример 6.Example 6

В 100 г воды растворяют 8 г едкого натра. К полученному раствору добавляют 2 г бутанола и 60 г водно-бутанольного конденсата, полученного на последующих стадиях данного примера и содержащего 18 г бутанола. Далее добавляют 170 г влажного кремнегеля и 2,25 г размолотого затравочного порошка, приготовленных на последующих стадиях данного примера. Полученную смесь репульпирубют 1 час.8 g of sodium hydroxide are dissolved in 100 g of water. To the resulting solution, 2 g of butanol and 60 g of water-butanol condensate obtained in the subsequent stages of this example and containing 18 g of butanol are added. Next, 170 g of wet silica gel and 2.25 g of ground seed powder prepared in the subsequent stages of this example are added. The resulting mixture is repulped for 1 hour.

Конечная смесь содержит следующие количества компонентов:The final mixture contains the following amounts of components:

SiO2 - 60,085 г, Al2О3 - 1,020 г, Fe2O3, - 0,319 г, В2O3 - 0,218 г, Ga2O3 - 0,625 г, Cr2O3 - 0,434 г, Н2O - 450 г, бутанол - 20,012 г, NaOH - 8,000 г и 2,25 г измельченного затравочного порошка.SiO 2 - 60.085 g, Al 2 O 3 - 1,020 g, Fe 2 O 3 , - 0.319 g, B 2 O 3 - 0.218 g, Ga 2 O 3 - 0.625 g, Cr 2 O 3 - 0.434 g, H 2 O - 450 g, butanol - 20.012 g, NaOH - 8,000 g and 2.25 g of ground seed powder.

Данную смесь кристаллизуют в автоклаве при 180°С в течение 12 ч. После окончания кристаллизации из смеси отгоняют и конденсируют водно-бутанольную смесь, получая 60 г водно-бутанольного конденсата, содержащего 18 г бутанола, который впоследствии применяют для приготовления реакционной смеси.This mixture was crystallized in an autoclave at 180 ° C for 12 hours. After crystallization was completed, the water-butanol mixture was distilled off and condensed to obtain 60 g of water-butanol condensate containing 18 g of butanol, which was subsequently used to prepare the reaction mixture.

Оставшуюся пульпу после охлаждения фильтруют, Na-форму цеолита промывают чистой водой до рН менее 9. Щелочные маточник и сточные воды направляют на осаждение кремнегеля. Влажный осадок цеолита заливают 160 г 5% раствора азотной кислоты и проводят ионный обмен при перемешивании в течение 3 ч при температуре 98°С. Горячую пульпу фильтруют, цеолит на фильтре промывают сточной водой, полученной на операции ионнообменного модифицирования. Кислые маточник и сточные воды направляют на осаждение кремнегеля.After cooling, the remaining pulp is filtered, the Na-form of the zeolite is washed with pure water to a pH of less than 9. The alkaline mother liquor and wastewater are sent to precipitate silica gel. A wet zeolite precipitate is poured into 160 g of a 5% solution of nitric acid and ion exchange is carried out with stirring for 3 hours at a temperature of 98 ° C. The hot pulp is filtered, the zeolite on the filter is washed with wastewater obtained in the operation of ion exchange modification. Acid mother liquor and wastewater are sent to precipitate silica gel.

Кислотную форму влажного цеолита заливают 160 г раствора нитрата галлия, содержащего 2,5 г Ga2O3. Операцию модифицирования проводят при перемешивании в течение 3 ч при температуре 80°С. Горячую пульпу фильтруют, маточник отделяют и направляют на осаждение кремнегеля. Цеолит на фильтре промывают чистой водой. Далее цеолит подсушивают под вакуумом при температуре 100°С до остаточной влажности менее 23%.The acid form of the wet zeolite is poured into 160 g of a solution of gallium nitrate containing 2.5 g of Ga 2 O 3 . The modification operation is carried out with stirring for 3 hours at a temperature of 80 ° C. The hot pulp is filtered, the mother liquor is separated and sent to the deposition of silica gel. The zeolite on the filter is washed with clean water. Then the zeolite is dried under vacuum at a temperature of 100 ° C to a residual moisture content of less than 23%.

В смеситель для паст при перемешивании засыпают подсушенный цеолит, затем переосажденную гидроокись алюминия, имеющую влажность 65%, из расчета 80 мас.% сухого цеолита на 20 мас.% сухого оксида алюминия. Далее добавляют 65% раствор азотной кислоты из расчета 5% кислоты на сухой оксид алюминия. Затем доводят влажность пасты примерно до 35% и после смешения компонентов до однородной массы формуют катализатор экструзией.Dried zeolite, then reprecipitated aluminum hydroxide having a moisture content of 65%, is added to a paste mixer with stirring at the rate of 80 wt.% Dry zeolite per 20 wt.% Dry alumina. Then add a 65% solution of nitric acid at the rate of 5% acid to dry alumina. Then, the paste moisture is adjusted to approximately 35%, and after mixing the components to a homogeneous mass, the catalyst is extruded.

Черенки катализатора сушат при температуре 110-120°С, прокаливают в течение 1 ч в среде водяного пара при температуре 530°С и весовой скорости подачи пара 1 ч-1. После охлаждения готовый продукт рассеивают и затаривают. Некондиционную фракцию катализатора измельчают и применяют на операции смешения компонентов в качестве источников затравки, а также кремния и дополнительных элементов.The cuttings of the catalyst are dried at a temperature of 110-120 ° C, calcined for 1 h in a medium of water vapor at a temperature of 530 ° C and a weight rate of steam supply of 1 h -1 . After cooling, the finished product is dispersed and packaged. The substandard catalyst fraction is crushed and used in the operation of mixing the components as sources of seeds, as well as silicon and additional elements.

Полученные на стадиях фильтрации кислые воды после операций ионного обмена и ионнообменного модифицирования доукрепляют нитратами алюминия, железа, галлия и хрома, а также борной кислотой до их массового содержания: Al2О3 - 0,265 г, Fe2O3, - 0,319 г, В2O3 - 0,218 г, Ga2O3 - 0,625 г, Cr2O3 - 0,434 г. Приготовленный раствор нейтрализуют при перемешивании щелочными водами, образованными на стадии фильтрации цеолита после его кристаллизации. Далее при перемешивании добавляют 54,82 г измельченного силикагеля, содержащего 49,28 г SiO2, 0,08 г Al2O3. Полученную смесь репульпируют в течение 1 часа, фильтруют и промывают водой. Выделяют 170 г влажного кремнегеля, содержащего SiO2 - 60,085 г, Al2О3 - 1,020 г, Fe2О3, - 0,319 г, В2О3 - 0,218 г, Ga2O3 - 0,625 г, Cr2O3 - 0,434 г и остальное вода. Полученный влажный кремнегель используют на операции смешения компонентов в качестве источников кремния и дополнительных элементов.Acid waters obtained at the filtration stages after ion exchange and ion exchange modification operations are added with nitrates of aluminum, iron, gallium and chromium, as well as boric acid to their mass content: Al 2 O 3 - 0.265 g, Fe 2 O 3 - 0.319 g, V 2 O 3 - 0.218 g, Ga 2 O 3 - 0.625 g, Cr 2 O 3 - 0.434 g. The prepared solution is neutralized with stirring with alkaline waters formed at the zeolite filtration stage after crystallization. Then, 54.82 g of ground silica gel containing 49.28 g of SiO 2 , 0.08 g of Al 2 O 3 are added with stirring. The resulting mixture was repulped for 1 hour, filtered and washed with water. 170 g of moist silica gel containing SiO 2 - 60.085 g, Al 2 O 3 - 1,020 g, Fe 2 O 3 , - 0.319 g, B 2 O 3 - 0.218 g, Ga 2 O 3 - 0.625 g, Cr 2 O 3 are isolated - 0.434 g and the rest is water. The obtained wet silica gel is used in the operation of mixing the components as sources of silicon and additional elements.

Синтезированный по данному примеру в Na-форме порошок содержит 94 мас.% цеолита типа ZSM-5. Полученный конечный продукт имеет остаточное содержание Na2O, равное 0,03 мас.%, и стабильность каталитического действия в реакции превращения метанола при 380°С и времени контакта 2 ч-1, равную 1300 ч непрерывной работы.The powder synthesized according to this example in the Na form contains 94 wt.% Zeolite type ZSM-5. The resulting final product has a residual Na 2 O content of 0.03 wt.%, And the stability of the catalytic effect in the methanol conversion reaction at 380 ° C and a contact time of 2 h -1 , equal to 1300 h of continuous operation.

Claims (17)

1. Способ получения цеолита типа ZSM-5, включающий смешение в воде источников кремния, дополнительных элементов, щелочи и затравки, проведение кристаллизации, ионного обмена, разделения полученных пульп, модифицирования, грануляции, сушки, прокалки и извлечения основных компонентов из сточных вод, отличающийся тем, что в качестве источника кремния или его части применяют кремнегель, выделенный из сточных вод собственного производства в результате осаждения из щелочного стока кислым стоком.1. A method of producing a zeolite of type ZSM-5, including mixing water sources of silicon, additional elements, alkali and seeds, crystallization, ion exchange, separation of the obtained pulps, modification, granulation, drying, calcination and extraction of the main components from wastewater, characterized in that, as a source of silicon or a part thereof, silica gel is used, isolated from domestic wastewater as a result of precipitation from an alkaline runoff with an acid runoff. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что кремнегель получают осаждением из щелочного фильтрата, полученного после кристаллизации цеолита, нейтрализацией кислыми водами, содержащими дополнительные элементы.2. The method according to claim 1, characterized in that silica gel is obtained by precipitation from an alkaline filtrate obtained after crystallization of the zeolite, neutralization with acidic waters containing additional elements. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника кремния применяют силикагель и/или цеолитный катализатор и кремнегель, выделенный из сточных вод.3. The method according to claim 1, characterized in that silica gel and / or zeolite catalyst and silica gel isolated from waste water are used as a source of silicon. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что силикагель или цеолитный катализатор пропитывают растворами дополнительных элементов или смешивают с источником дополнительных элементов и подвергают размолу в сухом или влажном виде.4. The method according to claim 3, characterized in that the silica gel or zeolite catalyst is impregnated with solutions of additional elements or mixed with a source of additional elements and subjected to grinding in dry or wet form. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве дополнительных элементов применяют любую комбинацию источников алюминия, железа, галлия, бора или хрома.5. The method according to claim 1, characterized in that any combination of sources of aluminum, iron, gallium, boron or chromium is used as additional elements. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что синтез цеолита проводят в присутствии органической добавки, такой как спирты или амины, предпочтительно бутилового спирта или триэтиламина.6. The method according to claim 1, characterized in that the synthesis of zeolite is carried out in the presence of an organic additive, such as alcohols or amines, preferably butyl alcohol or triethylamine. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что из пульпы, полученной после кристаллизации цеолита, отгоняют органическую добавку с получением конденсата, который возвращают на операцию смешения.7. The method according to claim 6, characterized in that the organic additive is distilled off from the pulp obtained after crystallization of the zeolite to obtain condensate, which is returned to the mixing operation. 8. Способ по любому из пп.1 и 6, отличающийся тем, что из пульпы, полученной после кристаллизации цеолита, отгоняют воду с получением конденсата.8. The method according to any one of claims 1 and 6, characterized in that water is distilled off from the pulp obtained after crystallization of the zeolite to produce condensate. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве затравки применяют цеолит, полученный на любой стадии и подвергнутый размолу.9. The method according to claim 1, characterized in that the zeolite obtained at any stage and subjected to grinding is used as a seed. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что ионный обмен проводят перемешиванием цеолита в водном растворе минеральной кислоты, предпочтительно азотной кислоты.10. The method according to claim 1, characterized in that the ion exchange is carried out by mixing the zeolite in an aqueous solution of a mineral acid, preferably nitric acid. 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что модифицирование проводят перемешиванием цеолита в растворе модификатора или пропиткой цеолита раствором модификатора.11. The method according to claim 1, characterized in that the modification is carried out by mixing the zeolite in a solution of a modifier or by impregnating a zeolite with a solution of a modifier. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что в качестве модификатора применяют соли одного или нескольких элементов, выбранных из ряда: железо, алюминий, хром, галлий, цинк, кобальт, молибден, вольфрам, рений, никель, металлы платиновой группы, лантан или редкоземельные элементы.12. The method according to claim 11, characterized in that salts of one or more elements selected from the series are used as a modifier: iron, aluminum, chromium, gallium, zinc, cobalt, molybdenum, tungsten, rhenium, nickel, platinum group metals, lanthanum or rare earths. 13. Способ по п.11, отличающийся тем, что модификатор содержит любую кислоту, предпочтительно минеральную, и/или сульфосалициловую, и/или циклогександикарбоновую, и/или ортофталевую, и/или нафталинсульфокислоту.13. The method according to claim 11, characterized in that the modifier contains any acid, preferably mineral, and / or sulfosalicylic, and / or cyclohexane dicarboxylic, and / or orthophthalic, and / or naphthalene sulfonic acid. 14. Способ по п.1, отличающийся тем, что цеолит сушат, готовят пасту для формования и гранулируют.14. The method according to claim 1, characterized in that the zeolite is dried, a paste is prepared for molding and granulated. 15. Способ по п.13, отличающийся тем, что цеолит сушат в атмосфере воздуха, инертного газа или вакуума предпочтительно при перемешивании.15. The method according to item 13, wherein the zeolite is dried in an atmosphere of air, inert gas or vacuum, preferably with stirring. 16. Способ по п.1, отличающийся тем, что приготовление пасты совмещают с модификацией цеолита пропиткой с последующей сушкой цеолита.16. The method according to claim 1, characterized in that the preparation of the paste is combined with the modification of the zeolite by impregnation, followed by drying of the zeolite. 17. Способ по п.1, отличающийся тем, что гранулы цеолита прокаливают в атмосфере воздуха, кислорода, инертного газа или водяного пара, предпочтительно водяного пара.17. The method according to claim 1, characterized in that the zeolite granules are calcined in an atmosphere of air, oxygen, inert gas or water vapor, preferably water vapor.
RU2004114669/15A 2004-05-13 2004-05-13 Method of production of zeolite RU2276656C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004114669/15A RU2276656C2 (en) 2004-05-13 2004-05-13 Method of production of zeolite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004114669/15A RU2276656C2 (en) 2004-05-13 2004-05-13 Method of production of zeolite

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004114669A RU2004114669A (en) 2005-10-27
RU2276656C2 true RU2276656C2 (en) 2006-05-20

Family

ID=35863952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004114669/15A RU2276656C2 (en) 2004-05-13 2004-05-13 Method of production of zeolite

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2276656C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2597269C1 (en) * 2015-08-18 2016-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" (ТвГТУ) Method of heterogeneous catalyst producing for synthesis of hydrocarbons from methanol
RU2617684C1 (en) * 2016-06-23 2017-04-26 Общество с ограниченной ответственностью "СИНТОН" Zeolite catalyst of deparafinization and method of deparafinization
RU2642058C1 (en) * 2016-09-22 2018-01-24 Петробрайт Инжиниринг Лтд Catalyst, method of its use and installation for anti-waste deparafinization of hydrocarbon raw material
RU2648046C1 (en) * 2017-03-06 2018-03-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН) Zeolite catalyst and the method of no hydrogen dewaxing of hydrocarbon raw material with its use

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2597269C1 (en) * 2015-08-18 2016-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" (ТвГТУ) Method of heterogeneous catalyst producing for synthesis of hydrocarbons from methanol
RU2617684C1 (en) * 2016-06-23 2017-04-26 Общество с ограниченной ответственностью "СИНТОН" Zeolite catalyst of deparafinization and method of deparafinization
RU2642058C1 (en) * 2016-09-22 2018-01-24 Петробрайт Инжиниринг Лтд Catalyst, method of its use and installation for anti-waste deparafinization of hydrocarbon raw material
WO2018056864A1 (en) * 2016-09-22 2018-03-29 Общество с ограниченной ответственностью "СИНТОН" Catalyst, method for using same, and installation for hydrogen-free dewaxing of a hydrocarbon feedstock
RU2648046C1 (en) * 2017-03-06 2018-03-22 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН) Zeolite catalyst and the method of no hydrogen dewaxing of hydrocarbon raw material with its use

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004114669A (en) 2005-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3247195A (en) Synthetic zeolite and method for preparing the same
US3431219A (en) Crystalline galliosilicates
JP2771269B2 (en) New crystalline (metallo) silicates and germanates
JPH029829A (en) Reductive alkylation method
US3071434A (en) Process for makling crystalline zeolites
AU2020101871A4 (en) A Method for Preparing ZSM-5 Zeolite by Using Solid wastes
KR20200039727A (en) AEI structural molecular sieve and its manufacturing method and use
CN109107526B (en) Method for synchronously synthesizing zeolite and LDH (layered double hydroxide) by taking fly ash as raw material
JPS5819606B2 (en) Manufacturing method of zirconium phosphate
CN102838127A (en) Primary crystallization hydrothermal preparation method of A-type and X-type molecular sieves containing pure Na ions
CN105329915A (en) Method for synthesizing nanometer ZSM-5 molecular sieves through crystallized mother liquor
CN106607080A (en) Catalyst for preparing arene through adopting methyl alcohol as raw material and preparation and application methods thereof
CN105102374A (en) Dehydration-hydrolysis processes and catalysts therefor
CA1185227A (en) Crystalline titanium borosilicate and process for preparing the same
CN112341312A (en) Method for preparing cyclohexanol and derivative thereof by selective hydrogenolysis of lignin
RU2276656C2 (en) Method of production of zeolite
US4496528A (en) Process for the preparation of zeolite ZK 5
US2226134A (en) Method of purifying water
CN101198547B (en) EUO structural type zeolite containing the cation N,N- dimethyl-N,N-di(3,3-dimethylbutyl)ammonium, and the production method thereof
US3758539A (en) Offretite synthesis from minerals
JPH0116767B2 (en)
CN108910911A (en) A kind of recoverying and utilizing method using programmed temperature method synthesis total silicon Beta molecular sieve mother liquor
KR920003219B1 (en) Process for the production of zeolite
US3679604A (en) Ultra-stable 3-angstrom molecular sieve
CN100391843C (en) Porous crystalline material (ITQ-21) and the method of obtaining the same in the absence of fluoride ions

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20061102

PD4A Correction of name of patent owner