DD268122A3 - Verfahren zur herstellung von molekularsiebgranulaten - Google Patents

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DD268122A3
DD268122A3 DD24791983A DD24791983A DD268122A3 DD 268122 A3 DD268122 A3 DD 268122A3 DD 24791983 A DD24791983 A DD 24791983A DD 24791983 A DD24791983 A DD 24791983A DD 268122 A3 DD268122 A3 DD 268122A3
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clay
granules
binder
molecular sieve
rich
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DD24791983A
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English (en)
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Wolfram Bettke
Richard Mahrwald
Peter Mahlitz
Wolfgang Roscher
Ruediger Seidel
Helmut Fuertig
Werner Hoese
Herbert Knoll
Hartmut Dettmann
Bernhard Jaeckel
Helmut Thieme
Detlef Dietrich
Roland Hofmann
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Bitterfeld Chemie
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  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Molekularsiebgranulaten. Ziel der Erfindung ist die Verformung von Molekularsiebpulver mit Ausbildung einer Bindemittelmatrix, wobei fuer den spezifischen Anwendungsfall solche Granalien entstehen, die sowohl gute adsorptive als auch gute mechanische Eigenschaften besitzen. Erfindungsgemaess wird durch Vermischen von einem montmorillonitreichen und einem kaolinitreichen Ton ein solches Bindemittel zusammengesetzt, das beim Verformen von Molekularsiebpulver unter Zusatz von Wasser, Trocknen und Gluehen zur Ausbildung einer Bindemittelmatrix fuehrt, wobei die Granalien sowohl gute Adsorptions- als auch gute Festigkeitseigenschaften aufweisen. Es wurde gefunden, dass der Anteil des montmorillonitreichen Tons in der Groessenordnung von 5 bis 30% und der des kaolinitreichen Tones im Bereich von 95 bis 70% liegen muss.

Description

Die Erfindung; betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Molekularaiebgranulaten, die in der Technik für aelektive Adsorptions- und Trennprozesse unter dynamischen und statischen Bedingungen aowie auf dem Kavalysegobiet eingeaetzt werden. AIa Molekularsiebe für den Ve:rformungaprozeß kommen alle natürlichen und synthetischen Zeolithe inirage, die ein System von Mikroporen einheitlichen Durchmessers besitzen und unter Zusatz von !Bindemittel zu Granulat verformt werden können.
Oharakteriatik der bekannten technischen Lösungen
Als Bindemittel aur Verformung von Molekularsieben werden hauptsächlich Tone verwendet. In dem für den praktischen Einsatz beatimmten Granulat sind Zeolithteilchen in der Bindemittelmatrix eingebunden. Die Ausbildung der Bindemittelmatrix hat beatimmenden Einfluß auf die mechaniachen und adaorptiven Eigenachaften der Molekularsiebgranalien.
Es ist bekannt, durch Zuaätze zum Bindemittel Zeolithgranalien beim Verformungaprozeß herzustellen, die ent-
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weder ausgezeichnete mechanische Eigenschaften besitzen oder besonders dynamisch aktive Wirkung zeigen. In der Tabelle sind Beispiele angegeben.
Tabelle;
^findungs- Wirkprinzip
DE-AS 1.203.238 SiOg-gebundene Formlinge werden unter
Aluminat- und NaOH-Zusatz nachkristallisiert.
SU-UHS 210.104 Ein Granulat aus Kaolin und Zeolith
wird in alkalischer Lösung nachkristallisiert.
DE-OS 2.016.838 Ein Zeolith A, X oder ein Gemisch
beider wird mit Kieaelsol gebunden und durch eine entsprechende Syntheaeführung zu einem bindemittelfreien Granulat umkristallisiert.
DE-OS 2.055.476 Mordenitpulver wird mit Ton vermischt
und dem Gemisch vor der Granulierung Kieselsol als Härterkomponente zugesetzt.
US-PS 3.382.187 Ein tongebundenes Molekularsiebgranulat wird mit Kaliwassergias als Härterkomponente getränkt und anschließend nochmals gebrannt.
US-PS 3.234."!42 Ein mit Ton verformtes und gebranntes
Molekularaiebgranulat wird mit Alkalisilikatlösung gehärtet.
DE-OS 2.036.821 Ein Zeolith-Ton-Gemisch wird mit einem
Al(OH)o-Sol vermischt, granuliert und gebrannt·
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Fortsetzung der Tabelle;
DD-PS 55.326 Einsatz von Porenfüllsubstanzen während
des Verformungsprozesses, die beim Glühen des Granulates herausbrennen.
DD-PS 121.092 Verwendung von tonigen Bindemitteln mit
der äußeren Oberfläche nach BET zwischen 10 und 40 m2/g.
DD-PS 116.2Q7 Natürliche Bindemittel mit einer Teil-
0 chengröße von 250 - 500 A werden für den
Verformungsprozeß bevorzugt.
Wenn zusätzlich Härtebildner auf Silikat- oder Aluminiumoxidbasis dem Zeolith-Ton-Gemisch beigemengt werden, werden statische und dynamische Adsorptionskapazität der Zeolithgranulate verringert. Meistens ist der Zusatz eines Härters sowie die Nachkristallisation mit der Erhöhung des technologischen Aufwandes verbunden.
Bekannt ist, daß montmorillonitreiche bzw. montraorillonitillitreiche hochquellfähige Tono, sog. Tone mit Mixed-Layer-Anteil, bei der plastischen Verformung von Molekularsiebpulver mit Wasser besonders feste Granalien ergeben, die schlechtere dynamische Adsorptionskapzitäten aufweisen. Dagegen besitzen die Zeolithgranalien, die mit kaolinitreichen Tonen verformt worden sind, den Vorzug einer ausgezeichneten dynamischen Adsorptionskapazität und niedrige Pestigkeitskennziffern.
Da die nach den festgelegton Wertebereichen äußere Oberfläche nach BET und Teilchengröße auszuwählenden Tonsubstanzen sowohl kaolinitn ^che als auch montmorillonitreiche Bindemittel sein können, ist die Wahl dieser Kennziffern kein Kriterium für die Entstehung von Zeolithgranalien mit bevorzugten mechanischen und adsorptiven Eigenschaften.
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Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung iat die Verformung von Molekularsieben unter Ausbildung einer Bindemittelmatrix für den spezifischen Anwendungsfall zur Herstellung von Zeolithgranalien, die sowohl gute adsorptive als auch gute mechanische Eigenschaften besitzen.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Es wurde gefunden, daß mit einer zusammengesetzten Mischung aus verschiedenen Tonen, die sich in der mineralogischen Zusammensetzung unterscheiden, Granalien nach dem bildsamen Verformungaverfahren unter Zusatz von Wasser hergestellt werden können, die gute Adsorptions- und Festigkeitseigenschaften aufweisen.
Erfindungsgeciäß wird durch Mischen von Einern nrontmorillonrtreichen Ton und einem kalolinitreichen Ton ein BindenUtel zusammengesetzt, daß beim Verformen von Molekularsiebpulver unter Zusatz von Wasser, Trocknen und Glühen eine Bindemittelinatrlx entsteht, die den Granalien gute Pestigkeits- und Adsorptionseigenschaften garantiert.
Es wurde gefunden, daß der Anteil des montmorillonitreichen Tones in der Größenordnung von 5 bis 30 % und der des kaölinitreichen Tones im Bereich 95 bis 70 % liegen soll.
Der Gesaratbindemittelgehalt in den Granalien bewegt sich in den aus der Literatur bekannten Grenzen.
Unter montmorillonitreichen Tonen sind solche Rohstoffe zu verstehen, die mindestens aus 50 % hochquellfähigem Montmorillonit bestehon. Die zu verwendenden Kaoline sollen mindestens 50 % Kaolinitanteil besitzen.
Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß durch das zusammengesetzte Bindemittel die Eigenschaften der Zeolithgranalien gezielt für den konkreten Anwendungsfall verändert wer-
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den können, so daß ökonomische Vorteile beim Betrieb von Adsorptions- und Trennanlagen zu verzeichnen sind. Für das erfindungsgemäße Verfahren können alle Zeolithtypen in verschiedenen Kationenformen eingesetzt werden.
Ausführungsbeispiel
1. Ein NaGtJl-ZeοIith wird mit 22 % tonigem Bindemittel trocken homogen vermischt, wobei sich die Berechnung auf wasserfreie Substanzen bezieht. Das Bindemittel setzt sich aus verschiedenen Anteilen eines montraorillonitreichen und kaolinitieichen Tones zusammen. Nach dem Homogenisieren wird das Pulvergemisch mit Wasser plastifiziert und zu Strängen mit 3 mm Durchmesser verpreßt. Nach dem sich anschließenden Trocken- und Glühvorgang werden die mechanischen und adsorptiven Kennziffern bestimmt. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Tonbinders ver- · ändern sich die qualitativen Kennziffern des Zeolithgranulates, wie in der Tabelle auf Seite 6 angegeben.
Aus der Tabelle geht hervor, daß bei dem Anteil von 5 bis 20 % montmorillonitreichem Ton in einem zusammengesetzten Tonbinder sowohl gute Adsorptionseigenschaften als auch gute Festigkeiten erzielt worden sind. Druckfestigkeiten über 10 MPa und Abriebe unter 10 Ma.-% sind für den industriellen Einsatz der Molekularsiebgranalien erforderlich.
2. Ein NaMg20A-Zeolith wird mit 20 % tonigem Bindemittel, das sich aus verschiedenen Anteilen eines montmorillonitreichen und kaolinitreichen Tones zusammensetzt, wie unter 1. angegeben, verarbeitet und ausgetestet. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Tonbinders verändern sich die adsorptiven und die mechanischen Kennziffern der Zeolithgranulate, wie in der Tabelle auf Seite 7 angegeben.
Tabelle:
Zusammensetzung des Tonbinders in % kaoliniti- montmoril- scher Ton lonitisciier Ton 0 +Wasser- daapf- adsorp- tions- kapazität in Ma.-% h+n-Pentan- Retentions- ml/g Zeo- lithgranu- lat Durchbruchskapaz ität für Normalparaffine im C-Zahlbereich C1Q bis CpQ unter Normaldruck und 3800C (Ma.-%) Druck festig keit in MPa Abrieb in %
100 5 16,1 110 6,0 9,8 35
95 10 16,4 117 6,2 13,6 12
90 20 16,5 131 6,4 15,7 5,8
80 40 15,9 135 6,4 17,9 5,2
60 80 16,0 117 6,3 28,2 4,5
20 15,8 118 6,1 45,4 3,0
+ Bestimmung nach Standard BDR TGL 22309 GasChromatographiech ermitteltes Retentionsvolumen
ts
ro v*> VD ON
OZ 2396
Tabelle:
Zusammensetzung des montmoril- xWasser- ^Trenn- xDruck- xAbrieb
Tonbinders in % loniti- dampf- faktor festig- in %
kaolini- seher Ton adeorp- keit in
tischer tions- MFa
Ton kapazi-
10 tät in
20 Ma. -%
90 30 20,8 48,5 6,5 30
80 40 21,1 167,0 8,0 24
70 80 20,9 175,5 11,0 20
60 100 20,6 137,2 18,3 14,5
20 20,8 14,4 25,4 16,0
0 20,7 13,0 32,3 13,0
Bestimmung nach Standard DDR TGL 22309
Trennfaktor
adsorbierte Menge des Propens an 1 g Zeolith adsorbierte Menge des Propane an 1 g Zeolith
Aus der Tabelle geht hervor, daß bei Anteilen von 10 bis 30 % montmorillonitreichen Tonen in einem zusammengesetzten Tonbinder die Trennung des Propan-Propen^Gemisches am effektivsten verläuft, wobei die Granalien ausreichende mechanische Eigenschaften aufweisen.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von Molekularsiebgranulaten durch Vermischen von Zeolithen und Ton als Bindemittel im pulverförmigen Zustand, Plastifizieren mit Wasser, Verformen, Tro denen und Glühen, gekennzeichnet dadurch, daß als Bindemittel Tongemischsi auf Basis montmorillonitreicher und kaolinitreicher Tone eingesetzt werden.
2. Verfahren nach Pkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Tongemisch aus 5 bis 30 % montnorillonitreiehern Ton und 95 bis 70 % kaolinitreichem Ton eingesetzt wird.
DD24791983A 1983-02-14 1983-02-14 Verfahren zur herstellung von molekularsiebgranulaten DD268122A3 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4100253A1 (de) * 1991-01-07 1992-07-09 Bitterfeld Wolfen Chemie Adsorptionsmittel auf molekularsiebbasis
WO2012076725A1 (de) 2010-12-10 2012-06-14 Süd-Chemie AG Granulierte zeolithe mit hoher adsorptionskapazität zur adsorption von organischen molekülen

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4100253A1 (de) * 1991-01-07 1992-07-09 Bitterfeld Wolfen Chemie Adsorptionsmittel auf molekularsiebbasis
WO2012076725A1 (de) 2010-12-10 2012-06-14 Süd-Chemie AG Granulierte zeolithe mit hoher adsorptionskapazität zur adsorption von organischen molekülen
DE102011104006A1 (de) 2010-12-10 2012-06-14 Süd-Chemie AG Granulierte Zeolithe mit hoher Adsorptionskapazität zur Adsorption von organischen Molekülen

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