Способ получения порошкообразного микросферического силикагеля

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКООБРАЗНОГО МИКРОСФЕРИЧЕСКОГО СИЛИКАГЕЛЯ путем смешения силикагеля с водным золем двуокиси кремния с последующим гранулированием образующейся смеси, отличающийся тем, что, с целью возможности использования конечного продукта в качестве носителя катализатора за счет увеличения объема пор и упрощения процесса, используют золь с концентрацией 0,5 1,5% в качестве силикагеля используют аэросил, а гранулирование осуществляют путем распылительной сушки.

Изобретение относится к области получения микросферического силикагеля, который может быть использован в катализаторной промышленности, в частности, в качестве носителя катализаторов газофазной полимеризации этилена.
Известен способ получения порошкообразного силикагеля путем обработки щелочного силиката натрия минеральной кислотой, например серной, с последующим застудневанием, промывкой, фильтрацией. Полученный гидрогель охлаждают до -10^оС, затем нагревают, отделяют осадок от воды и сушат.
Недостатками способа являются:
сложность технологического процесса (стадия замораживания, промывки);
значительный расход воды и большие потери продукта на стадии промывки;
плохая воспроизводимость свойств продукта (по фракционному составу).
Наиболее близким решением из известных является способ получения силикагеля путем смешения тонко измельченного силикагеля водным золем двуокиси кремния с 15% концентрации по SiO₂ с последующим гранулированием полученной смеси путем экструзии. После формовки гранулы вызревают в течение нескольких десятков часов, затем их промывают, сушат и активируют. Конечный продукт представляет собой гранулы размером несколько миллиметров, который имеет насыпную плотность 0,6 0,2 г/см³.
Недостатком известного способа является, во-первых, сложность процесса, заключающаяся в его многостадийности и длительности (стадия старения длится несколько десятков часов), а, во-вторых, силикагель, получаемый известным способом, не может быть использован в качестве носителя катализатора из-за небольшого объема пор.
Целью изобретения является упрощение процесса и увеличение объема пор конечного продукта для возможного использования его в качестве носителя катализатора.
Поставленная цель достигается тем, что в предложенном способе получения макросферического силикагеля используют золь с концентрацией 0,5-1,5% в качестве силикагеля используют аэросил, а гранулирование осуществляют путем распылительной сушки.
Способ осуществляют следующим образом.
Силикагель, имеющий удельную поверхность более 200 м²/г и насыпной вес менее 0,15 г/см³, в частности, аэросил или аэрогель, смешивают с достаточным количеством гидрозоля двуокиси кремния с концентрацией 0,5-1,5% по SiO₂, так, чтобы образовалась суспензия с концентрацией до 150 г/л по SiO₂ предпочтительно 50-130 г/л, и при весовом соотношении смешиваемого силикагеля и SiO₂ золя кремниевой кислоты 4-25:1.
Полученную суспензию сушат в распылительной сушилке при условиях, обеспечивающих получение порошкообразного микросферического силикагеля с заданным размером частиц. Предпочтительно использовать распылительную сушилку с дисковым распылительным устройством и сушку проводить при температуре не выше 200^оС. После сушки продукт прокаливают.
П р и м е р 1. 400 г аэросила А-300 смешивают с 7 л водного золя SiO₂ с концентрацией 1,4% При этом весовое соотношение компонентов по SiO₂ в полученной суспензии равно 4:1. Суспензию сушат на распылительной сушилке типа РСЛ-10 при температуре воздуха на входе 180 10^оС и скорости вращения распылительного диска около 10000 об/мин. После прокаливания при 500^оС в течение 4 ч полученный продукт имеет удельную поверхность 210 м²/г, насыпную плотность 0,37 г/см³, объем пор 1,2 см³/г, содержание натрия 0,02 мас. и на 80% состоит из частиц размером 60-80 мк. Катализатор, приготовленный на таком силикагеле, имеет активность 115 г/г кат.ч.
П р и м е р 2. 450 г аэросила А-300 смешивают с 3,5 водного золя SiO₂ концентрации 15 г/л (весовое соотношение компонентов по SiO₂ 9:1, а концентрация суспензии 150 г/л). После сушки и прокалки, как в примере 1, силикагель имеет удельную поверхность 300 м²/г, насыпную плотность 0,3 г/см³, объем пор 1,4 см³/г, содержание натрия 0,015 мас. и на 70% состоит из частиц диаметром до 150 мк. Активность катализатора на таком силикагеле 125 г/г кат.ч.
П р и м е р 3. 250 г аэросила А-300 смешивают с 2,5 м³ силиказоля, имеющего концентрацию 4 г/л по SiO₂. Весовое соотношение по SiO₂ в полученной суспензии равно 25: 1, а концентрация около 100 г/л. После распылительной сушки суспензии при температуре на входе в сушилку 150^оС и скорости вращения распылительного диска 5000 об/мин прокаленный при 500^оС продукт имеет удельную поверхность 260 м²/г, насыпную плотность 0,3 г/см³, объем пор 1,6 см³/г и на 90% состоит из частиц диаметром 80-100 мк. Катализатор, приготовленный на таком силикагеле-носителе, имеет активность 117 г/г кат.ч.
Предлагаемый способ позволяет с хорошей воспроизводимостью получать силикагель, по своим свойствам удовлетворяющий требованиям, предъявляемым к силикагелю-носителю катализаторов газофазной полимеризации, а именно: продукт имеет развитую поверхность, более 200 м²/г, обладает широкопористой структурой с общим объемом пор более 1 см³/г, имеет насыпную плотность 0,3-0,4 г/см³ и заданный размер частиц 0,1 0,05 мм.
Предлагаемый способ прост в технологическом отношении благодаря исключению таких трудоемких операций, как формование, отмывка гранул и длительных стадий, как вызревание и сушки (см.прототип). При этом практически отсутствуют стоки.