Способ получения сферических частиц двуокиси кремния

О П И С А Н И Е.ИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ т Союз Соаетскик Социалистических Республик(5М. Кл,3 С 01 В 33/12 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(088.8) ИностранцыМартинус Ян Лодевиик Ван Бэм(Нидерланды)и Найджел Вагстафф(Великобритания)(72) Авторы изобретения Иностранная фирма"Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б. В." (Нидерланды)(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ ДВУОКИСИ КРЕМНИЯ1Изобретение относится к области производства двуокиси кремния, в частности к способам получения ее в виде сферических частиц, применяемых в качестве катализаторов или их но сителей, адсорбентов, сушильных агентов и ионообменников.Известно получение частиц двуокиси кремния из силиката щелочного металла путем его осаждения кислотой с 10 последующей сушкой полученного осадка 1) .Известный процесс позволяет получить порошкообразную двуокись кремния различной дисперсности благодаря ва риации температуры, времени, рН и других условий осаждения.Известен способ полученкя сферических частиц двуокиси кремния путем смешивания растворов силиката щелоч ного металла и минеральной кислоты, превращения получаемого гидрозоля в капельный вид, желатинизации капелек в несмешиваемои с водой жидкости с получением гидрогельных частиц, 25 удаления из этих частиц щелочного металла, сушки их и прокаливания )2 .Известный способоднако,не позволяет получить продукт с высокой прочностью на раздавливание (более30 12 кгс/см) и достаточной водостойкости.Целью изобретения является повышение водостойкости и прочности на раздавливание в насыпном виде сферических частиц двуокиси кремния.Поставленная цель достигается описываемым способом получения сферических частиц двуокиси кремния путем смешивания водных растворов силиката щелочного металла и минеральной кислоты, превращения полученного гидрозоля в капельный вид, желатинизации капелек в несмешиваемой с водой жидкости, выпаривания из полученных частиц гидрозоля по меньшей мере 25 воды, удаления из высушенных частиц гидрогеля щелочного металла и с Последующей их дополнительной сушкой и прокаливанием. Отличие данного способа состоит в том, что частицы гидрогеля перед удалением из них щелочного металла подвергают дополнительной сушке. Технология осуществления способа по изобретению состоит в следующем. Смешивают водный раствор силиката щелочного металла, например натрия,с водным раствором минеральной кислоты, например серной, путем подачи ихпорознь в смесительную камеру, Смесьперемешивают и образовавшийся гидро-золь желатинизируют в жидкости, которая не смешивается с водой, Этотпроцесс осуществляют, например, путем выпускания гидрозоля через маленькое отверстие в дне смесительнойкамеры в верхнюю часть вертикальнойтрубки, наполненной минеральным маслом. Желатиниэация при этом происходит при опускании капелек гидроэолявниз через масло. На дне трубки сфе 4рические частицы гидрогеля попадаютв воду, отделяются от. воды, например,фильтрованием, промываются, а затемподвергаются стадии удаления воды,которую можно проводить в том же масле, где происходит желатиниэация.Удаление воды из сферических частиц возможно различными способами,например: гоа) нагревом частиц гидрогеля до100 С при пониженном давлении;б) нагревом частиц гидрогеля дотемпературы выше 100 С в потокевоздуха, 25в) нагревом частиц гидрогеля дотемпературы около 100 С при пониженном давлении с последующим нагревомо,частиц до температуры около 500 Сн потоке воздуха; ЗОг) нагревом частиц гидрогеля дотемпературы ныл:е 100 С в автоклаве поддавлением,е) нагревом частиц гидрогеля н потоке воздуха или пара,35После удаления путем испарения поменьшей мере 25 воды, содержащейсяв частицах гидрогеля, уменьшают содержание щелочного металла в частицахгидрогеля в воднои среде до значенийменее 1 вес.Ь,в расчете на сухое вещество, Удаление щелочного металламожет быть легко осуществлено путемобработки частиц гидрогеля воднымраствором нитрата аммония до достижения требуемого содеркания щелочногометалла.В заключении частицы гидрогеля высушивают и прокаливают, например, путем нагрева частиц в течение определенного времени до температуры 100200 и 450-550 С сдответственно.Согласно изобретению возможно введение в частицы двуокиси кремния наполнителя, например глинозема, с цельюувеличения пористости конечных частицдвуокиси кремнияр а также для снижения их стоимости. Введение наполнителя н частицы двуокиси кремния можетбыть легко осуществлено путем добавления наполнителя к водному растворусиликата щелочного металла и/или к 40водному раствору кислоты, смешениемкоторых получен гидрозоль. Примерамипригодных наполнителей являются каолин, монтмориллонит, бентонит, осажденные кремнеэемистые наполнители, 65 глины, цеолиты и аморфные осажденные алюмосиликатыПоскольку присутствие наполнителя в конечных частицах двуокиси кремния может в определенной мере снижать их прочность на раздавливание в насыпном ниде, то его количество нецелесообразно увеличивать более 25 в гидрозоле от содержания в нем двуокиси кремния.Данный способ позволяет таким образом повысить водостойкость сферических частиц двуокиси кремния в 2-3 раза по сравнению с известным продуктом и увеличить прочность их на раздавливание до максимального значения, которое может быть измерено существующими методами определения этой характеристики.П р и м е р 1. Водный раствор натриевого жидкого стекла, содержащий 12 вес. % 5 Ог, с молярным соотношением Наг О/500,3 длительно перемешивают в смесительной камере с водным 1,2 н. раствором серной кислоты при объемном отношении раствор кислоты: раствор жидкого стекла 0,75. Смесь оставляют на несколько секунд в смесительной камере, после чего полученный гидрозоль превращают в капельки, которые подают в вертикальную цилиндрическую трубку длиной 1,8 м, наполщ:иную парафиновым маслом с температурой 25 ОС и осуществляют при падении в трубке их желатиниэацию. Образующиеся сферические частицы гидро- геля на дне трубки подают при падении их в воду с температурой 25 С, из которой их отделяют фильтрованием, затем промывают водойПолученные частицы гидрогеля анализируют на содеркание влаги путем их нагревания в течение 3 ч от комО натной температуры до 600 С.Часть полученных частиц с содержа 1- нием влаги 90 вес.Ъ далее сушат в те- чение 2 ч при 100 ОС и пониженном давлении до снижения в них влаги до 18 вес.В, после этого частицы обрабатывают водным раствором нитрата аммония, высушивают их в течение 2 ч при 100 С и прокаливают при 500 С в течение 3 ч. Полученные сферические частицы имеют водостойкость 95 и прочность на раэдавливание в насыпном виде более 16,7 кгс/см.гП р и м е р 2. Процесс осуществляют аналогично примеру 1, но при условии сушки частиц перед обработкой их нитратом аммония при 120 С в токе воздуха в течение 3 ч.Полученные сферические частицы имеют водостойкость 93% и прочность на раэдавливание более 16,7 кгс/смП р и м е р 3, Процесс осуществляют аналогично примеру 1, но при условии их аермообработки перед обра784751 Формула изобретения Составитель Л. РоманцеваРедактор 3. Ходакона Техред Н.Ковалева КорректорС. Шекмар Заказ 8590/66 Тираж 565 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патентф г. Ужгород, ул. Проектная, 4 боткой нитратом аммония путем сушкив течение 2 ч при 100 С и пониженномдавлении с последующим прокаливаниемов течение 3 ч при 500 С в потоке воздуха до снижения н них влаги до3 вес 5Свойства получаемых частиц аналогичны описанным н примере 1.П р и м е р 4, Процесс осуществляют по примеру 1, но при условииудаления из частиц воды путем их кон- ртактирования с парафиноным углеводным маслом в течение 6 ч при 150 Сдо содержания 12 нес. влаги.Полученные сферические частицыимеют нодостойкость 96 и прочностьна разданливание более 16,7 кгс/смП р и м е р 5. Процесс осуществляют по примеру 1, но при нагреваниичастиц в течение 4 ч в антоклаве при120 С под давлением до снижения нних воды до 60 вес. с последующей 20их обработкой гидратом окиси алюминияВодостойкость полученных сферических частиц - 98 и прочность нараздавлинание в насыпном виде - более 516,7 кгс/смПроцесс осуществляют по примеру1, но при условии введения в водныйраствор натриеного жидкого стекла12 г порошкового каолиноного наполнителя в расчете на 1 л раствора.Конечные сферические частицы имеютнодостойкость 91 и прочность на разданлинание более 15 кгс/смОптимальность предлагаемых условийполучения сферических частиц днуокимы кремния определяется следующимобоснонанием.При удалении воды из частиц гидрогеля перед снижением н них щелочногометалла по изобретению,например,до 67, но не путем выпаривания, илипри удалении воды выпариванием, нодо величины меньшей ("20),чем по изобретению, показатели нодостойкости,и прочности полученных "ферических частиц значительно ниже, чем частиц, полученных по изобретению и описанных в примерах,и составляет 43и 5 кгс/сь;,.50 и 8 кгс/смсоответственно.Высокая нодостойкость и прочность на раздавливание в насыпном виде предложенных сферических частиц двуокиси кремния значительно расширяют область ее применения в каталитической технике. Они могут применяться в качестве катализаторов в различных процессах химической и нефтеперерабатывающей промышленности, особенно в качестве носителей катализаторов при гидроде" металлизации тяжелых минеральных ма" сел и при эпоксидировании органической гидроперекисью ненасыщенных со" единений с этиленовой связью. Способ получения сферических частиц двуокиси кремния, включающий смешивание водных растворов силиката щелочного металла и минеральной кислоты, превращение полученного гидро- золя и капельный нид, желатиниэацию капелек в несмешинаемой с водой жидкости, удаление из полученных частиц гидрогеля щелочного металла, сушку их и прокаливание, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения нодостойкости и прочности на раэданлинание н насыпном виде целеного продукта, иэ частиц гидрогеля перед удалением иэ них щелочного металла выпаривают по меньшей мере 25 воды. Источники информации,принятые но внимание при экспертизе