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Verfahren zum Fraktionieren von mikroporösen festen Teilchen Die Erfindung
bezieht sich auf die Trennung von mikroporösen festen Teilchen in Fraktionen mit
verschiedenen Eigenschaften durch die Anwendung von Verteilungsflüssigkeiten und
betrifft insbesondere die Auftrennung von mikroporösen Katalysatörteilchen in Fraktionen
mit unterschiedlicher Verteilung der Porengröße.
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Die Trennung des Bleiglanzes von Quarz, des Kohlenstaubs von Schiefer
und anderer solcher Gemische mittels einer Verteilungsflüssigkeit nach dem Sink-Schwimm-Verfahren,
das oft als Trennung mittels Schwereflüssigkeiten bezeichnet wird, ist bekannt und
bereits weitgehend verwendet worden. Hierbei wird die Trennung auf Grund der unterschiedlichen
Dichte des Materials, aus dem die einzelnen Teilchen bestehen, erreicht. Die Teilchen
sind im allgemeinen nicht porös, und falls eine Porasität vorhanden sein sollte,
so hat diese keinen Einfluß auf die Trennung. Wenn die Stoffe, aus denen die Teilchen
bestehen, die gleiche Dichte besitzen, so versagt jedoch diese Methode.
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Teilchen mit der gleichen oder nahezu der. gleichen Dichte können
jedoch in Fraktionen mit verschiedenen Eigenschaften getrennt werden, wenn die Teilchen
unterschiedliche mikroporöse Strukturen aufweisen. Diese Auftrennung oder Fraktionierung
ist häufig von praktischem Wert. So .ist es möglich, gewisse Stoffgemische zu trennen.,
die in anderer Weise nicht aufgetrennt werden können, indem man den Teilchen eine
mikroporöse Eigenschaft verleiht und sie dann auf Grund der Unterschiede in der
Oberflächengröße in Fraktionen unterteilt.
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Es ist auch bekannt, daß mikroporöse Teilchen, selbst wenn sie- die
gleiche Dichte, erreichbare
Oberfläche und Porosität aufweisen,
auf Grund der verschiedenen Sorptionsgeschwin.digkeiten in Fraktionen mit verschiedenen
Eigenschaften aufgetrennt werden können. Die unterschiedlichen Sorption.sgeschwindigkeiten,
auf denen diese Trennung basiert, beruhen auf Rissen oder Brüchen, die mit den üblichen
physikalischen Messungen nicht bestimmt oder ermittelt werden können.
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Wenn diese Trennverfahren auch für die Trennung verschiedener Gemische
auf zahlreichen Gebieten von Bedeutung sind, so spielen sie doch bei der Trennung
von mikroporösen Kontaktmitteln, wie Katalysatoren, Absorbiermitteln oder Au:stauscherkörpern,
eine besonders wichtige Rolle.
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Die USA.-Patentschrift a 430 oz5 beschreibt ein katalytisches Krackverfahren,
bei welchem ein sogenannter Gleichgewichtskrackkatalysator, der aus einem Gemisch
von Teilchen mit im wesentlichen der gleichen Materialdichte, jedoch verschiedenen
katalytischen Wirksamkeit-en besteht, kontinuierlich in mehr oder weniger aktive
Fraktionen durch einen elektrostatischen Trennvorgang, der auf Unterschieden in
der Gräße der Oberfläche beruht, aufgetrennt werden kann.
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Die Trennung eines Katalysators auf Grund der Unterschiede in dem
Porenvolumen, d. h. in der Porosität, unter Verwendung einer Sink-Schwimm-Flüssigkeit,
ist in der USA.-Patentschrift 2 631968
beschrieben. Die frischen Katalysatorteilchen,
die dem Krackverfahren zugeführt werden, sind im wesentlichen alle gleich. Sie haben
alle die gleiche Materialdichte und ein hohes, praktisch einheitliches Porenvolumen
sowie eine große Oberfläche von mehreren hundert Quadratmetern je Gramm. Während
der Verwendung in dem Verfahren bleibt die Materialdichte im wesentlichen unverändert,
jedoch die Teilchen schrumpfen in ihrer Größe etwas ein, Infolgedessen nimmt die
scheinbare Dichte der Teilchen im Laufe der Zeit der Verwendung zu. Da der .Katalysator
während des Gebrauchs kontinuierlich .mit frischem Katalysator .ergänzt wird, besteht
der Katalysator in dem katalytischen Spaltreaktor aus einem Gemisch von relativ
frischen, weniger dichten und stärker aktiven Teilchen einerseits und älteren, dichteren
und weniger aktiven Teilchen andererseits. Da die Schrumpfung der Teilchen, die
zu einer erhöhten Teilchendichte führt, das Porenvolumen verringert, ist zu erkennen,
daß die Trennung auf Grund der Unterschiede in dem Porenvolumen eintritt.
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Wenn das Teilchengemisch einfach in einer Verteilungsflüssigkeit,
die #.i die Poren eindringt, suspendiert wird, würde die Trennung auf Grund der
Materialdichte erfolgen. Da jedoch die Materialdichte die gleiche ist. so würde
keine Trennung zu erwarten sein. In der Praxis jedoch ist festzustellen, daß einige
der Poren während des Schrumpfens geschlossen werden und diese verschlossenen Poren
die Teilchen so verändern, als ob sie eine etwas geringere Materialdichte besäßen.
Wenn infolgedessen eine Verteilungsflüssigkeit mit geeigneter Dichte gewählt wird,
so schwimmt eine kleine Fraktion der Teilchen mit höher Teilchendichte, jedoch der
etwas niederen scheinbaren Materialdichte obenauf, während die Teilchen, welche
die niedrigere Teilchendichte aufweisen, absinken. Die Trennung von Teilchen mit
offenen Poren von Teilchen mit geschlossenen Poren kann daher durchgeführt werden.
Wenn man andererseits aber eine Verteilungsflüssigkeit wählt, die nicht in die Poren
eindringt und diese anfüllt, oder wenn die Teilchen vorbehandelt werden, um zu verhindern,
daß die Verteilungsflüssigkeit in die Poren eindringt, so kann eine Trennung auf
Grund der Unterschiede in der Teilchendichte oder, mit anderen Worten, auf Grund
der Unterschiede des Porenvolumens insgesamt erreicht werden.
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Eine geeignete Abänderung der Sink-Schwimm-Methode, wie sie z. B.
für die Trennung eines Gleich.gewichtskrackkatalysators angewendet wird, ist in
der britischen Patentschrift 648 717 beschrieben. Bei diesem Verfahren werden die
Poren der Teilchen zuerst vollständig mit einer leichten Flüssigkeit, wie Wasser,
angefüllt, worauf die Trennung mit Hilfe einer zweiten dichteren Verteilungsflüssigkeit,
die sich nicht mit dem Wasser vermischt, durchgeführt wird. Dies ist ein üblicher
Weg, um die Poren gegen das Eindringen der Verteilungsflüssigkeit zu schützen. Bei
diesem Verfahren, findet die Trennung ebenso wie bei der vorhin beschriebenen Methode
auf Grund der scheinbaren Dichte der Teilchen oder, mit anderen Worten, auf Grund
der Unterschiede des Porenvolumens insgesamt statt.
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Es wurde nun überraschend gefunden, daß man durch Verändern der Methode
solche Gemische von Teilchen mit gleicher Materialdichte nicht auf Grund der Unterschiede
in dem Porenvolumen oder der Oberflächengröße, sondern auf Grund von Unterschieden
in der Verteilung der Porengröße der Teilchen, d: h. auf Grund der mittleren Porendurchmesser
in den Teilchen, -in Fraktionen auftrennen kann. Es wird einleuchten, daß zwei Teilchen
mit der gleichen Materialdichte und .dem gleichen gesamten Porenvolumen und daher
auch der gleichenTeilchendichte ein Porenvolumen aufweisen können, das sich aus
Poren stark verschiedener Größe zusammensetzt. Die mittlere Porengröße, als mittlerer
Porendurchmesser ausgedrückt, beeinflußt die Erreichbarkeit der Oberfläche für Moleküle
verschiedener Größe und ist daher eine wichtige Eigenschaft dieser Kontaktmittel.
Es wird daher einleuchten, daß ein Verfahren., das die Auftrennung von Gemischen
solcher Teilchen mit gleicher Materialdichte in Fraktionen, die relativ kleine Poren
einerseits und relativ großen Porendurchmesser andererseits aufweisen, von Wert
ist. Dieses Trennungsverfahren ist grundsätzlich verschieden von der Trennung in
Fraktionen auf Grund der. scheinbaren Dichte oder auf Grund der Oberflächenverhältnisse.
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Gemäß der Erfindung werden die mikroporösen festen Teilchen, welche
zwar die gleiche oder im wesentlichen die gleiche Materialdichte, aber unterschiedliche
Porenstrukturen besitzen, auf Grund der Unterschiede in der mittleren Größe der
Poren,
d.li. auf Grund des mittleren Porendurchmessers, in Fraktionen
aufgetrennt. Diese Trennung ist von der Tatsache abhängig, daß die Dampfdruckwerte
von Flüssigkeiten in benetzten kapillaren Hohlräumen erniedrigt sind. Wenn man eine
Flüssigkeit, welche die festen Teile benetzt, zu diesen in einer geringen, für die
Füllung aller Poren unzureichenden Menge liefert, so dringt die Flüssigkeit vorzugsweise
in die kleinsten Poren ein und erst dann, wenn noch mehr Flüssigkeit hinzugefügt
wird, füllen sich die größeren Poren, bis schließlich sämtliche Poren angefüllt
sind. Während dieser Folge von Schritten nimmt der Dampfdruck des Gemisches zu,
bis, wenn sämtliche Poren gefüllt sind, der Dampfdruck dem der reinen Flüssigkeit
entspricht. Wenn die teilweise gesättigten Teilchen dann in eine Verteilungsflüssigkeit
mit geeigneter Dichte gegeben werden, so trennen sich die Teilchen in zwei Fraktionen,
von denen eine die Neigung besitzt, zu schwimmen und die andere dazu neigt, herunterzusinken.
Die Richtung, welche die Teilchen nehmen, hängt von der Dichte der Flüssigkeit ab,
die verwendet wurde, um die Poren teilweise zu sättigen. Wenn diese Flüssigkeit
leichter als die Verteilungsflüssigkeit ist, so besteht die Fraktion, welche zum
Schwimmen neigt, aus den Teilchen mit dem kleinsten mittleren Porendurchniesser.
Wenn dagegen diese Flüssigkeit schwerer als die Verteilungsflüssigkeit ist, so neigen
die Teilchen mit dem größeren mittleren Porendurchmesser zum Schwimmen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Fraktionieren von Gemischen von
Teilchen aus mikroporösen Feststoffen, welche die gleiche oder praktisch die gleiche
Materialdichte, jedoch verschiedene Porengrößenverteilung aufweisen, in Fraktionen,
bei denen die Porenvolumina hauptsächlich aus kleineren bzw. größeren Poren bestehen,
besteht aus folgenden Schritten: Erstens Zugeben einer ersten Penetzungsflüssigkeit
zu dem Teilchengemisch in .einer Menge, die nicht ausreicht, um sämtliche Poren
zu füllen, wodurch diese Flüssigkeit selektiv in die kleineren Poren aufgenommen
wird; zweitens Bringen der erhaltenen teilweise gesättigten Teilchen in eine zweite
Flüssigkeit mit einer genügend hohen Dichte, uni einen Teil dieser Teilchen schwimmen
zu lassen, und drittens Abtrennen der schwimmenden Teilchen, die aus einer Fraktion
des ursprünglichen Gemisches bestehen, bei denen sich das Porenvolumen zu einem
größeren Anteil aus. Poren mit unterschiedlichem mittlerem Durchmesser als in der
restlichen nicht schwimmenden Fraktion zusammensetzt.
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Die vorliegende Erfindung eignet sich für die Trennung jedes besonderen
festen Materials, das aus Teilchen besteht, die kleine Poren verschiedener mittlerer
Größe und gleiche Materialdichte aufweisen und chemisch genügend inert sind, um
die Trennung ohne eine merkbare Reaktion oder ein merkliches Inlösunggehen zu erlauben.
Das Verfahren ist daher sehr geeignet, um verschiedene feste mikroporöse Katalysatoren,
z.B. Krackkatalysatoren, sowie Absorbiermittel, z. B. Silicagel, u. dgl., aufzutrennen.
Mit dein Ausdruck »mikroporös« ist gemeint, daß bei den Teilchen ein beträchtliches
Porenvolumen, z. B. mindestens o,i ccm/g, aus Mikroporen besteht. Die Poren solcher
Stoffe, wie aktivierte Kohle, Silicagel, aktiviertes Aluminiumoxyd sowie Krachkatalysatoren
aus Silica Aluminiuanoxyd, Silica-llagnesiumoxyd, Silica Aluminiumoxyd-Zircoiliulnoxyd,
Silica-Aluminiu.moxyd-Boroxyd, Alum-iniumoxyd-Boroxyd oder Aluminiumchlorid Aluminiumoxyd,
besitzen einen mittleren Durchmesser von etwa io bis d.oo Ängströmeinheiten. Stoffe
wie Diatomeenerde, gewisse keramische Substanzen u. dgl. können einen mittleren
Porendurchmesser bis zu einer Größe von etwa 3000 Ängström besitzen.
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Wenn die chemische Zusammensetzung der Teilchen die gleiche ist, so
besitzen sie auch hilisichtlich des Aufbaus die gleiche Dichte. Diese Materialdichte
ist die gewöhnlich in den Häildbiichern angegebene Dichte und bezieht sich auf die
reine, nicht poröse Festsubstanz, aus der die Teilchenzellwände aufgebaut sind.
Die Materialdichte von Siliciuinoxyd (Quarz) und Aluminiumoxyd (Gibbsit) beträgt
z. h. 2,65i bzw. 2,d23. Es ist jedoch nicht unbedingt nötig, daß die Materialdichtewerte
der Teilchen völlig deich sind. jedoch sollen diese Dichtewerte des Teilchenmaterials
genügend- begrenzt sein, damit die Porosität und die Unterschiede in dem durchschnittlichen
Porendurchmesser sich auch auswirken können, d. h., der Unterschied in der Materialdichte
darf nicht die Unterschiede in der Dichte der Teilchen als solche überdecken, wenn
die kleineren Polen selektiv mit Flüssigkeit angefüllt sind. Eine mäßige Trennung
kann im allgemeinen dann noch erreicht werden, wenn die Dichtwerte des Materials
bis zu etwa o,i g/cm3 schwanken. Eist auf diese Weise auch möglich, die Trennung
bei Teilchen mit verschiedener chemischer Zusammensetzung durchzuführen. Krackkatalysatoren,
die z. B. Boroxyd enthalten, verlieren im allgemeinen während des Gebrauchs auf
Grund einer Verdampfung etwas Boroxyd. Die durch diesen Verlust eintretenden Änderungen
in der Materialdichte sind jedoch nicht groß genug, um die praktische Trennung auf
Grund des mittleren Porendurchmessers zu verhindern. Man kann auch Krackkatalysatorgemische
aus synthetischem Silica-Aluminiumoxyd und aktiviertem Tonkatalysator auf Grund
des mittleren Porendurchmessers trennen.
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Die zum partiellen Sättigen der Poren des Teilchengemisches verwendete
Flüssigkeit kann jede Flüssigkeit sein. die man in üblicher Weise handhaben kann.
die die Teilchen benetzt und die mit diesen nicht reagiert oder sie gar auflöst.
Die gewählte Flüssigkeit hat vorzugsweise eine geringere Dichte als die zu verwendende
Verteilungsflüssigkeit und ist mit letzterer vorzugsweise nicht mischbar. Für die
meisten Verwendungszwecke stellt Wasser die bevorzugte Flüssigkeit dar.
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Es wird einleuchten. daß bei dem vorliegenden Verfahren die Aufspaltung
in die einzelnen Fraktionen von der Menge der angewendeten ersten
Flüssigkeit,
z. B. des Wassers, abhängt und daß es wesentlich. ist, daß diese Menge so begrenzt
wird, daß nur ein Teil der Poren sich damit anfüllt. Wenn sämtliche Poren gefüllt
sind, tritt die Trennung eher auf Grund des gesamten- Porenvolumens als auf Grund
des mittleren Porendurchmessers ein, was eine ganz andere Art der Fraktionierung
bedeutet. Wenn man nur eine geringe Menge der ersten Flüssigkeit verwendet, so werden
nur die Teilchen, deren Porenvolumen beinahe vollständig aus sehr kleinen Poren
besteht, zum Schwimmen neigen. Wenn aber von der ersten Flüssigkeit mehr verwendet
wird, so enthält die schwimmende Fraktion auch Teilchen, welche einen größeren mittleren
Porendurchmesser besitzen. Im allgemeinen wird die beste Auftrennung dann erreicht,
wenn die Menge der ersten Flüssigkeit etwa ao bis 8o % der Flüssigkeitsmenge beträgt,
die für eine vollständige Füllung sämtlicher Poren notwendig wäre.
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Das Wasser oder andere erste Flüssigkeiten können auf verschiedene
Weise eingebracht werden. Ein geeignetes Verfahren besteht darin, daß man die gewünschte
berechnete Menge zu den Teilchen hinzugibt und dann das Material kräftig durchmischt,
so daß sich ein Gleichgewicht in der Verteilung der Flüssigkeit in den Poren bildet.
Andererseits kann man auch die Flüssigkeit in einer Menge hinzugeben, die ausreicht,
um mindestens sämtliche Poren zu füllen, worauf man dann die Flüssigkeit vorzugsweise
unter Rühren langsam aus dem Gemisch verdampfen läßt, bis die Flüssigkeit nur in
den kleineren Poren zurückgeblieben ist und der Dampfdruck der Flüssigkeit den gewünschten,
dem mittleren Porendurchmesser entsprechenden Wert erreicht hat. In beiden Fällen
ist es angebracht, das Gemisch einige Zeit lagern zu lassen, z. B. z Stunde oder
länger, damit das Gleichgewicht in der Verteilung der Flüssigkeit sicher eintritt.
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Nachdem die Poren bis zu der ,gewünschten mittleren Größe mit der
ersten Flüssigkeit angefüllt worden sind, werden die Teilchen zu einer Verteilungsflüssigkeit
mit geeigneter Dichte gegeben, um die Fraktionierung herbeizuführen. Wenn die Verteilungsflüssigkeit,
die in die restlichen großen Poren eindringt und diese anfüllt, eine höhere Dichte
als die erste Flüssigkeit aufweist, so üben diese größeren Poren keinen Auftrieb
mehr aus, und die Teilchen mit dem größeren mittleren Porendurchmesser sinken daher
ab, während die Teilchen mit den kleineren Poren durch die leichtere, die kleineren
Poren selektiv anfüllende Flüssigkeit schwimmend gehalten werden.
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Die Verteilungsflüssigkeit kann aus irgendeiner Flüssigkeit oder aus
einem Gemisch verschiedener Verteilungsflüssigkeiten, die gewöhnlich für die Trennung
von Mineralien mit verschiedener Dichte verwendet werden, bestehen. Die Dichte der
Verteilungsflüssigkeit kann man genau auf den gewünschten Wert einstellen, indem
man zwei oder mehrere Flüssigkeiten wählt, zwischen denen die gewünschte Dichte
liegt und die man dann in den geeigneten Verhältnissen mischt. Kohlenwasser-Stoffe
und ihre halogenierten Derivate werden im allgemeinen verwendet, jedoch können auch
andere Verteilungsflüssigkeiten Verwendung finden. Es ist auch möglich, Flüssigkeiten
zu verwenden, die mit sehr feinen Pulvern, z. B. Bariumsulfat mit 0,4 Mi= kron Durchmesser,
Bleisulfid usw., schwer gemacht wurden.
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Wenn auch das Verfahren außerordentlich geeignet ist, um Teilchen,
deren Poren alle sehr klein sind, von solchen Teilchen zu trennen, deren Poren größer
sind, wobei die anderen physikalischen Eigenschaften praktisch die gleichen sein
sollen, so werden solche Teilchengemische doch im allgemeinen nicht vorkommen. Im
gewöhnlichen Fall werden nämlich alle Teilchen wenigstens einige Poren besitzen,
die eine unterschiedliche Größe aufweisen. Daher wird die erste Flüssigkeit, z.
B. das Wasser, in sämtlichen Teilchen im Verhältnis zu der Anzahl der in den Teilchen
vorhandenen feineren Poren verteilt werden. Wenn daher irgendeine bestimmte Menge
der ersten Flüssigkeit Verwendung findet, z. B. eine etwa 5o o/o des gesamten Porenvolumens
entsprechende Menge, so wird sie selektiv von den Poren unterhalb eines gegebenen
Durchmessers, z. B. 5o Angström, absorbiert. Wenn das Gemisch dann durch Zugabe
zu getrennten Anteilen von Verteilungsflüssigkeiten mit steigender Dichte fraktioniert
wird, so kann es .in eine Reihe von Fraktionen aufgetrennt werden. Das Porenvolumen
der ersten leichteren Fraktion wird fast vollständig, z. B. zu 95 %, aus Poren mit
einem Durchmesser von 5o Angström oder weniger bestehen, während bei der zweiten
Fraktion 9o °/o der Poren, bei der dritten 85 % der Poren usw. diesen Durchmesser
aufweisen werden. Die schwereren Fraktionen werden hierbei aus Teilchen bestehen,
die immer weniger Poren mit Durchmesser von 5o Angström oder darunter besitzen.
Es ist daher nicht nur möglich, die gewünschte maximale Porengröße, auf welche die
Fraktionierung sich gründen soll, z. B. 50 Ängström, durch Kontrolle der
Menge der ersten Flüssigkeit zu wählen, sondern es ist ebenso möglich, die gewünschte
Reinheit der einzelnen Fraktionen durch Einstellen der Dichte der Verteilungsflüssigkeit
zu wählen, damit irgendein gewünschter Prozentsatz der gesamten Teilchen als leichtere,
schwimmende Fraktion abgetrennt wird.
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Die Suspension der Mischung von Teilchen, deren engere Poren mit der
ersten Flüssigkeit selektiv und deren restliche Poren mit der Verteilungsflüssigkeit
angefüllt sind, kann nun in eine Kolonne eingebracht werden, die mit Vorrichtungen
für getrenntes Abziehen versehen ist, wodurch man z. B. die schwimmenden Teilchen
am oberen Ende abrahmen und die abgesunkenen Teilchen am Boden abführen kann. Andererseits
kann die Trennung auch dadurch erreicht werden, daß man -die Suspension durch eine
geeignete Zentrifuge laufen läßt. Auch kann man die Trennung durch ein Hindurchpumpen
der Suspension durch einen Hydrozyklon, z.B. einen Separator der Art, wie er unter
dem Handelsnamen »Hydroclon« bekannt .ist und
der dem üblichen Zyklonstaubabscheider
entspricht, jedoch für die Behandlung von Flüssigkeiten an Stelle von Gasen bestimmt
ist, erreichen.. Bei Verwendung einer Zentrifuge kann die Trennung kontinuierlich
durchgeführt werden.
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Das erfindungsgemäße Fraktionierverfahren soll in dem folgenden Beispiel
erläutert werden, das auch die grundlegenden Unterschiede zwischen diesem Verfahren
und den älteren Verfahren, welche die Trennung vielmehr auf Grund des Porenvolumens
als auf Grund des mittleren Porendurchmessers erreichen, deutlich macht.
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Beispiel In diesem Beispiel werden die Trennverfahren bei der Fraktionierung
eines sogen.annten synthetischen Gleichgewichtskrackkatalysators aus Silica-Aluminiumoxyd'
angewendet. Dieser Katalysator wurde in Form eines feinen Pulvers bei einem Krackvorgang
verwendet, wobei die Aktivität des Katalysators durch Ergänzung mit frischem Katalysator
praktisch konstant gehalten wurde. Der Katalysator bestand daher aus Teilchen, die
sowohl verschiedene Größen als auch infolge des unterschiedlichen Porenvolumens
verschiedene scheinbare Teilchendichten .sowie Porengrößenverteilung aufwiesen.
Die Eigenschaften dieses Gleichgewichtskatalysators waren folgende:
| Oberfläche . . . . . . . . . . . . . . 98,o qm/g |
| Kohlenstoffgehalt ........ 0,28'0/0 |
| Porenvolumen . . . . . . . .. . 0,301 cm3/g |
| mittlerer Porenradius . . . . 6a Angström |
| mittlere Teilchendichte . . . 1,34 g/cm3 |
| mittlere Materialdichte . . . 2,34 g/cm3 |
Wasser wurde als erste Flüssigkeit und Gemische aus Kohlenstofftetrachlorid und
Äthylend-ibromid als Verteilungsflüssigkeiten verwendet. Die Verteilungsflüssigkeiten
wurden zuerst noch mit Wasser gesättigt. Bei der Durchführung der Trennungen wurde
der Katalysator in einer Verteilungsflüssigkeit mit bekannter Dichte suspendiert,
und die erhaltene leichtere, schwimmende Fraktion wurde in einer festen Korbzentrifuge
abgetrennt. Die .schwerere, nach unten gesunkene Fraktion wurde dann in einer zweiten
Verteilungsflüssigkeit mit etwas höherer Dichte erneut suspendiert und die Trennung
wiederholt, so daß eine zweite schwimmende Fraktion erhalten wurde. Dieses Verfahren
wurde öfters -wiederholt. Dann wurden die Eigenschaften der getrennt erhaltenen
schwimmenden Fraktionen bestimmt.
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In einem Fall wurde die Trennung nach dem Prinzip der Erfindung auf
Grundlage des mittleren Porendurchmessers durchgeführt. In diesem Fall betrug die
zugefügte Wassermenge etwa 59'% der zur Füllung sämtlicher Poren notwendigen Menge,
wobei das Wasser zu dem trockenen pulverförmigen Katalysator hinzugefügt und das
Gemisch .in einem geschlossenen Gefäß über Nacht kräftig durchgemischt wurde, damit
das Wasser selektiv in die kleineren Poren einwandern konnte. Die Trennung wurde
dann, wie soeben beschrieben, durchgeführt. In Fig. i der beigefügten Zeichnungen
zeigt Kurve A den mittleren Porendurchmesser der verschiedenen Fraktionen in Angströmeinheiten
auf der Ordinatenachse aufgetragen, bezogen auf die an der Abszissenachse aufgetragenen
Gewichtsprozente des. schwimmenden Materials. Es ist zu erkennen, daß die erste
abgetrennte Fraktion einen Porendurchmesser von 96 Angström aufwies und daß der
mittlere Porendurchmesser der schwimmenden Fraktionen in dem Maße stetig zunahm,
wie die Menge an schwimmendem Material durch Erhöhung der Dichte der Verteilungsflüssigkeit
vergrößert wurde.
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In einem zweiten Fall wurde die Trennung auf Grund des Porenvolumens,
d. h. der Porosität, nach einem Verfahren des Standes der Technik durchgeführt.
In diesem Falle wurden sämtliche Poren mit Wasser gefüllt, :in. welchem Zustand
der Katalysator 25,4% Wasser enthielt. Dann wurde die Trennung wie oben mittels
Verteilungsflüssigkeiten zunehmender Dichte durchgeführt. Der durchschnittliche
Porendurchmesser der Fraktionen ist als Funktion des prozentualen Gewichtsanteiles
des in diesem Falle schwimmenden Materials in dem Diagramm der Fig. i als Linie
B gezeigt. Man kann klar erkennen, daß in diesem Fall die Trennung nicht auf Grund
des mittleren Porendurchmessers erfolgte.
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Der grundlegende Unterschied zwischen den beiden Verfahrensweisen
ist auch dem Diagramm der Fig.2 deutlich zu entnehmen, bei dem die Porenvolumina
auf der Ordinatenachse in cm3/g aufgetragen sind und als Funktion der auf der Abszissenachse
aufgetragenen Gewichtsprozente des schwimmenden Materials gezeigt werden. Aus dem
Verlauf der Kurve B, welche die Porenvolumina der nach dem bekannten Verfahren erhaltenen
Fraktionen zeigt, ist klar zu entnehmen, daß in diesem Fall die Trennung nur auf
Grund des Porenvolumens oder, mit anderen Worten, auf Grund der Teilchendichte eintrat.
Daß das Verfahren gemäß der Erfindung nicht auf Grund des Porenvolumens erfolgte,
kann der Kurve A deutlich entnommen werden. Diese zeigt das Porenvolumen der schwimmenden
Fraktionen als Funktion des Gewichtsprozentanteils des schwimmenden Materials.