JP2004123412A - Method for manufacturing zeolite microsphereic formed body - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、高収率のゼオライト微小球状成形体の製造方法に関する。
【０００２】
【発明の技術的背景】
ゼオライト（結晶性アルミノシリケート）は、吸着剤、触媒、触媒担体等として工業的に広く用いられている。通常、合成ゼオライトはサブミクロン〜数十ミクロンオーダーの粒子径を有する粒子として得られ、このため、多くの場合そのまま微粒粉体ゼオライトを使用することは少なく、多くの場合ペレット状、球状等に成形して用いられている。しかしながら、ゼオライト単独で成形することは困難である場合が多く、通常バインダー（結合材）を加えて成形されている。
【０００３】
ところで、ゼオライト成形体の大きさや形状は、使用目的、条件等によって適宜選択して用いられているが、ペレットではエッジが破損・摩耗して粉化することがあり、また均一に充填することが困難であったり、充填効率が低いなどの問題がある場合があった。
このため、球状の成形体の使用が望まれているが、充分な強度、摩耗性等を有するゼオライトの成形体を得ることが困難であった。特に、拡散性等に優れる微細なゼオライト成形体は、得ることが困難であったり、得られたとしても収率や生産能力が低い等、経済性に問題があった。
【０００４】
なお、従来、球状の微細ゼオライト成形体は、たとえばゼオライトを流動接触分解用触媒として用いる場合にゼオライトとカオリン等の粘土鉱物とバインダー等を分散させたスラリーを噴霧乾燥して得られる平均粒子径が概ね５０〜１００μｍの範囲にあり、２０μｍ〜１５０μｍの範囲に分布を有する球状粒子が知られていたが、このような方法では、非常に微細なものしか成形することができず、ミリメートルオーダーの比較的大きい球状粒を成形することは困難であった。
【０００５】
ゼオライトを用いたこのようなミリメートルオーダーの球状粒子の成型方法としては、特開平６−６４９１６号公報（特許文献１）に開示された方法が知られている。かかる公報には、ａ）ゼオライトと無機系バインダーとからなる造粒用核粒子を使用し、該核粒子を、転動造粒機にチャージし、これに、予め水分調整したｂ）ゼオライト微粉末と無機系バインダーとからなる造粒用微粉末を一定速度で供給し、核粒子に造粒用微粉末を、水を媒体として付着させて球状ゼオライト成形体を得る方法が開示されている。
【０００６】
しかしながら、この方法は、
１）核粒子として緻密なものを調製して用いる必要があり、
２）核粒子に対する製品粒子の大きさの比を大きくしすぎると粒度分布が広くなり、
３）このため分級すると収率が低下することがあった。
【０００７】
また、このように核粒子を使用する場合、
４）さらに、核粒子に対する製品粒子の大きさの比が小さいと所望の大きな粒子を得るためには、元々真球度に優れ、均一な粒度分布等を有し、本来球状ゼオライト成形体自体に要求される粒子径他の性能を有した核粒子を作ることが要求されるが、このような核粒子を得ること自体困難であった。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−６４９１６号公報
【０００９】
【発明の目的】
本発明は、機械的強度・耐摩耗性に優れ、均一な粒度分布を有するゼオライト微小球状成形体の製造方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【発明の概要】
本発明は、上記従来技術に伴う問題点を解決すべく鋭意検討した結果、ゼオライトとバインダーとしてのアルミナ微粒子とからなる粉体から特定のｐＨのスラリーを調製し、そして、押し出し成形後の球形化する際にペレットが互いに付着しない範囲の水分含有量に調整したのち、これを押し出し成形し、ついで球形機により造粒（マルメ）することによって、上記問題点を解消できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、下記の工程（ａ）〜工程（ｅ）からなることを特徴としている；
（ａ）ゼオライトとアルミナ微粒子とが分散し、ｐＨが３．５〜１１．５の範囲にあるスラリーを調製し、
（ｂ）水分含有量がＫ±４重量％の範囲にあるゼオライトとアルミナ微粒子との混合物粉体を調製し（但し、Ｋはゼオライトの種類によって異なり、バインダーの含有量が全固形分中の２〜４０重量％の範囲にあるときに押し出し成形可能な適性水分量を表す）、
（ｃ）混合物粉体を、径（Ｄ）が０．５〜５ｍｍの範囲にあるペレット状成形体に形成した後、
（ｄ）前記ペレット状成形体を球状成形体とし
（ｅ）ついで、乾燥および／または焼成する。
【００１２】
前記アルミナ微粒子源としてはアルミナゾルが好ましい。
前記工程（ａ）におけるアルミナ微粒子の含有量がＡｌ２Ｏ３として全固形分中に２〜４０重量％の範囲にあることが好ましい。
工程（ｂ）において、ゼオライトとアルミナ微粒子とが分散したスラリーを噴霧乾燥することで混合物粉体を調製することが好ましい。
【００１３】
前記工程（ｂ）において、あらかじめ（ａ）〜（ｅ）を経て得られたゼオライト微小球状成形体を粉砕して得た粉体を、全固形分中の含有量が２〜４０重量％の範囲となるように加えることが好ましい
工程（ｂ）において、さらに成形助剤を加えてもよい。
得られたゼオライト微小球状成形体の平均粒子径が０．５〜５ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【００１４】
【発明の具体的な説明】
以下、本発明に係るゼオライト微小球状成形体の製造方法について具体的に説明する。
本発明に係るゼオライト微小球状成形体の製造方法は、下記の工程（ａ）〜工程（ｅ）からなることを特徴としている。
（ａ）ゼオライトとアルミナ微粒子とが分散し、ｐＨが３．５〜１１．５の範囲にあるスラリーを調製し、
（ｂ）水分含有量がＫ±４重量％の範囲にあるゼオライトとアルミナ微粒子との混合物粉体を調製し（但し、Ｋはゼオライトの種類によって異なり、バインダーの含有量が全固形分中の２〜４０重量％の範囲にあるときに押し出し成形可能な適性水分量を表す）、
（ｃ）混合物粉体を、径（Ｄ）が０．５〜５ｍｍの範囲にあるペレット状成形体に形成した後、
（ｄ）前記ペレット状成形体を球状成形体とし
（ｅ）ついで、乾燥および／または焼成する。
［工程（ａ）］
ゼオライト
本発明に用いるゼオライトの種類としては特に制限はなく、通常吸着剤、触媒、触媒担体等として用いられるゼオライトを使用することができる。たとえば、Ａ型ゼオライト、フォージャサイト型ゼオライト（Ｘ型、Ｙ型ゼオライト）、Ｌ型ゼオライト、モルデナイト型ゼオライト、ＦＭＩ型ゼオライト（ＺＳＭ−５型ゼオライト）、β型ゼオライト等を用いることができる。
【００１５】
このようなゼオライトは、粒子径が０．０１〜３０μｍ、好ましくは０．１〜２０μｍの範囲にあることが好ましい。なお、粒子径が前記範囲にあれば凝集した粒子であっても用いることができるが、できるだけ分散させて用いることが好ましい。
また、前記ゼオライトは予め所望のカチオンにイオン交換されていてもよい。
【００１６】
なお、粒子径が０．０１μｍ未満のゼオライトは得ることが困難であり、ゼオライトの粒子径が３０μｍを越えると、ゼオライト自体の粒子強度や耐摩耗性が不充分となることがある。
アルミナ微粒子
本発明では、ゼオライト粒子間に存在して、成型時の可塑性を増して成形性を良くするために、また得られるゼオライト微小球状成形体の強度を高めるためにバインダーとしてアルミナ微粒子を用いる。
【００１７】
アルミナ微粒子としては、粒子径（ここでは繊維状の一次粒子の長さをいう）が概ね３〜１００ｎｍ、さらには５〜５０ｎｍの範囲にあることが好ましい。このとき、アルミナ微粒子としてはアルミナ微粒子が分散したゾルを用いることが好ましい。
スラリー
本発明では、前記ゼオライトとアルミナ微粒子とを水に分散させ、スラリーとする。
【００１８】
分散スラリーは、ｐＨが３．５〜１１．５、さらには４〜１１の範囲にあることが好ましい。
ゼオライトとアルミナ微粒子とが分散したスラリーのｐＨが３．５未満の場合は、ゼオライトの種類によってはゼオライトの結晶性を損なったり、得られるゼオライト微小球状成形体の細孔容積、特に細孔径が１００〜１０，０００ｎｍの細孔容積が小さく、このためゼオライトが充分有効に利用されないことがある。
【００１９】
ゼオライトとアルミナ微粒子とが分散したスラリーのｐＨが１１．５を越えると、得られるゼオライト微小球状成形体の強度や耐摩耗性が不充分となることがある。
ゼオライトとアルミナ微粒子とが分散したスラリーのｐＨが上記範囲にあると比較的大きな細孔径を有する細孔（メソポア）の細孔容積が大きく、このためゼオライトの性能を充分に発揮することができ、加えて細孔容積が大きいにも拘わらず充分な強度や耐摩耗性を有し、均一な粒径分布を有するゼオライト微小球状成形体が得られる。
【００２０】
ゼオライトとアルミナ微粒子とが分散したスラリーのｐＨを上記範囲に調整する方法としては、特に制限はなく従来公知の方法により調整することができる。たとえば、ゼオライトとアルミナ微粒子とが分散したスラリーにアルカリ水溶液を添加することによって調整することができる。このとき、アルカリとしてはアンモニア水溶液を用いることが好ましい。また、ゼオライト分散スラリーにアンモニア水を加え、これにアルミナ微粒子あるいはアルミナゾルを混合することによっても調整することができる。一方、アルミナゾルにアンモニア水を加えて、ゼオライトスラリーと混合する場合は、アルミナゾルがゲル化することがあり、このため強度や耐摩耗性に優れたゼオライト微小球状成形体が得られないことがある。
【００２１】
なお、通常のゼオライトと通常のアルミナ微粒子とが分散したスラリーのｐＨは通常３．５未満にあり、これを前記範囲のｐＨに調整しない場合は、比較的大きな細孔径の細孔（メソポア）の細孔容積が小さく、このためゼオライトの性能を充分に発揮することができず、またゼオライトの種類によってはゼオライトの結晶性を損なうためにゼオライトの性能を充分に発揮することができない場合がある。
［（ｂ）工程］
次にこうして調製されたスラリーから、水分含有量がＫ±４重量％の範囲にあるゼオライトとアルミナ微粒子との混合物粉体を調製する。但し、Ｋはゼオライトの種類によって異なり、バインダーの含有量が全固形分中の２〜４０重量％の範囲にあるときに押し出し成形可能な適性水分量を表す。水分含有量がＫ−４重量％未満の場合は、押し出し成形が困難であり、押し出し成形できたとしても、ついで造粒する際に容易に粉化することがある。水分含有量がＫ＋４重量％を越えると、押し出し成形されたペレットの長さが不均一であったり、長くなる傾向にあり、造粒工程で球状の粒子とすることが困難となり、このため後述するペレットの長さ（Ｌ）に切断する必要が生じる。また、ペレットが互いに付着して凝集した成形体となることがある。
【００２２】
上記した水分含有量は、Ｋ±４重量％、さらにはＫ±３重量％の範囲にあることが好ましい。
Ｋ値は、たとえばＡ型ゼオライトでは４７重量％、フォージャサイト型ゼオライト（Ｘ型、Ｙ型ゼオライト）では４６重量％、モルデナイト型ゼオライトでは４２重量％、ＦＭＩ型ゼオライト（ＺＳＭ−５型ゼオライト）では４１重量％、β型ゼオライトでは５２重量％である。
【００２３】
本発明では、水分含有量が上記した数値になるようにすれば、その水分調整方法は特に制限されるものではなく、たとえば、スラリーを乾燥し、必要に応じて水分調整してもよい。
本発明では、特に、スラリーを噴霧乾燥し、必要に応じて水分調整して得られた混合物粉体を用いることが好ましい。
【００２４】
噴霧乾燥に用いるスラリーの濃度は固形分として１〜４０重量％、さらには２〜３５重量％の範囲にあることが好ましい。
スラリーの濃度が固形分として１重量％未満の場合は、噴霧乾燥熱効率が低いだけでなく、後述する所望の粒子径の噴霧乾燥粉体が得られないことがある。
スラリーの濃度が固形分として４０重量％を越えると、スラリーの粘度が高くなり安定的に噴霧乾燥できないことがある。
【００２５】
また、ゼオライトとアルミナ微粒子との混合割合は、ゼオライトの種類や粒子径によっても異なるが、混合物中のアルミナ微粒子の含有量が固形分（Ａｌ２Ｏ３）として２〜４０重量％、さらには５〜３０重量％の範囲にあることが好ましい。
混合物中のアルミナ微粒子の含有量が固形分として２重量％未満の場合は、可塑性が不充分なために成形性が低下し、また最終的に得られるゼオライト微小球状成形体の機械的強度や耐摩耗性が不充分となることがある。
【００２６】
混合物中のアルミナ微粒子の含有量が固形分として４０重量％を越えると、最終的に得られるゼオライト微小球状成形体の触媒や吸着剤としての性能が不充分となることがある。
噴霧乾燥方法としては、平均粒子径が２０〜１５０μｍ、好ましくは３０〜１２０μｍの範囲にある粒子が得られれば特に制限はなく、従来公知の噴霧乾燥方法を採用することができる。なお、原料ゼオライト粉末の平均粒子径（Ｄ１）、噴霧乾燥して得られた粉体の平均粒子径（Ｄ２）の比（Ｄ２）／（Ｄ１）が５以下であることが好ましい。
【００２７】
たとえば、スラリーの固形分濃度によっても異なるが、通常７０〜５００℃の熱風気流中に、前記スラリーをディスクあるいはノズルを用いて噴霧する方法は好適に採用することができる。
噴霧乾燥して得た粒子の平均粒子径が２０μｍ未満の場合は、押し出し成形するために水分を加えて水分調整する際に噴霧乾燥して得た粒子が凝集し、均一な水分調整ができないためか押し出し成形が困難であったり、ついで造粒する際にペレットが互いに付着して凝集することがあり、均一な粒子径のゼオライト微小球状成形体が得られないことがある。
【００２８】
噴霧乾燥粒子の平均粒子径が１５０μｍを越えると、押し出し成型時の圧力を高くする必要があり、前記範囲の平均粒子径の粒子の場合と同程度の圧力で押し出し成形すると、得られるゼオライト微小球状成形体の強度や耐摩耗性が不充分となることがある。
本発明では、上記混合物粉体として、工程（ａ）〜（ｅ）で得られたゼオライト微小球状成形体を粉砕して（または粉砕したのち焼成して）得た粉末を混合物粉体と混合して使用してもよい。
【００２９】
この際、ゼオライト微小球状成形体粉砕物の平均粒子径が１０〜１００μｍ、さらには２０〜８０μｍの範囲にあることが好ましくを、このような粉体を全固形分（すなわち、ゼオライトおよびバインダー）中の含有量が２〜４０重量％、さらには５〜３０重量％の範囲となるように含んでいることが好ましい。
このような、ゼオライト微小球状成形体粉砕物の全固形分中の含有量が２重量％未満の場合は、粉砕物を混合する効果、すなわち（成形性の向上、最終的に得られるゼオライト微小球状成形体の強度、耐摩耗性の向上）が充分得られないことがある。ゼオライト微小球状成形体粉砕物の全固形分中の含有量が４０重量％を越えると、かえって押し出し成形が困難となったり、球状化する際に粉化する傾向がある。
【００３０】
また、ゼオライト微小球状成形体を粉砕して得た粉体の平均粒子径が１０μｍ未満の場合は、粉砕して得た粉体を混合する効果、すなわち（成形性の向上、ゼオライト微小球状成形体の強度、耐摩耗性の向上）が充分得られないことがある。
ゼオライト微小球状成形体を粉砕して得た粉体の平均粒子径が１００μｍを越えると、含有量にもよるが押し出し成形が困難となったり、球状化する際に粉化する傾向がある。
【００３１】
このような粉砕粉体は、前記混合スラリーを噴霧乾燥する際に、前記混合スラリーに上記重量範囲となるように混合してもよく、さらに噴霧乾燥した混合粉末に混合してもよい。
このような、工程（ｅ）で得られたゼオライト微小球状成形体を粉砕して得た粉体の全固形分中の含有量が２重量％未満の場合は、粉砕して得た粉体を混合する効果、すなわち成形性の向上効果、ゼオライト微小球状成形体の強度、耐摩耗性の向上効果等が充分得られないことがある。
【００３２】
ゼオライト微小球状成形体を粉砕して得た粉体の全固形分中の含有量が４０重量％を越えると、押し出し成形が困難となったり、球状化する際に粉化する傾向がある。
また、ゼオライト微小球状成形体を粉砕して得た粉体の平均粒子径が１０μｍ未満の場合は、粉砕して得た粉体を混合する効果、すなわち成形性の向上効果、ゼオライト微小球状成形体の強度、耐摩耗性の向上効果等が充分得られないことがある。
【００３３】
ゼオライト微小球状成形体を粉砕して得た粉体の平均粒子径が１００μｍを越えると、粉体の含有量にもよるが押し出し成形が困難となったり、球状化する際に粉化する傾向がある。
なお、本発明では、前記ゼオライト微小球状成形体を粉砕して得た粉体の代わりに、前述した噴霧乾燥して得た粉体を焼成し、必要に応じて粉砕して用いることができる。このときの粉砕品の平均粒子径および焼成温度はゼオライト微小球状成形体を粉砕して得た粉体と同様である。
【００３４】
さらに、こうして調製された混合物粉体には、必要に応じて成形助剤（可塑剤ということがある）が添加されていてもよい。成形助剤としては結晶セルローズ、メチルセルローズ、カルボキシメチルセルローズ、ヒドロキシエチルセルローズ、ポリビニルアルコール、澱粉、リグニン等が挙げられる。このような成形助剤は、固形分の１０重量％、さらには１〜６重量％の範囲で添加されることが好ましい。
【００３５】
このような成形助剤を加えると、後述する押し出し成型時の水分含有量の範囲を広くすることができる。例えば、フォージャサイト型ゼオライト（Ｙ型ゼオライト）の場合、成形助剤を添加しない場合の水分含有量の範囲は４６重量％±１．５重量％であるが、成形助剤として結晶セルローズを固形分の３重量％使用すると水分含有量の範囲は４６重量％±４重量％であっても成形性が良く、造粒持に付着することがなく、充分な強度と耐摩耗性を有するゼオライト微小球状成形体を得ることができる。さらに、理由は明らかではないが、後述する押し出し成形した際にペレットは、ペレットの長さ（Ｌ）と径（Ｄ）の比Ｌ／Ｄが概ね１〜２の範囲となるように折れるので、人為的にカットすることなく造粒することができる。
【００３６】
このときの成形助剤の添加量は、全固形分（ゼオライト、バインダー、粉砕粉体）の０．５〜１５重量％、さらには１〜１０重量％の範囲にあることが好ましい。
成形助剤の添加量が、全固形分の０．５重量％未満の場合は、上記した成形助剤を添加する効果が充分得られず、成形助剤の添加量が、全固形分の１５重量％を越えると、造粒時に粉化したり、得られるゼオライト微小球状成形体の強度や耐摩耗性が低下する傾向にある。
【００３７】
水分調整した混合物粉体は、必要に応じて成形助剤を添加し、必要に応じて混練した後、直ちに押し出し成形することも可能であるが、適当な時間、水分含有量を維持しながら放置して熟成した後、押し出し成形してもよい。このような熟成を行うと、得られるゼオライト微小球状成形体の強度や耐摩耗性が向上することがある。
［（ｃ）工程］
ついで、得られた混合物粉体を成形機にて押し出し成形し、径（Ｄ）が０．５〜５ｍｍの範囲にあるペレット状成形体とする。
【００３８】
ペレット状成形体の径（Ｄ）が０．５ｍｍ未満のものは、ダイスの孔径が小さいために押し出し成形することができず、ペレット状成形体の径（Ｄ）が５ｍｍを越えると、最終的に得られる球状成形体の粒子径も５ｍｍ越えてしまい、触媒として用いる場合は有効係数が低下する場合があり、ゼオライト微小球状成形体より活性が劣ることがある。
【００３９】
押し出し成形機としては、ペレットの径（Ｄ）が前記範囲にあり、後述する工程（ｃ）で球状化することができれば特に制限はなく従来公知の押し出し成形機を採用することができる。例えば、前押しスクリュウ型、横押しスクリュウ型、前押しラム型、横押しロール型、下押しロール型、横押しバスケット型、下押しスクリーン型等の成形機が挙げられる。なかでも、下押しロール型は、他の成形機に比べて水分の少ない混合物粉体を押し出し成形することができ、このため球状化する際にペレットが互いに付着することなく、高収率で均一な粒子径分布のゼオライト微小球状成形体を得ることができる。
【００４０】
また、ペレットの長さ（Ｌ）は、押し出し成形機のダイスの孔径（あるいは得られるペレットの径（Ｄ）によって異なるが、０．５〜１０ｍｍ、好ましくは０．６〜７．５ｍｍの範囲にあり、ペレットの径（Ｄ）は概ね所望のゼオライト微小球状成形体の粒子径とすることが好ましい。このとき、ペレットの長さ（Ｌ）とペレットの径（Ｄ）との比Ｌ／Ｄは１〜２、さらには１〜１．５の範囲にあることが好ましい。前記Ｌ／Ｄが１未満とすることは困難であり、できたとしても球状になりにくい傾向がある。前記Ｌ／Ｄが２を越えると、得られる粒子が球状となりにくく、できたとしても球状化に長時間を要するので生産効率が低下することがある。また、Ｌ／Ｄが２を越えたものについては、２以下にカットすることもできるが、やはり生産効率が低下する問題がある。
【００４１】
上記したように、本発明では前記したような特定の水分含有量に調整された混合物粉体を押出成形により特定のペレット径に調整することにより、極めて均一な粒子径分布を有するゼオライト微小球状成形体を得ることができる。
［（ｄ）工程］
ついで、球形機にて球状成形体とする。
【００４２】
ついで、上記工程（ｃ）で調製したペレットを、球形整粒機にて球状成形体とする。
球形整粒機としては、従来公知のものを特に制限なく使用することが可能であり、たとえば高速転動式整粒機（マルメライザー）として広く市販されている。転動式整粒機を用いる場合、工程（ｃ）で得たペレットを充填して造粒機を回転させ、あるいは回転させた転動式整粒機にペレットを充填することによって球状とする。このときの球形化条件、例えば、回転速度、周速、造粒時間等は、整粒機の大きさ、充填するペレットのサイズ、球状の度合い等によって異なり、適宜選択して設定することが好ましい。なお、本発明では、工程（ｂ）で所定の水分含有量に調整し、工程（ｃ）で所定のサイズに押し出し成形されているのでペレット同士が付着して凝集することがなく、このため球形化前、あるいは球形化時に凝集を防ぐためのペレットの乾燥等を行う必要がなく、また乾燥することによる成形性の悪化もない。
【００４３】
なおこのような（ｃ）および（ｄ）工程のペレット成形および球状化は、同一の装置で行うこともできる。
［工程（ｅ）］
ついで、乾燥および／または焼成する。
成形された球状成形体は、ついで、乾燥および／または焼成する。
【００４４】
得られた成形体を乾燥する場合、用途によって乾燥程度を適宜設定すればよいが、粒子径の小さい粒子は乾燥速度を比較的早めに設定できるが、粒子径の大きな粒子はゆっくり乾燥することが好ましい。乾燥温度は、５０〜２００℃、さらには８０〜１５０℃の範囲にあることが好ましい。また乾燥時間は、乾燥温度によっても異なるが、１０分〜４８時間、さらには３０分〜２４時間の範囲にあることが好ましい。
【００４５】
焼成する場合、温度は２００〜１０００℃、さらには３００〜８００℃の範囲にあることが好ましい。焼成温度が２００℃未満の場合は、得られる粒子の強度が不充分であったり、摩耗による粉化が顕著になることがある。焼成温度が１０００℃を越えても、粒子の強度がさらに向上することもなく、ゼオライトの種類によっては結晶性が大きく低下してゼオライトの機能を発揮できないことがある。
【００４６】
本発明では、乾燥および焼成はいずれか一方を行えばよく、また双方とも行ってもよい。
上記工程（ａ）〜工程（ｅ）により得られるゼオライト微小球状成形体は、平均粒子径が０．５〜５ｍｍの範囲にある。
平均粒子径が０．５ｍｍ未満のものは、前記押し出し成形が困難なために得ることが困難であり、平均粒子径が５ｍｍを越えるものは、本願発明の方法によらずとも他の方法で可能であったり、触媒として用いる場合は有効係数が低下する場合があり、前記範囲の平均粒子径を有するゼオライト微小球状成形体より活性が劣ることがある。
【００４７】
なお、本発明で言う球状とは、必ずしも真球状である必要はなく、適度に流動性を有し、粉化が起きない程度に角がなく曲率を持った形状をしていればよい。このとき、球状粒子の長径（ＤＬ）と短径（ＤＳ）との比（ＤＬ）／（ＤＳ）（球状係数と言うことがある）は１〜２、さらには１〜１．５、特に１〜１．２の範囲にあることが好ましい。
【００４８】
上記平均粒子径は、粒子の光学写真を撮影し、ノギスにて粒子の長径（ＤＬ）と短径（ＤＳ）とを測定し、その平均値を粒子の粒子径とし、これを２０個の粒子について求め、その平均値として求める。
こうして得られた成形体は吸着剤、吸着分離剤、触媒、触媒担体、乾燥剤等に使用できる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、凝集粒子が生成することがなく、分級を必要とせず、高収率で、強度・耐摩耗性に優れ、均一な粒度分布を有するゼオライト微小球状成形体の製造方法を提供することができる。
このようなゼオライト微小球状成形体は吸着剤、吸着分離剤、触媒、触媒担体、乾燥剤等に好適である。
【００５０】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらに実施例により限定されるものではない。
【００５１】
【実施例１】
ゼオライトとしてＮａ−Ｙ型ゼオライトスラリー（固形分濃度３６．４重量％）１７．６Ｋｇとバインダーとして粉末状アルミナ（触媒化成工業（株）製：Ｃａｔａｌｏｉｄ−ＡＰ、固形分（Ａｌ２Ｏ３）濃度７０．３重量％、ＣＨ３ＣＯＯＨ含有量１０．８重量％、水分１８．９重量％）２．２８Ｋｇと水４３Ｋｇとを混合して、固形分濃度１２．０重量％のスラリーを得た。ついで、濃度１５重量％のアンモニア水６９７ｇを添加してｐＨを１０．７７に調整し、９５℃で３時間熟成した。
【００５２】
熟成したスラリーをスプレードライヤーにて噴霧乾燥（熱風の入口温度３００〜３２０℃、出口温度１２０〜１３０℃）して粉末化した。得られた粉末の平均粒子径は６５μｍ、水分含有量は２４．５重量％であった。
この粉末１．３２Ｋｇを高速攪拌粉体混合機（三井鉱山（株）製：ヘンシェルミキサー、ＦＭ−２０Ｃ／Ｉ型）に入れ、予め結晶セルロース３０ｇを溶解した水０．５６Ｋｇを入れて充分混合し、水分を４７．０重量％に調整した。
【００５３】
この水分調整した粉末を、下押しロール型の押出し機（不二パウダル（株）製：デイスクペレッター、Ｆ−５（ＰＶ−Ｓ）／１１−１７５型）にてペレットに成形した。このとき、先ず、押出し機のノズル径３ｍｍφで１回押し出しを行い、次いでノズル径１．５ｍｍφで１回押し出しを行いペレットに成形した。このときのペレットの長さは比較的に均一で、平均長さは１．８ｍｍであった。
【００５４】
得られた径１．５ｍｍφのペレットを球形機（不二パウダル（株）製：マルメライザー、ＱＪ−４００型）で球状粒子とした。このときのマルメライザーの回転数は６００ｒｐｍ、外熱温度は６０℃、処理時間は３．５分間であった。得られた球状成形体を１３０℃で２４時間乾燥し、ついで６７０℃で３時間焼成してゼオライト微小球状成形体（１）を得た。
【００５５】
ゼオライト微小球状成形体（１）の収率（所望粒径をＤとし、粒子径がＤ±０．３Ｄの範囲にあるゼオライト微小球状成形体（１）の重量／（全成形体固形分重量））×１００（％）、平均短径、平均長径、平均粒子径、球状係数、圧縮強度、摩耗性および凝集粒子の有無を観察した。結果を表１に示す。
なお、圧縮強度は圧縮強度計（（株）藤原製作所製：木屋式硬度計、ｍａｘ５Ｋｇ）により測定し、摩耗強度は磨耗強度測定法（ＪＩＳ Ｋ１４６４）に基づき測定した。
【００５６】
平均短径、平均長径は光学顕微鏡写真を撮影し、１００個の粒子について測定し、平均粒子径は（平均短径＋平均長径）／２として示した。
また、凝集粒子の有無は、１００個の粒子について目視観察し、以下の評価基準に評価した。
凝集粒子無し ：◎
凝集粒子１〜３個 ：○
凝集粒子４個〜９個 ：△
凝集粒子１０個以上 ：×
【００５７】
【実施例２】
実施例１で得られたゼオライト微小球状成形体（１）を粉砕して、平均粒子径８０μｍの粉体を調製した。この粉体０．２１Ｋｇ（固形分９３．９重量％）と、実施例１と同様にして得た噴霧乾燥粉末（平均粒子径６８μｍ、水分含有量は２４．５重量％）１．０６Ｋｇとを高速攪拌粉体混合機に入れ、予め結晶セルロース３０ｇを溶解した水０．５９Ｋｇを入れて充分混合し、水分を４６．１重量％に調整した。
【００５８】
この水分調整した粉末を、実施例１と同様にして、下押しロール型の押出し機にてペレットに成形した。このときのペレットの長さは比較的均一で、平均長さは１．７ｍｍであった。
ついで、実施例１と同様にして球状粒子とし、乾燥、焼成してゼオライト微小球状成形体（２）を得た。
【００５９】
ゼオライト微小球状成形体（２）の収率、平均短径、平均長径、平均粒子径、球状係数、圧縮強度、摩耗性および凝集粒子の有無を観察した。結果を表１に示す。
【００６０】
【実施例３】
実施例１において、濃度１５重量％のアンモニア水５７．０ｇを添加してｐＨを９．４０に調整した以外は同様にして熟成したスラリーをスプレードライヤーにて噴霧乾燥して粉末化した。得られた粉末の平均粒子径は７０μｍ、水分含有量は２３重量％であった。この粉末０．９８Ｋｇと実施例１で得られたゼオライト微小球状成形体（１）を粉砕して得た平均粒子径８０μｍの粉体０．２１Ｋｇ（固形分９３．９重量％）とを高速攪拌粉体混合機に入れ、予め結晶セルロース３０ｇを溶解した水０．６１Ｋｇを入れて充分混合し、水分を４５．８重量％に調整した。
【００６１】
この水分調整した粉末を、実施例１と同様にして、下押しロール型の押出し機にてペレットに成形した。このときのペレットの長さは比較的均一で、平均長さは２．０ｍｍであった。
ついで、実施例１と同様にして球状粒子とし、乾燥し、６７０℃で焼成してゼオライト微小球状成形体（３）を得た。
【００６２】
ゼオライト微小球状成形体（３）の収率、平均短径、平均長径、平均粒子径、球状係数、圧縮強度、摩耗性および凝集粒子の有無を観察した。結果を表１に示す。
【００６３】
【実施例４】
実施例１において、濃度１５重量％のアンモニア水３４．２ｇを添加してｐＨを７．４に調整した以外は同様にして熟成したスラリーをスプレードライヤーにて噴霧乾燥して粉末化した。得られた粉末の平均粒子径は７４μｍ、水分含有量は２５．８重量％であった。この粉末０．９８Ｋｇと実施例１で得られたゼオライト微小球状成形体（１）を粉砕して得た平均粒子径８０μｍの粉体０．２１Ｋｇ（固形分９３．９重量％）とを高速攪拌粉体混合機に入れ、予め結晶セルロース３０ｇを溶解した水０．５９Ｋｇを入れて充分混合し、水分を４５．５重量％に調整した。
【００６４】
この水分調整した粉末を、実施例１と同様にして、下押しロール型の押出し機にてペレットに成形した。このときのペレットの長さは比較的均一で、平均長さは２．０ｍｍであった。
ついで、実施例１と同様にして球状粒子とし、乾燥し、６７０℃で焼成してゼオライト微小球状成形体（４）を得た。
【００６５】
ゼオライト微小球状成形体（４）の収率、平均短径、平均長径、平均粒子径、球状係数、圧縮強度、摩耗性および凝集粒子の有無を観察した。結果を表１に示す。
【００６６】
【実施例５】
実施例１において、濃度１５重量％のアンモニア水１７．１ｇを添加してｐＨを６．５に調整した以外は同様にして熟成したスラリーをスプレードライヤーにて噴霧乾燥して粉末化した。得られた粉末の平均粒子径は７８μｍ、水分含有量は２６．３重量％であった。この粉末０．９８Ｋｇと実施例１で得られたゼオライト微小球状成形体（１）を粉砕して得た平均粒子径８０μｍの粉体０．２１Ｋｇ（固形分９３．９重量％）とを高速攪拌粉体混合機に入れ、予め結晶セルロース３０ｇを溶解した水０．５９Ｋｇを入れて充分混合し、水分を４５．５重量％に調整した。
【００６７】
この水分調整した粉末を、実施例１と同様にして、下押しロール型の押出し機にてペレットに成形した。このときのペレットの長さは比較的均一で、平均長さは２．０ｍｍであった。
ついで、実施例１と同様にして球状粒子とし、乾燥し、６７０℃で焼成してゼオライト微小球状成形体（５）を得た。
【００６８】
ゼオライト微小球状成形体（５）の収率、平均短径、平均長径、平均粒子径、球状係数、圧縮強度、摩耗性および凝集粒子の有無を観察した。結果を表１に示す。
【００６９】
【実施例６】
実施例１において、濃度１５重量％のアンモニア水を添加しなかった以外は同様にして熟成したスラリーを調製した。このときのスラリーのｐＨは５．２であった。
ついでスプレードライヤーにて噴霧乾燥して粉末化した。得られた粉末の平均粒子径は８０μｍ、水分含有量は２５．０重量％であった。この粉末０．９８Ｋｇと実施例１で得られたゼオライト微小球状成形体（１）を粉砕して得た平均粒子径８０μｍの粉体０．２１Ｋｇ（固形分９３．９重量％）とを高速攪拌粉体混合機に入れ、予め結晶セルロース３０ｇを溶解した水０．５８Ｋｇを入れて充分混合し、水分を４５．０重量％に調整した。
【００７０】
この水分調整した粉末を、実施例１と同様にして、下押しロール型の押出し機にてペレットに成形した。このときのペレットの長さは比較的均一で、平均長さは２．３ｍｍであった。
ついで、実施例１と同様にして球状粒子とし、乾燥し、６７０℃で焼成してゼオライト微小球状成形体（６）を得た。
【００７１】
ゼオライト微小球状成形体（６）の収率、平均短径、平均長径、平均粒子径、球状係数、圧縮強度、摩耗性および凝集粒子の有無を観察した。結果を表１に示す。
【００７２】
【実施例７】
ゼオライトとしてＮａ−Ｙ型ゼオライトスラリー（固形分濃度３６．４重量％）１７．６Ｋｇとバインダーとして粉末状アルミナ（触媒化成工業（株）製：Ｃａｔａｌｏｉｄ−ＡＰ）２．２８Ｋｇと水４３Ｋｇとを混合して、固形分濃度１２．７重量％のスラリーを得た。ついで、濃度１５重量％のアンモニア水５５．６ｇを添加してｐＨを９．６５に調整し、ドラムドライヤーにて撹拌しながら９０℃で５時間加熱して濃縮した。ついで、ヤリヤ粉砕機（ＹＡＲＩＡ ＭＡＣＨＩＮＥ ＷＯＲＫＳ （株）製：ＴＹＰＥ ＮＯ，２）にて粉砕して平均粒子径が６８μｍ、水分が２４．１重量％の粉体を得た。
【００７３】
この粉末１．３２Ｋｇを高速攪拌粉体混合機（三井鉱山（株）製：ヘンシェルミキサー、ＦＭ−２０Ｃ／Ｉ型）に入れ、予め結晶セルロース３０ｇを溶解した水０．５５Ｋｇを入れて充分混合し、水分を４６．４重量％に調整した。
この水分調整した粉末を、実施例１と同様に下押しロール型の押出し機（不二パウダル（株）製：デイスクペレッター、Ｆ−５（ＰＶ−Ｓ）／１１−１７５型）にてペレットに成形した。
【００７４】
このときのペレットの長さは比較的均一で、平均長さは１．８ｍｍであった。得られた径１．５ｍｍφのペレットを球形機（不二パウダル（株）製：マルメライザー、ＱＪ−４００型）で球状粒子とした。このときのマルメライザーの回転数は６００ｒｐｍ、外熱温度は６０℃、処理時間は３．５分間であった。得られた球状成形体を１３０℃で２４時間乾燥し、ついで６７０℃で３時間焼成してゼオライト微小球状成形体（７）を得た。ゼオライト微小球状成形体（７）の収率、平均短径、平均長径、平均粒子径、球状係数、圧縮強度、摩耗性および凝集粒子の有無を観察した。結果を表１に示す。
【００７５】
【比較例１】
ゼオライトとしてＮａ−Ｙ型ゼオライトスラリー（固形分濃度３６．４重量％）１７．６Ｋｇとバインダーとして粉末状アルミナ（触媒化成工業（株）製：Ｃａｔａｌｏｉｄ−ＡＰ）２．２８Ｋｇと水４３Ｋｇとを混合して、固形分濃度１２．７重量％のスラリーを得た。ついで、濃度２０重量％の硝酸９５ｇを添加してｐＨを３．２に調整し、９５℃で３時間熟成した。
【００７６】
熟成したスラリーをスプレードライヤーにて噴霧乾燥（熱風の入口温度２９０〜３１０℃、出口温度１２０〜１３０℃）して粉末化した。得られた粉末の平均粒子径は５５μｍ、水分含有量は２１．８重量％であった。
この粉末１．２８Ｋｇを高速攪拌粉体混合機（三井鉱山（株）製：ヘンシェルミキサー、ＦＭ−２０Ｃ／Ｉ型）に入れ、予め結晶セルロース３０ｇを溶解した水０．４１Ｋｇを入れて充分混合し、水分を４０．８重量％に調整した。
【００７７】
この水分調整した粉末を、実施例１と同様に下押しロール型の押出し機（不二パウダル（株）製：デイスクペレッター、Ｆ−５（ＰＶ−Ｓ）／１１−１７５型）にてペレットに成形した。
このときのペレットの長さは比較的均一で、平均長さは１．２ｍｍであった。得られた径１．５ｍｍφのペレットを球形機（不二パウダル（株）製：マルメライザー、ＱＪ−４００型）で球状粒子とした。このときのマルメライザーの回転数は６００ｒｐｍ、外熱温度は６０℃、処理時間は３．５分間であった。得られた球状成形体を１３０℃で２４時間乾燥し、ついで６７０℃で３時間焼成してゼオライト微小球状成形体（Ｒ１）を得た。ゼオライト微小球状成形体（Ｒ１）の収率、平均短径、平均長径、平均粒子径、球状係数、圧縮強度、摩耗性および凝集粒子の有無を観察した。結果を表１に示す。
【００７８】
【比較例２】
ゼオライトとしてＮａ−Ｙ型ゼオライトスラリー（固形分濃度２９．０重量％）２７．６Ｋｇとバインダーとして粉末状アルミナ（触媒化成工業（株）製：Ｃａｔａｌｏｉｄ−ＡＰ、固形分濃度７０．３重量％）２．８４Ｋｇと水１９．６Ｋｇとを混合して、固形分濃度２０重量％のスラリーを得た。
【００７９】
次いで、混練機にて、外部からスチーム加熱しながら濃縮し、水分５１．２重量％のねつ和物（捏和物）を調製した。
このねつ和物（捏和物）を前押しスクリュー形の押出し機（本田鐵工（株）製：ＤＥ−７５型）にてペレットに成形した。このとき、先ず、押出し機のノズル径３ｍｍφで１回押し出しを行い、次いでノズル径１．５ｍｍφで１回押し出しを行いペレットに成形した。このときのペレットの長さは２〜２０ｍｍとバラツキがあった。
【００８０】
得られた径１．５ｍｍφのペレットを、マルメライザーの回転数６００ｒｐｍ、外熱温度７０℃、処理時間４分間で造粒を行った。このとき、長いペレットは折れることなく互いに付着し、さらに短いペレットも付着し、大きな球状体や小さな球状体の混合物となり、所望する粒子径より大きくかつ粒子径の不均一な成形体が得られた。得られた成形体を１３０℃で２４時間乾燥し、ついで６００℃で３時間焼成してゼオライト微小球状成形体（Ｒ２）を得た。
【００８１】
ゼオライト微小球状成形体（Ｒ２）の収率、平均短径、平均長径、平均粒子径、球状係数、圧縮強度、摩耗性および凝集粒子の有無を観察した。結果を表１に示す。
【００８２】
【表１】
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a high-yield zeolite microspherical compact.
[0002]
[Technical Background of the Invention]
Zeolites (crystalline aluminosilicates) are widely used industrially as adsorbents, catalysts, catalyst carriers and the like. Usually, synthetic zeolites are obtained as particles having a particle size on the order of submicron to several tens of microns.For this reason, fine zeolite powder is rarely used as it is in many cases, and is often formed into pellets, spheres, etc. It has been used. However, it is often difficult to mold zeolite alone, and it is usually formed by adding a binder (binder).
[0003]
By the way, the size and shape of the zeolite molded body are appropriately selected and used depending on the purpose of use, conditions, and the like. In some cases, there are problems such as difficulty or low filling efficiency.
For this reason, use of a spherical shaped body is desired, but it has been difficult to obtain a zeolite shaped body having sufficient strength, abrasion, and the like. In particular, a fine zeolite molded article having excellent diffusibility and the like is difficult to obtain, and even if it is obtained, there are problems in economics such as low yield and low production capacity.
[0004]
Conventionally, a spherical fine zeolite molded product has an average particle diameter obtained by spray-drying a slurry in which zeolite and a clay mineral such as kaolin and a binder are dispersed, for example, when zeolite is used as a catalyst for fluid catalytic cracking. Spherical particles having a size in the range of approximately 50 to 100 μm and a distribution in the range of 20 to 150 μm have been known. However, such a method can form only very fine particles, and can be compared with a millimeter order. It was difficult to form large spherical particles.
[0005]
As a method for molding such millimeter-order spherical particles using zeolite, a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-64916 (Patent Document 1) is known. In this publication, a) core particles for granulation composed of zeolite and an inorganic binder are used, and the core particles are charged into a tumbling granulator, and the powder is adjusted to a water content in advance. A method for obtaining a spherical zeolite molded article by supplying a granulating fine powder composed of an inorganic binder and an inorganic binder at a constant rate and adhering the granulating fine powder to core particles using water as a medium is disclosed.
[0006]
However, this method
1) It is necessary to prepare and use a dense core particle.
2) If the ratio of the size of the product particles to the core particles is too large, the particle size distribution becomes wide,
3) For this reason, when classification was performed, the yield sometimes decreased.
[0007]
Also, when using nuclear particles like this,
4) Further, in order to obtain a desired large particle when the ratio of the size of the product particle to the core particle is small, it originally has excellent sphericity, has a uniform particle size distribution and the like, and originally has a spherical zeolite molded body itself. It is required to produce core particles having the required particle diameter and other properties, but it was difficult to obtain such core particles.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-6-64916
[Object of the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for producing a zeolite microspherical compact having excellent mechanical strength and abrasion resistance and having a uniform particle size distribution.
[0010]
Summary of the Invention
The present invention, as a result of intensive studies to solve the problems associated with the above prior art, as a result of preparing a slurry of a specific pH from a powder consisting of zeolite and alumina fine particles as a binder, and spheroidizing after extrusion molding After adjusting the moisture content to a range where the pellets do not adhere to each other, extruding the pellet, and then granulating (malmom) with a spherical machine, it was found that the above problem could be solved, and the present invention was completed. I came to.
[0011]
That is, the present invention is characterized by comprising the following steps (a) to (e);
(A) preparing a slurry in which zeolite and alumina fine particles are dispersed and the pH is in the range of 3.5 to 11.5,
(B) A mixed powder of zeolite and alumina fine particles having a water content in the range of K ± 4% by weight is prepared (however, K varies depending on the type of zeolite, and the binder content is 2% of the total solid content). Represents an appropriate amount of water that can be extruded when it is in the range of ４０40% by weight),
(C) After forming the mixture powder into a pellet-shaped compact having a diameter (D) in the range of 0.5 to 5 mm,
(D) The pellet-shaped molded body is made into a spherical molded body (e) and then dried and / or fired.
[0012]
As the alumina fine particle source, alumina sol is preferable.
The content of the alumina fine particles in the step (a) is preferably in the range of 2 to 40% by weight in the total solid content as Al 2 O 3 .
In the step (b), it is preferable to prepare a mixture powder by spray drying a slurry in which zeolite and alumina fine particles are dispersed.
[0013]
In the step (b), the powder obtained by pulverizing the zeolite microsphere compact obtained through (a) to (e) in advance is contained in an amount of 2 to 40% by weight in the total solid content. In the step (b), which is preferably performed so as to satisfy the above condition, a molding aid may be further added.
It is preferable that the average particle diameter of the obtained zeolite microspheres is in the range of 0.5 to 5 mm.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the method for producing the zeolite microsphere molded body according to the present invention will be specifically described.
The method for producing a microsphere-shaped zeolite compact according to the present invention is characterized by comprising the following steps (a) to (e).
(A) preparing a slurry in which zeolite and alumina fine particles are dispersed and the pH is in the range of 3.5 to 11.5,
(B) A mixed powder of zeolite and alumina fine particles having a water content in the range of K ± 4% by weight is prepared (however, K varies depending on the type of zeolite, and the binder content is 2% of the total solid content). Represents an appropriate amount of water that can be extruded when it is in the range of ４０40% by weight),
(C) After forming the mixture powder into a pellet-shaped compact having a diameter (D) in the range of 0.5 to 5 mm,
(D) The pellet-shaped molded body is made into a spherical molded body (e) and then dried and / or fired.
[Step (a)]
Zeolite The type of zeolite used in the present invention is not particularly limited, and zeolite that is usually used as an adsorbent, a catalyst, a catalyst carrier, or the like can be used. For example, A-type zeolites, faujasite-type zeolites (X-type, Y-type zeolites), L-type zeolites, mordenite-type zeolites, FMI-type zeolites (ZSM-5-type zeolites), β-type zeolites and the like can be used.
[0015]
Such a zeolite preferably has a particle diameter in the range of 0.01 to 30 μm, preferably 0.1 to 20 μm. In addition, if the particle diameter is in the above range, it is possible to use even agglomerated particles, but it is preferable to use as dispersed as possible.
Further, the zeolite may have been ion-exchanged to a desired cation in advance.
[0016]
Note that it is difficult to obtain a zeolite having a particle size of less than 0.01 μm, and if the zeolite particle size exceeds 30 μm, the particle strength and abrasion resistance of the zeolite itself may be insufficient.
Alumina fine particles In the present invention, alumina is present as a binder between zeolite particles to increase plasticity during molding and improve moldability, and to increase the strength of the obtained zeolite microsphere molded body. Use fine particles.
[0017]
The alumina fine particles preferably have a particle diameter (here, referred to as a length of fibrous primary particles) of about 3 to 100 nm, more preferably 5 to 50 nm. At this time, it is preferable to use a sol in which alumina fine particles are dispersed as the alumina fine particles.
Slurry In the present invention, the zeolite and alumina fine particles are dispersed in water to form a slurry.
[0018]
The dispersion slurry preferably has a pH of 3.5 to 11.5, more preferably 4 to 11.
When the pH of the slurry in which zeolite and alumina fine particles are dispersed is less than 3.5, depending on the type of zeolite, the crystallinity of zeolite may be impaired, or the pore volume, particularly the pore diameter, of the resulting zeolite micro-spherical compact may be 100 or less. Due to the small pore volume of ｎｍ10,000 nm to 10,000 nm, zeolite may not be used sufficiently effectively.
[0019]
If the pH of the slurry in which zeolite and alumina fine particles are dispersed exceeds 11.5, the strength and abrasion resistance of the resulting microsphere-shaped zeolite compact may be insufficient.
When the pH of the slurry in which the zeolite and the alumina fine particles are dispersed is in the above range, the pore volume of the pores having a relatively large pore diameter (mesopore) is large, and thus the performance of the zeolite can be sufficiently exhibited. In addition, a zeolite microsphere compact having sufficient strength and abrasion resistance despite having a large pore volume and having a uniform particle size distribution can be obtained.
[0020]
The method for adjusting the pH of the slurry in which zeolite and alumina fine particles are dispersed to the above range is not particularly limited, and can be adjusted by a conventionally known method. For example, it can be adjusted by adding an aqueous alkaline solution to a slurry in which zeolite and alumina fine particles are dispersed. At this time, it is preferable to use an aqueous ammonia solution as the alkali. Further, it can also be adjusted by adding aqueous ammonia to the zeolite-dispersed slurry and mixing it with alumina fine particles or alumina sol. On the other hand, when ammonia water is added to the alumina sol and mixed with the zeolite slurry, the alumina sol may be gelled, so that a zeolite microsphere compact excellent in strength and wear resistance may not be obtained.
[0021]
The pH of a slurry in which ordinary zeolite and ordinary alumina fine particles are dispersed is usually less than 3.5, and if the pH is not adjusted to the above-mentioned range, pores having relatively large pore diameters (mesopores) may be produced. Since the pore volume is small, the performance of zeolite cannot be sufficiently exhibited, and depending on the type of zeolite, the performance of zeolite cannot be sufficiently exhibited due to impairment of the crystallinity of zeolite.
[Step (b)]
Next, a mixture powder of zeolite and alumina fine particles having a water content in the range of K ± 4% by weight is prepared from the slurry thus prepared. However, K varies depending on the type of zeolite, and represents an appropriate amount of water that can be extruded when the content of the binder is in the range of 2 to 40% by weight of the total solid content. When the water content is less than K-4% by weight, extrusion molding is difficult, and even if extrusion molding can be performed, powdering may be easily performed during granulation. If the water content exceeds K + 4% by weight, the length of the extruded pellets tends to be uneven or long, making it difficult to form spherical particles in the granulation step. It is necessary to cut to the length (L) of the pellet. Further, the pellets may adhere to each other to form an aggregated compact.
[0022]
The above-mentioned water content is preferably in the range of K ± 4% by weight, more preferably K ± 3% by weight.
The K value is, for example, 47% by weight for A-type zeolite, 46% by weight for faujasite-type zeolite (X-type and Y-type zeolite), 42% by weight for mordenite-type zeolite, and FMI-type zeolite (ZSM-5-type zeolite). The content is 41% by weight and 52% by weight for β-type zeolite.
[0023]
In the present invention, the method of adjusting the water content is not particularly limited as long as the water content is adjusted to the above-mentioned numerical value. For example, the slurry may be dried and the water content may be adjusted as necessary.
In the present invention, it is particularly preferable to use a mixture powder obtained by spray-drying the slurry and adjusting the water content as necessary.
[0024]
The concentration of the slurry used for spray drying is preferably in the range of 1 to 40% by weight, more preferably 2 to 35% by weight as solids.
When the concentration of the slurry is less than 1% by weight as a solid content, not only the spray drying heat efficiency is low but also a spray-dried powder having a desired particle diameter described later may not be obtained.
When the concentration of the slurry exceeds 40% by weight as a solid content, the viscosity of the slurry becomes high, and spray drying may not be performed stably.
[0025]
The mixing ratio of zeolite and alumina fine particles differs depending on the type and particle size of the zeolite, but the content of alumina fine particles in the mixture is 2 to 40% by weight as solid content (Al 2 O 3 ), It is preferably in the range of 〜30% by weight.
When the content of the alumina fine particles in the mixture is less than 2% by weight as a solid content, the plasticity is insufficient, so that the moldability is reduced, and the mechanical strength and the resistance of the finally obtained zeolite microspherical compact are obtained. Wear properties may be insufficient.
[0026]
When the content of the alumina fine particles in the mixture exceeds 40% by weight as a solid content, the performance of the finally obtained microsphere-shaped zeolite compact as a catalyst or an adsorbent may be insufficient.
The spray drying method is not particularly limited as long as particles having an average particle diameter in the range of 20 to 150 μm, preferably 30 to 120 μm are obtained, and a conventionally known spray drying method can be employed. The ratio (D2) / (D1) of the average particle diameter (D1) of the raw material zeolite powder and the average particle diameter (D2) of the powder obtained by spray drying is preferably 5 or less.
[0027]
For example, although it varies depending on the solid content of the slurry, a method of spraying the slurry using a disk or a nozzle in a hot air stream at 70 to 500 ° C. can be suitably adopted.
When the average particle diameter of the particles obtained by spray drying is less than 20 μm, the particles obtained by spray drying are aggregated when water is added and water is adjusted for extrusion, and uniform water adjustment cannot be performed. In some cases, extrusion molding is difficult, or pellets adhere to each other during agglomeration, and agglomerate, so that a zeolite microsphere compact having a uniform particle size may not be obtained.
[0028]
If the average particle diameter of the spray-dried particles exceeds 150 μm, it is necessary to increase the pressure during extrusion molding, and when the particles are extruded at the same pressure as the particles having the average particle diameter in the above range, the resulting zeolite microspheres are obtained. The strength and abrasion resistance of the molded product may be insufficient.
In the present invention, the powder obtained by pulverizing (or pulverizing and firing) the zeolite microsphere-shaped compact obtained in steps (a) to (e) is mixed with the mixture powder as the powder mixture. May be used.
[0029]
At this time, it is preferable that the average particle diameter of the pulverized zeolite microspheres is in the range of 10 to 100 μm, more preferably 20 to 80 μm, and such a powder is contained in the total solid content (that is, zeolite and binder). Is preferably in the range of 2 to 40% by weight, more preferably 5 to 30% by weight.
When the content of the pulverized zeolite microspheres in the total solid content of the pulverized zeolite microspheres is less than 2% by weight, the effect of mixing the pulverized products, that is, (improvement of moldability, microspheres of zeolite finally obtained) Improvement of the strength and wear resistance of the molded article). If the content of the pulverized zeolite microspheres in the total solid content exceeds 40% by weight, extrusion molding becomes rather difficult, and powder tends to be formed when the particles are spheroidized.
[0030]
Further, when the average particle diameter of the powder obtained by pulverizing the zeolite microspherical compact is less than 10 μm, the effect of mixing the powder obtained by pulverization, that is, (improvement in moldability, zeolite microspherical compact) is obtained. In some cases, improvement in the strength and wear resistance).
If the average particle diameter of the powder obtained by pulverizing the zeolite micro-spheres exceeds 100 μm, extrusion molding becomes difficult, depending on the content, and there is a tendency to powder when spheroidized.
[0031]
When the mixed slurry is spray-dried, the ground powder may be mixed with the mixed slurry so as to be in the above weight range, or may be further mixed with the spray-dried mixed powder.
When the content of the powder obtained by pulverizing the zeolite microspherical compact obtained in the step (e) in the total solid content is less than 2% by weight, the powder obtained by pulverization is used. In some cases, the effect of mixing, that is, the effect of improving the moldability, the effect of improving the strength and wear resistance of the zeolite microspherical compact, and the like may not be sufficiently obtained.
[0032]
If the content of the powder obtained by pulverizing the zeolite microspherical compact in the total solid content exceeds 40% by weight, extrusion molding becomes difficult, and there is a tendency to powder when spheroidized.
Further, when the average particle diameter of the powder obtained by pulverizing the zeolite fine spherical molded article is less than 10 μm, the effect of mixing the powder obtained by pulverizing, that is, the effect of improving the moldability, the zeolite fine spherical molded article, In some cases, the effect of improving the strength and wear resistance of the steel cannot be sufficiently obtained.
[0033]
If the average particle diameter of the powder obtained by pulverizing the zeolite microspherical compact exceeds 100 μm, extrusion molding becomes difficult depending on the content of the powder, or the powder tends to powder when spheroidized. is there.
In the present invention, instead of the powder obtained by pulverizing the fine zeolite microspheres, the powder obtained by spray-drying can be calcined and, if necessary, pulverized before use. At this time, the average particle diameter and the calcination temperature of the pulverized product are the same as those of the powder obtained by pulverizing the zeolite fine spherical compact.
[0034]
Further, a molding aid (sometimes referred to as a plasticizer) may be added to the thus-prepared mixture powder, if necessary. Examples of the molding aid include crystalline cellulose, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, polyvinyl alcohol, starch, and lignin. Such a molding aid is preferably added in an amount of 10% by weight, more preferably 1 to 6% by weight of the solid content.
[0035]
By adding such a molding aid, the range of the water content at the time of extrusion molding described later can be widened. For example, in the case of faujasite-type zeolite (Y-type zeolite), the range of the water content when no forming aid is added is 46% by weight ± 1.5% by weight. When 3% by weight is used, even if the moisture content is in the range of 46% by weight ± 4% by weight, zeolite fine particles having good moldability, not adhering to granulation, and having sufficient strength and wear resistance. A spherical molded body can be obtained. Further, although the reason is not clear, the pellets are extruded at the time of extrusion molding described later, so that the ratio L / D of the length (L) and the diameter (D) of the pellets is approximately in the range of 1 to 2. Granulation can be performed without artificial cutting.
[0036]
At this time, the amount of the molding aid to be added is preferably in the range of 0.5 to 15% by weight, more preferably 1 to 10% by weight of the total solids (zeolite, binder, pulverized powder).
When the amount of the molding aid is less than 0.5% by weight of the total solids, the effect of adding the above-mentioned molding aid cannot be sufficiently obtained, and the amount of the molding aid becomes less than 15% by weight of the total solids. If the content is more than 10% by weight, the powder tends to be powdered at the time of granulation, and the strength and wear resistance of the obtained zeolite microsphere-shaped compact tend to decrease.
[0037]
The moisture-adjusted mixture powder may be added with a molding aid as necessary, kneaded if necessary, and then immediately extruded, but left for an appropriate time while maintaining the moisture content. After aging, extrusion molding may be performed. When such aging is performed, the strength and abrasion resistance of the resulting zeolite microspheres may be improved.
[Step (c)]
Subsequently, the obtained mixture powder is extruded by a molding machine to obtain a pellet-shaped molded body having a diameter (D) in the range of 0.5 to 5 mm.
[0038]
If the diameter (D) of the pellet-shaped molded product is less than 0.5 mm, extrusion molding cannot be performed due to the small hole diameter of the die. The particle size of the obtained spherical molded product also exceeds 5 mm, and when used as a catalyst, the effective coefficient may be reduced, and the activity may be inferior to that of the zeolite fine spherical molded product.
[0039]
The extrusion molding machine is not particularly limited as long as the pellet diameter (D) is within the above range and the pellet can be formed into a spherical shape in the step (c) described later, and a conventionally known extrusion molding machine can be employed. For example, molding machines such as a pre-pressed screw type, a laterally-pressed screw type, a pre-pressed ram type, a laterally-pressed roll type, a downwardly-pressed roll type, a laterally-pressed basket type, and a downwardly-pressed screen type are exemplified. Above all, the lower roll mold can extrude a mixture powder having a lower moisture content than other molding machines, so that pellets do not adhere to each other when spheroidizing, and a uniform and high yield. It is possible to obtain a zeolite microsphere compact having a particle size distribution.
[0040]
The length (L) of the pellet depends on the hole diameter of the die of the extruder (or the diameter (D) of the obtained pellet), but is in the range of 0.5 to 10 mm, preferably 0.6 to 7.5 mm. It is preferable that the diameter (D) of the pellet is approximately equal to the particle diameter of the desired zeolite fine spherical molded body, wherein the ratio L / D of the length (L) of the pellet to the diameter (D) of the pellet is It is preferably in the range of 1 to 2, more preferably 1 to 1.5.It is difficult to make the L / D less than 1, and even if it is made, it tends to be hard to be spherical. Exceeds 2, the obtained particles are hard to be spherical, and even if they are formed, it takes a long time for spheroidization, so that the production efficiency may be reduced. You can cut it below, but after all There is a problem that the production efficiency is reduced.
[0041]
As described above, in the present invention, the mixture powder adjusted to the specific moisture content as described above is adjusted to a specific pellet diameter by extrusion molding, thereby forming a zeolite microsphere having a very uniform particle size distribution. You can get the body.
[Step (d)]
Next, a spherical molded body is formed by a spherical machine.
[0042]
Next, the pellets prepared in the above step (c) are made into spherical molded bodies by a spherical granulator.
Conventionally known spherical sizing machines can be used without particular limitation, and are widely commercially available, for example, as high-speed rolling sizing machines (malmerizers). When a tumbling granulator is used, the pellets obtained in the step (c) are filled and the granulator is rotated, or the rotated tumbling granulator is filled with the pellets to form a sphere. The spheronization conditions at this time, for example, rotation speed, peripheral speed, granulation time, etc., vary depending on the size of the granulator, the size of the pellet to be filled, the degree of sphere, and the like, and are preferably selected and set as appropriate. . In the present invention, since the water content is adjusted to a predetermined value in step (b) and extruded to a predetermined size in step (c), the pellets do not adhere to each other and agglomerate. There is no need to dry the pellets to prevent agglomeration before or during spheroidization, and there is no deterioration in moldability due to drying.
[0043]
The pellet molding and spheroidization in the steps (c) and (d) can be performed by the same apparatus.
[Step (e)]
Then, drying and / or baking is performed.
The formed spherical molded body is then dried and / or fired.
[0044]
When drying the obtained molded body, the degree of drying may be appropriately set depending on the application, but particles having a small particle diameter can be set at a relatively high drying speed, but particles having a large particle diameter can be dried slowly. preferable. The drying temperature is preferably in the range of 50 to 200C, more preferably 80 to 150C. The drying time varies depending on the drying temperature, but is preferably in the range of 10 minutes to 48 hours, more preferably 30 minutes to 24 hours.
[0045]
When firing, the temperature is preferably in the range of 200 to 1000C, more preferably 300 to 800C. If the firing temperature is lower than 200 ° C., the strength of the obtained particles may be insufficient, or powdering due to abrasion may be significant. When the firing temperature exceeds 1000 ° C., the strength of the particles is not further improved, and depending on the type of zeolite, the crystallinity is greatly reduced, and the function of zeolite may not be exhibited.
[0046]
In the present invention, either drying or firing may be performed, or both may be performed.
The zeolite microspheres obtained by the above steps (a) to (e) have an average particle diameter in the range of 0.5 to 5 mm.
Those having an average particle diameter of less than 0.5 mm are difficult to obtain because of the difficulty of the extrusion molding, and those having an average particle diameter of more than 5 mm can be obtained by other methods without using the method of the present invention. Or when used as a catalyst, the effective coefficient may be reduced, and the activity may be inferior to that of a zeolite microsphere molded article having an average particle diameter in the above range.
[0047]
The spherical shape in the present invention does not necessarily have to be a true spherical shape, but may be a shape having appropriate fluidity, having no corners and having a curvature so that powdering does not occur. At this time, the ratio (D L ) / (D S ) (sometimes referred to as a spheroid coefficient) between the major axis (D L ) and the minor axis (D S ) of the spherical particles is 1-2, more preferably 1-1. 5, preferably in the range of 1 to 1.2.
[0048]
The average particle diameter is determined by taking an optical photograph of the particles, measuring the major axis (D L ) and minor axis (D S ) of the particles with a vernier caliper, and using the average value as the particle diameter of the particles. And the average value thereof.
The molded body thus obtained can be used as an adsorbent, an adsorption separating agent, a catalyst, a catalyst carrier, a desiccant and the like.
[0049]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is provided a method for producing a zeolite microspherical compact having a high yield, excellent strength and abrasion resistance, and a uniform particle size distribution, without generation of agglomerated particles, no need for classification. can do.
Such a zeolite microsphere compact is suitable for an adsorbent, an adsorptive separating agent, a catalyst, a catalyst carrier, a desiccant and the like.
[0050]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0051]
Embodiment 1
17.6 Kg of Na-Y type zeolite slurry (solid content concentration: 36.4% by weight) as zeolite and powdery alumina (Cataloid-AP, manufactured by Catalyst Chemical Industry Co., Ltd., solid content (Al 2 O 3 ) concentration of 70 as binder) ( 2.3 % by weight, CH 3 COOH content 10.8% by weight, moisture 18.9% by weight) 2.28 Kg and water 43 Kg were mixed to obtain a slurry having a solid concentration of 12.0% by weight. Then, the pH was adjusted to 10.77 by adding 697 g of aqueous ammonia having a concentration of 15% by weight, and the mixture was aged at 95 ° C. for 3 hours.
[0052]
The aged slurry was spray-dried with a spray drier (hot air inlet temperature: 300 to 320 ° C, outlet temperature: 120 to 130 ° C) to obtain powder. The average particle diameter of the obtained powder was 65 μm, and the water content was 24.5% by weight.
1.32 kg of this powder is put into a high-speed stirring powder mixer (Mitsui Mining Co., Ltd .: Henschel mixer, FM-20C / I type), and 0.56 kg of water in which 30 g of crystalline cellulose is previously dissolved is added and mixed well. The water content was adjusted to 47.0% by weight.
[0053]
The moisture-adjusted powder was formed into pellets using a downward-pressing roll-type extruder (manufactured by Fuji Paudal Co., Ltd .: Disk Pelletter, Model F-5 (PV-S) / 11-175). At this time, first, the extruder was extruded once with a nozzle diameter of 3 mmφ, and then extruded once with a nozzle diameter of 1.5 mmφ to form a pellet. The length of the pellet at this time was relatively uniform, and the average length was 1.8 mm.
[0054]
The obtained pellets having a diameter of 1.5 mmφ were formed into spherical particles with a spherical machine (Malmerizer, QJ-400 type, manufactured by Fuji Paudal Co., Ltd.). At this time, the number of revolutions of the marmellaizer was 600 rpm, the external heat temperature was 60 ° C., and the processing time was 3.5 minutes. The obtained spherical molded body was dried at 130 ° C. for 24 hours, and then calcined at 670 ° C. for 3 hours to obtain a zeolite fine spherical molded body (1).
[0055]
Yield of zeolite micro-spheres (1) (weight of zeolite micro-spheres (1) having a desired particle diameter of D and a particle diameter in the range of D ± 0.3D / (total weight of solids)) ) × 100 (%), average minor axis, average major axis, average particle diameter, spheroid coefficient, compressive strength, abrasion, and presence or absence of aggregated particles were observed. Table 1 shows the results.
The compression strength was measured by a compression strength meter (manufactured by Fujiwara Seisakusho: Kiya type hardness meter, max 5 kg), and the wear strength was measured based on the wear strength measurement method (JIS K1464).
[0056]
The average minor axis and average major axis were taken with an optical microscope photograph and measured for 100 particles, and the average particle diameter was shown as (average minor axis + average major axis) / 2.
The presence or absence of aggregated particles was visually observed for 100 particles, and evaluated according to the following evaluation criteria.
No aggregated particles: ◎
1 to 3 aggregated particles: ○
Aggregated particles 4 to 9: △
Aggregated particles 10 or more: ×
[0057]
Embodiment 2
The zeolite microspherical compact (1) obtained in Example 1 was pulverized to prepare a powder having an average particle diameter of 80 μm. 0.21 kg of this powder (solid content: 93.9% by weight) and 1.06 kg of a spray-dried powder (average particle diameter: 68 μm, water content: 24.5% by weight) obtained in the same manner as in Example 1 Into a high-speed stirring powder mixer, 0.59 kg of water in which 30 g of crystalline cellulose was previously dissolved was added and mixed well to adjust the water content to 46.1% by weight.
[0058]
The powder whose moisture content was adjusted was formed into pellets in the same manner as in Example 1 using a downward-pressing roll-type extruder. The length of the pellet at this time was relatively uniform, and the average length was 1.7 mm.
Then, spherical particles were formed in the same manner as in Example 1, dried and calcined to obtain a zeolite fine spherical molded body (2).
[0059]
The yield, average minor axis, average major axis, average particle diameter, spheroid coefficient, compressive strength, abrasion, and the presence or absence of agglomerated particles of the zeolite microspherical compact (2) were observed. Table 1 shows the results.
[0060]
Embodiment 3
Aged slurry was spray-dried with a spray drier in the same manner as in Example 1 except that pH was adjusted to 9.40 by adding 57.0 g of aqueous ammonia having a concentration of 15% by weight, and powdered. The average particle diameter of the obtained powder was 70 μm, and the water content was 23% by weight. 0.98 Kg of this powder and 0.21 Kg of powder having an average particle diameter of 80 μm (solid content: 93.9% by weight) obtained by pulverizing the zeolite microspherical compact (1) obtained in Example 1 were stirred at high speed. In a powder mixer, 0.61 kg of water in which 30 g of crystalline cellulose was previously dissolved was added and mixed well to adjust the water content to 45.8% by weight.
[0061]
The powder whose moisture content was adjusted was formed into pellets in the same manner as in Example 1 using a downward-pressing roll-type extruder. At this time, the length of the pellet was relatively uniform, and the average length was 2.0 mm.
Then, spherical particles were formed in the same manner as in Example 1, dried, and calcined at 670 ° C. to obtain a zeolite microspherical compact (3).
[0062]
The yield, average minor axis, average major axis, average particle diameter, spheroid coefficient, compressive strength, abrasion, and the presence or absence of agglomerated particles of the zeolite microspherical compact (3) were observed. Table 1 shows the results.
[0063]
Embodiment 4
Aged slurry was spray-dried with a spray dryer in the same manner as in Example 1 except that pH was adjusted to 7.4 by adding 34.2 g of aqueous ammonia having a concentration of 15% by weight, and powdered. The average particle diameter of the obtained powder was 74 μm, and the water content was 25.8% by weight. 0.98 Kg of this powder and 0.21 Kg of powder having an average particle diameter of 80 μm (solid content: 93.9% by weight) obtained by pulverizing the zeolite microspherical compact (1) obtained in Example 1 were stirred at high speed. In a powder mixer, 0.59 kg of water in which 30 g of crystalline cellulose was previously dissolved was added and mixed well to adjust the water content to 45.5% by weight.
[0064]
The powder whose moisture content was adjusted was formed into pellets in the same manner as in Example 1 using a downward-pressing roll-type extruder. At this time, the length of the pellet was relatively uniform, and the average length was 2.0 mm.
Then, spherical particles were formed in the same manner as in Example 1, dried, and calcined at 670 ° C. to obtain a zeolite microspherical compact (4).
[0065]
The yield, average minor axis, average major axis, average particle diameter, spheroid coefficient, compressive strength, abrasion, and the presence or absence of agglomerated particles of the zeolite microspherical compact (4) were observed. Table 1 shows the results.
[0066]
Embodiment 5
Aged slurry was spray-dried with a spray drier in the same manner as in Example 1 except that pH was adjusted to 6.5 by adding 17.1 g of aqueous ammonia having a concentration of 15% by weight, and powdered. The average particle diameter of the obtained powder was 78 μm, and the water content was 26.3% by weight. 0.98 Kg of this powder and 0.21 Kg of powder having an average particle diameter of 80 μm (solid content: 93.9% by weight) obtained by pulverizing the zeolite microspherical compact (1) obtained in Example 1 were stirred at high speed. In a powder mixer, 0.59 kg of water in which 30 g of crystalline cellulose was previously dissolved was added and mixed well to adjust the water content to 45.5% by weight.
[0067]
The powder whose moisture content was adjusted was formed into pellets in the same manner as in Example 1 using a downward-pressing roll-type extruder. At this time, the length of the pellet was relatively uniform, and the average length was 2.0 mm.
Subsequently, spherical particles were formed in the same manner as in Example 1, dried, and calcined at 670 ° C. to obtain a zeolite microspherical compact (5).
[0068]
The yield, average minor axis, average major axis, average particle diameter, spheroid coefficient, compressive strength, abrasion, and the presence or absence of agglomerated particles of the zeolite microsphere-shaped compact (5) were observed. Table 1 shows the results.
[0069]
Embodiment 6
Aged slurry was prepared in the same manner as in Example 1, except that aqueous ammonia having a concentration of 15% by weight was not added. At this time, the pH of the slurry was 5.2.
Then, it was spray-dried with a spray drier to obtain a powder. The average particle diameter of the obtained powder was 80 μm, and the water content was 25.0% by weight. 0.98 Kg of this powder and 0.21 Kg of powder having an average particle diameter of 80 μm (solid content: 93.9% by weight) obtained by pulverizing the zeolite microspherical compact (1) obtained in Example 1 were stirred at high speed. In a powder mixer, 0.58 kg of water in which 30 g of crystalline cellulose was previously dissolved was added and mixed well to adjust the water content to 45.0% by weight.
[0070]
The powder whose moisture content was adjusted was formed into pellets in the same manner as in Example 1 using a downward-pressing roll-type extruder. At this time, the length of the pellet was relatively uniform, and the average length was 2.3 mm.
Subsequently, spherical particles were formed in the same manner as in Example 1, dried, and fired at 670 ° C. to obtain a zeolite microspherical compact (6).
[0071]
The yield, average minor axis, average major axis, average particle diameter, spheroid coefficient, compressive strength, abrasion, and the presence or absence of agglomerated particles of the zeolite microspheres (6) were observed. Table 1 shows the results.
[0072]
Embodiment 7
A mixture of 17.6 Kg of Na-Y type zeolite slurry (solid content concentration: 36.4% by weight) as zeolite, 2.28 Kg of powdered alumina (Cataloid-AP, manufactured by Catalyst Chemical Industry Co., Ltd.) as binder and 43 Kg of water was used. Thus, a slurry having a solid content of 12.7% by weight was obtained. Subsequently, 55.6 g of aqueous ammonia having a concentration of 15% by weight was added to adjust the pH to 9.65, and the mixture was concentrated by heating at 90 ° C. for 5 hours while stirring with a drum dryer. Then, it was pulverized with a Yariya pulverizer (TYPE NO.2, manufactured by YARIA MACHINE WORKS Co., Ltd.) to obtain a powder having an average particle diameter of 68 μm and a water content of 24.1% by weight.
[0073]
1.32 kg of this powder was put into a high-speed stirring powder mixer (Henschel mixer, manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd., FM-20C / I type), and 0.55 kg of water in which 30 g of crystalline cellulose was previously dissolved was added and mixed well. And the water content was adjusted to 46.4% by weight.
This water-adjusted powder was formed into pellets by a downward-pressing roll-type extruder (manufactured by Fuji Paudal Co., Ltd .: Disk Petter, F-5 (PV-S) / 11-175) as in Example 1. Molded.
[0074]
The length of the pellet at this time was relatively uniform, and the average length was 1.8 mm. The obtained pellets having a diameter of 1.5 mmφ were formed into spherical particles with a spherical machine (Malmerizer, QJ-400 type, manufactured by Fuji Paudal Co., Ltd.). At this time, the number of revolutions of the marmellaizer was 600 rpm, the external heat temperature was 60 ° C., and the processing time was 3.5 minutes. The obtained spherical molded body was dried at 130 ° C. for 24 hours, and then calcined at 670 ° C. for 3 hours to obtain a zeolite fine spherical molded body (7). The yield, average minor axis, average major axis, average particle diameter, spheroid coefficient, compressive strength, abrasion, and the presence or absence of agglomerated particles of the zeolite microspherical compact (7) were observed. Table 1 shows the results.
[0075]
[Comparative Example 1]
A mixture of 17.6 Kg of Na-Y type zeolite slurry (solid content concentration: 36.4% by weight) as zeolite, 2.28 Kg of powdered alumina (Cataloid-AP, manufactured by Catalyst Chemical Industry Co., Ltd.) as binder and 43 Kg of water was used. Thus, a slurry having a solid content of 12.7% by weight was obtained. Next, 95 g of nitric acid having a concentration of 20% by weight was added to adjust the pH to 3.2, and the mixture was aged at 95 ° C. for 3 hours.
[0076]
The aged slurry was spray-dried with a spray dryer (hot air inlet temperature: 290 to 310 ° C, outlet temperature: 120 to 130 ° C) to be powderized. The average particle diameter of the obtained powder was 55 μm, and the water content was 21.8% by weight.
1.28 kg of this powder was put into a high-speed stirring powder mixer (Henschel mixer, model FM-20C / I, manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.), and 0.41 kg of water in which 30 g of crystalline cellulose was previously dissolved was added and mixed well. The water content was adjusted to 40.8% by weight.
[0077]
This water-adjusted powder was formed into pellets by a downward-pressing roll-type extruder (manufactured by Fuji Paudal Co., Ltd .: Disk Petter, F-5 (PV-S) / 11-175) as in Example 1. Molded.
The length of the pellet at this time was relatively uniform, and the average length was 1.2 mm. The obtained pellets having a diameter of 1.5 mmφ were formed into spherical particles with a spherical machine (Malmerizer, QJ-400 type, manufactured by Fuji Paudal Co., Ltd.). At this time, the number of revolutions of the marmellaizer was 600 rpm, the external heat temperature was 60 ° C., and the processing time was 3.5 minutes. The obtained spherical molded body was dried at 130 ° C. for 24 hours, and then calcined at 670 ° C. for 3 hours to obtain a zeolite fine spherical molded body (R1). The yield, average minor axis, average major axis, average particle diameter, spheroid coefficient, compressive strength, abrasion, and the presence or absence of agglomerated particles of the zeolite microspherical compact (R1) were observed. Table 1 shows the results.
[0078]
[Comparative Example 2]
27.6 kg of Na-Y type zeolite slurry (solid content concentration 29.0% by weight) as zeolite and powdery alumina (Cataloid-AP, solid content concentration 70.3% by weight) 2 as a binder 2 0.84 kg and 19.6 kg of water were mixed to obtain a slurry having a solid concentration of 20% by weight.
[0079]
Then, the mixture was concentrated by steam heating from the outside with a kneading machine to prepare a wet kneaded product (kneaded product) having a water content of 51.2% by weight.
This neat product (kneaded product) was formed into pellets by a pre-pressed screw-type extruder (DE-75 type, manufactured by Honda Iron Works, Ltd.). At this time, first, the extruder was extruded once with a nozzle diameter of 3 mmφ, and then extruded once with a nozzle diameter of 1.5 mmφ to form a pellet. The length of the pellets at this time varied from 2 to 20 mm.
[0080]
The obtained pellets having a diameter of 1.5 mmφ were granulated at a rotation speed of a malmerizer of 600 rpm, an external heat temperature of 70 ° C., and a treatment time of 4 minutes. At this time, the long pellets adhered to each other without breaking, and the shorter pellets also adhered to each other, resulting in a mixture of a large spherical body and a small spherical body. . The obtained molded body was dried at 130 ° C. for 24 hours, and then calcined at 600 ° C. for 3 hours to obtain a zeolite fine spherical molded body (R2).
[0081]
The yield, average minor axis, average major axis, average particle diameter, spheroid coefficient, compressive strength, abrasion, and the presence or absence of agglomerated particles of the zeolite microspherical compact (R2) were observed. Table 1 shows the results.
[0082]
[Table 1]
Claims (7)
（ａ）ゼオライトとアルミナ微粒子とが分散し、ｐＨが３．５〜１１．５の範囲にあるスラリーを調製し、
（ｂ）水分含有量がＫ±４重量％の範囲にあるゼオライトとアルミナ微粒子との混合物粉体を調製し（但し、Ｋはゼオライトの種類によって異なり、バインダーの含有量が全固形分中の２〜４０重量％の範囲にあるときに押し出し成形可能な適性水分量を表す）、
（ｃ）混合物粉体を、径（Ｄ）が０．５〜５ｍｍの範囲にあるペレット状成形体に形成した後、
（ｄ）前記ペレット状成形体を球状成形体とし
（ｅ）ついで、乾燥および／または焼成する。A method for producing a zeolite microsphere molded body, comprising the following steps (a) to (e):
(A) preparing a slurry in which zeolite and alumina fine particles are dispersed and the pH is in the range of 3.5 to 11.5,
(B) A mixed powder of zeolite and alumina fine particles having a water content in the range of K ± 4% by weight is prepared (however, K varies depending on the type of zeolite, and the binder content is 2% of the total solid content). When it is in the range of ４０40% by weight, it represents an appropriate amount of water that can be extruded),
(C) After forming the mixture powder into a pellet-shaped compact having a diameter (D) in the range of 0.5 to 5 mm,
(D) The pellet-shaped molded body is made into a spherical molded body (e) and then dried and / or fired.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002286718A JP4188050B2 (en) | 2002-09-30 | 2002-09-30 | Method for producing zeolite microsphere molding |
Applications Claiming Priority (1)
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