RU2575222C1 - Способ получения осажденного диоксида кремния, включающий этап мембранного концентрирования - Google Patents
Способ получения осажденного диоксида кремния, включающий этап мембранного концентрирования Download PDFInfo
- Publication number
- RU2575222C1 RU2575222C1 RU2014142540/05A RU2014142540A RU2575222C1 RU 2575222 C1 RU2575222 C1 RU 2575222C1 RU 2014142540/05 A RU2014142540/05 A RU 2014142540/05A RU 2014142540 A RU2014142540 A RU 2014142540A RU 2575222 C1 RU2575222 C1 RU 2575222C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- suspension
- carried out
- membrane concentration
- precipitated silica
- filtration
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 37
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 17
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 title abstract description 8
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 title abstract description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 63
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N silicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000002535 acidifier Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 22
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 13
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 12
- 235000019749 Dry matter Nutrition 0.000 claims description 11
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 9
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 claims description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 235000012970 cakes Nutrition 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 7
- 238000009295 crossflow filtration Methods 0.000 description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001599 direct drying Methods 0.000 description 3
- 238000010981 drying operation Methods 0.000 description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 3
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 3
- 230000001747 exhibiting Effects 0.000 description 3
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N formic acid Chemical compound OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N HCl Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing Effects 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000001763 2-hydroxyethyl(trimethyl)azanium Substances 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N Carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960003178 Choline Chloride Drugs 0.000 description 1
- SGMZJAMFUVOLNK-UHFFFAOYSA-M Choline chloride Chemical compound [Cl-].C[N+](C)(C)CCO SGMZJAMFUVOLNK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000019743 Choline chloride Nutrition 0.000 description 1
- 241000030361 Girellinae Species 0.000 description 1
- IYJYQHRNMMNLRH-UHFFFAOYSA-N Sodium aluminate Chemical compound [Na+].O=[Al-]=O IYJYQHRNMMNLRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940034610 Toothpaste Drugs 0.000 description 1
- 229940029983 VITAMINS Drugs 0.000 description 1
- 229940046009 Vitamin E Drugs 0.000 description 1
- 229930003427 Vitamin E Natural products 0.000 description 1
- 229940021016 Vitamin IV solution additives Drugs 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive Effects 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 aluminum compound Chemical class 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 229920003244 diene elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000007907 direct compression Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 1
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000606 toothpaste Substances 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 235000019165 vitamin E Nutrition 0.000 description 1
- 239000011709 vitamin E Substances 0.000 description 1
- 150000003712 vitamin E derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229930003231 vitamins Natural products 0.000 description 1
- 238000005550 wet granulation Methods 0.000 description 1
Abstract
Настоящее изобретение относится к способу получения осажденного диоксида кремния, при котором силикат реагирует с подкисляющим средством с получением суспензии осажденного диоксида кремния (S1) с последующим этапом разделения с получением осадка. Указанный осадок подвергают дроблению с получением суспензии осажденного диоксида кремния (S2) и её высушиванием. Согласно изобретению между этапом дробления и этапом высушивания осуществляют мембранное концентрирование. Изобретение обеспечивает повышение производительности процесса при сохранении качества продукта. 12 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 пр.
Description
Настоящее изобретение относится к улучшенному способу получения осажденного диоксида кремния.
Известно применение осажденных диоксидов кремния в качестве подложки катализатора, в качестве абсорбента для активных материалов (в частности, подложек для жидкостей, например, которые применяют в пище, таких как витамины (в частности, витамин E) или холин хлорид), в качестве средства, повышающего вязкость, структурообразующего средства или средства против комкования, в качестве компонента разделителя для батарей и в качестве добавки для зубной пасты или бумаги.
Также возможно применение осажденных диоксидов кремния в качестве усиливающего наполнителя в силиконовых матрицах (например, для покрытия электрокабелей) или в композициях на основе природного или синтетического полимера(ов), в частности эластомера(ов), главным образом, диенового эластомера(ов), например, для обувных подошв, напольных покрытий, газовых барьеров, негорючих материалов, а также инженерных деталей, таких как ролики для фуникулеров, изоляции для бытовых электроприборов, изоляции для трубопроводов для жидкостей или газов, уплотнения для тормозных систем, оболочки, кабели и приводные ремни.
Осажденный диоксид кремния, в частности, долгое время применяли в качестве усиливающего наполнителя в эластомерах и, в частности, в покрышках.
Осажденный диоксид кремния главным образом получают путем реакции осаждения между силикатом, в частности силикатом щелочного металла, и подкисляющим средством с последующим этапом разделения путем фильтрации, чтобы получить осадок на фильтре, и обычно с последующим этапом промывки указанного осадка, после чего следует необязательный этап дробления осадка на фильтре, а также этап высушивания указанного осадка, например путем распыления.
В контексте способов из уровня техники осадок, как правило, после операции дробления подвергают этапу распыления с большим количеством воды. Осуществление этапа распыления, таким образом, позволяет, в частности, отводить такие большие количества воды, что требует немало времени и большого количества энергии.
Таким образом, одна из целей настоящего изобретения заключается в обеспечении способа получения осажденного диоксида кремния, который позволяет ограничить затраты энергии, в частности, на высушивание.
Одной из целей настоящего изобретения, в частности, является обеспечение способа, альтернативного известным способам получения осажденного диоксида кремния, который является экономичным и простым в осуществлении.
Одна из целей настоящего изобретения предпочтительно заключается в обеспечении способа, который позволяет снизить потребление энергии при высушивании, в частности, относительно способов из уровня техники, как правило, по меньшей мере на примерно 10%, в частности, по меньшей мере на примерно 15%, например, по меньшей мере на примерно 20%.
Одна из целей настоящего изобретения предпочтительно заключается в обеспечении способа, который позволяет повысить производительность способа получения осажденного диоксида кремния, в частности, на этапе высушивания, в частности, относительно способов из уровня техники, как правило, по меньшей мере на примерно 15%, в частности, по меньшей мере на примерно 20%, например, по меньшей мере на примерно 25%.
Настоящее изобретение, таким образом, относится к способу получения осажденного диоксида кремния, включающему реакцию силиката с подкисляющим средством, чтобы получить суспензию осажденного диоксида кремния (S1), с последующим этапом разделения, чтобы получить осадок, с последующим этапом дробления указанного осадка, чтобы получить суспензию осажденного диоксида кремния (S2), и с последующим этапом высушивания данной суспензии, и при котором этап мембранного концентрирования осуществляют между указанным этапом дробления и указанным этапом высушивания.
В частности, способ согласно настоящему изобретению, таким образом, включает следующие этапы, на которых
- по меньшей мере один силикат реагирует (реакция осаждения) с по меньшей мере одним подкисляющим средством таким образом, чтобы получить суспензию осажденного диоксида кремния (S1),
- осуществляют этап отделения твердой фазы от жидкой, более конкретно - этап фильтрации, чтобы получить твердый продукт, также обозначенный как "осадок на фильтре",
- указанный осадок на фильтре подвергают операции дробления, чтобы получить суспензию осажденного диоксида кремния (S2),
- затем осуществляют этап мембранного концентрирования указанной суспензии (S2) и
- высушивают полученный таким образом продукт предпочтительно путем распыления.
Характерный этап способа по настоящему изобретению, взятый в комбинации с другими этапами указанного способа, заключается в этапе мембранного концентрирования, который позволяет механически удалить большое количество воды из суспензии (S3), полученной после дробления.
Такая операция в комбинации с другими этапами способа затем позволяет повысить содержание сухого вещества продукта перед этапом высушивания. Продукт, который затем подвергают высушиванию, содержит меньше воды, что приводит в результате к экономии энергии для последующего этапа высушивания.
Осуществление способа согласно настоящему изобретению может позволить повысить производительность, в частности, этапа высушивания, по меньшей мере на примерно 15%, предпочтительно по меньшей мере на примерно 20%, например, по меньшей мере на примерно 25%, относительно способов из уровня техники, преимущественно при отсутствии ухудшения свойств полученного осажденного диоксида кремния, в частности, его степени дисперсности, в частности, в эластомерах.
Применяемый этап концентрирования включает мембранные методы. Они, в частности, заключаются в циркуляции вышеуказанной суспензии (S2) через мембрану, а также в извлечении концентрата, полученного таким образом.
Такие мембранные методы хорошо известны специалисту в данной области.
Согласно одному варианту осуществления способа по настоящему изобретению этап мембранного концентрирования осуществляют с помощью фильтрации в тангенциальном потоке. Такой метод фильтрации в тангенциальном потоке хорошо известен специалисту в данной области.
Таким образом, фильтрация в тангенциальном потоке заключается в пропускании жидкости, а именно вышеуказанной суспензии (S2), тангенциально к поверхности фильтра. Давление жидкости обуславливает прохождение последней через фильтр. Частицы в данном случае остаются в тангенциально циркулирующем потоке, при этом закупоривание фильтрующего элемента, таким образом, происходит гораздо менее быстро.
Согласно одному варианту осуществления способа по настоящему изобретению этап мембранного концентрирования осуществляют с помощью стандартной или динамической фильтрации в тангенциальном потоке.
В случае стандартной фильтрации в тангенциальном потоке применяемая мембрана является неподвижной и, таким образом, происходит циркуляция жидкости, а именно в данном случае - суспензии (S2). В случае динамической фильтрации в тангенциальном потоке мембрана находится в движении. Такие два метода фильтрации в тангенциальном потоке хорошо известны специалисту в данной области.
Согласно предпочтительному варианту осуществления способа по настоящему изобретению этап мембранного концентрирования осуществляют путем динамической фильтрации в тангенциальном потоке, в частности, вибрационного (например, с применением системы VSEP (усиленной обработки методом вибрационного сдвига)) или ротационного типа.
Согласно одному варианту осуществления способа по настоящему изобретению этап мембранного концентрирования осуществляют с помощью ротационной динамической фильтрации в тангенциальном потоке.
В контексте способа согласно настоящему изобретению, таким образом, применяют, например, метод динамической фильтрации в тангенциальном потоке с вращающимися дисками. В данном способе вращающиеся керамические диски затем генерируют турбулентные потоки, а также разность скоростей между фильтрующим элементом и суспензией. Такие турбулентные потоки предотвращают образование твердых агломератов на поверхности мембран, которые могут препятствовать фильтрации. Данная технология заключается в удалении воды механически, а не путем испарения, что позволяет в итоге снизить затраты энергии.
Согласно одному варианту осуществления способа по настоящему изобретению продукт, полученный после этапа мембранного концентрирования, представляет собой суспензию (S3) осажденного диоксида кремния с содержанием сухого вещества более 24% по весу, предпочтительно по меньшей мере 26% по весу.
Согласно одному варианту осуществления способа по настоящему изобретению продукт, полученный после этапа мембранного концентрирования, представляет собой суспензию (S3) осажденного диоксида кремния с содержанием сухого вещества от 25% до 30% по весу.
Согласно одному варианту осуществления способа по настоящему изобретению этап мембранного концентрирования осуществляют в горячем состоянии и, в частности, при температуре от 40 до 90°C.
Способ согласно настоящему изобретению относится к способу синтеза осажденного диоксида кремния, это означает, что осуществляют первый этап осаждения, на котором по меньшей мере одно подкисляющее средство реагирует с по меньшей мере одним силикатом, без ограничения конкретного типа осажденного диоксида кремния.
Способ согласно настоящему изобретению может осуществляться, в частности, для получения осажденных диоксидов кремния, получаемых согласно способам, описанным, например, в заявках EP 0520862, EP 0670813, EP 0670814, EP 0917519, WO 95/09127, WO 95/09128, WO 98/54090, WO 03/016215, WO 2009/112458 или WO 2012/010712.
Реакция осаждения путем реакции силиката с подкисляющим средством может осуществляться в способе согласно настоящему изобретению в соответствии с любым способом получения, в частности путем добавления подкисляющего средства в исходное сырье силиката или, иначе, путем одновременного добавления, всего или части, подкисляющего средства и силиката в исходное сырье на основе воды, или силиката, или подкисляющего средства.
Выбор подкисляющего средства и силиката осуществляют способом, хорошо известным per se. Как правило, в качестве подкисляющего средства используют сильную неорганическую кислоту, такую как серная кислота, азотная кислота или соляная кислота, или также органическую кислоту, такую как уксусная кислота, муравьиная кислота или угольная кислота.
После этапа осаждения получают суспензию (или взвесь) S1 осажденного диоксида кремния, в которой необязательно возможно добавление различных добавок, которые затем отделяют.
Согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения вышеуказанный этап разделения состоит из этапа отделения твердой фазы от жидкой. Предпочтительно, он состоит из этапа фильтрации, после которого получают осадок на фильтре, при необходимости с последующим этапом промывки указанного осадка.
Фильтрацию осуществляют согласно любому подходящему способу, например посредством фильтр-пресса, ленточного фильтра или ротационного вакуум-фильтра.
Полученный осадок затем подвергают этапу дробления. Операция дробления представляет собой операцию псевдоожижения или ожижения, при которой осадок на фильтре становится подобным жидкости, при этом осажденный диоксид кремния вновь остается в суспензии. Как правило, данная операция позволяет, в частности, снизить вязкость суспензии, которую необходимо в дальнейшем высушить. Данную операцию, таким образом, могут осуществлять путем подвергания осадка на фильтре химическому воздействию, например, путем добавления соединения алюминия, такого как алюминат натрия, и/или кислоты, предпочтительно в сочетании с механическим воздействием (например, путем пропускания через резервуар с непрерывным перемешиванием или через мельницы коллоидного типа). Суспензия (в частности, водная суспензия) S2, полученная после дробления, как правило, характеризуется относительно низкой вязкостью.
Согласно одному варианту осуществления способ по настоящему изобретению может включать этап разрыхления между этапом разделения и этапом дробления.
Данный необязательный этап заключается в крошении осадка, полученного на этапе разделения, и позволяет уменьшить размер частиц указанного осадка. Например, данный этап может осуществляться с применением ниблера от Gericke, в котором осадок продавливают через экран с диаметром ячейки менее 20 мм, предпочтительно с размером от 2 до 14 мм. Данный этап разрыхления может также осуществляться с применением устройств от Wyssmont, таких как "Rotocage Lumpbreaker", "Double Rotocage Lumpbreaker" или "Triskelion Lumpbreaker".
Суспензию осажденного диоксида кремния S2, полученную на этапе дробления, подвергают этапу мембранного концентрирования, описанному выше.
Суспензию осажденного диоксида кремния S3, полученную на этапе мембранного концентрирования, затем высушивают.
Данное высушивание можно осуществлять в соответствии с любыми способами, известными per se.
Согласно предпочтительному варианту осуществления способа по настоящему изобретению высушивание осуществляют путем распыления.
Для этого можно применять любой тип подходящего распылителя, в частности центробежный распылитель, распылительную форсунку, распылитель гидростатического давления или двухжидкостный распылитель.
Предпочтительно в способе согласно настоящему изобретению этап разделения осуществляют посредством вакуум-фильтра (в частности, ротационного вакуум-фильтра), а этап высушивания осуществляют с применением распылительной форсунки.
При проведении операции высушивания посредством распылительной форсунки осажденный диоксид кремния затем может быть получен преимущественно в форме практически сферической крошки (микрокрошки), предпочтительно со средним размером по меньшей мере 80 мкм.
После данной операции высушивания необязательно возможно осуществление этапа размалывания извлеченного продукта; при этом осажденный диоксид кремния получают, как правило, в форме порошка, предпочтительно со средним размером от 5 до 70 мкм.
При проведении операции высушивания посредством центробежного распылителя осажденный диоксид кремния затем может быть получен в форме порошка, например, со средним размером от 5 до 70 мкм.
Высушенный (например, при помощи центробежного распылителя) или измельченный продукт, как указано ранее, может необязательно подвергаться этапу агломерирования, который заключается, например, в прямом прессовании, мокрой грануляции (т.е. с применением связующего, такого как вода, взвесь диоксида кремния и т. п.), экструзии или предпочтительно сухом прессовании. Когда используют последний метод, перед проведением уплотнения может оказаться целесообразной деаэрация (операция, также называемая предварительное загущение или дегазация) порошкообразных продуктов для удаления воздуха, содержащегося в них, и для обеспечения более однородного уплотнения.
Осажденный диоксид кремния, который может быть получен после данного этапа агломерирования, как правило, находится в форме гранул, в частности, с размером по меньшей мере 1 мм, например от 1 до 10 мм, в частности, вдоль оси их наибольшего размера.
Следующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение, однако, без ограничения его объема.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
Применяемая суспензия осажденного диоксида кремния (S2) представляет собой взвесь диоксида кремния Z1165MP, полученную после этапа фильтрации с последующим этапом дробления осадка, полученного на этапе фильтрации, проявляющую следующие характеристики:
температура: 50°C;
pH: 6,0-6,5;
влажность: 77%.
Часть (S'2) суспензии S2 высушивают непосредственно путем распыления.
Остальную часть суспензии S2 подвергают этапу мембранного концентрирования на фильтровальной установке DCF 152/0,14 (Kmpt), развивающей площадь фильтрующей поверхности 0,14 м2, и с применением мембран на основе Al2O3 (Kerafol) с диаметром пор 200 нм.
Трансмембранное давление устанавливают при 0,8 бар, а обратные промывки при 0,4 бар осуществляют каждые 4 секунды.
Скорость потока по пермеату составляет 25 л/ч/м2. Полученная концентрированная взвесь S3 имеет содержание сухого вещества 26%.
Взвесь S3 с содержанием сухого вещества 26% затем распыляют как в случае части S'2 суспензии S2.
Таким образом, наблюдают экономию потребления энергии, составляющую 15%, относительно непосредственного высушивания взвеси S'2, и связанный прирост производительности, составляющий 18%.
Размеры частиц взвесей перед и после мембранного концентрирования приведены в следующей таблице.
Суспензия | % частиц<0,5 мкм (*) в суспензии |
S'2 | 65% |
S3 | 65% |
(*) Процентное содержание частиц с диаметром менее 0,5 мкм измеряют путем определения размера частиц с помощью седиментации, осуществляемой в устройстве Sedigraph 5100 (Micromeretics), исходя из процентного содержания частиц менее 0,5 мкм. Суспензию, анализируемую с помощью данного метода, разбавляют до 4,6% по весу в очищенной воде и ее слегка встряхивают. Полученную суспензию затем просеивают с применением 250-мкм сита и осуществляют анализ, принимая диапазон измерения от 0,3 до 85 мкм.
Эти данные позволяют заметить, что механические воздействия, которым подвергается взвесь диоксида кремния S2 (чтобы получить взвесь S3), не изменяют ее содержания тонкодисперсных частиц.
Пример 2
Применяемая суспензия осажденного диоксида кремния (S2) представляет собой взвесь диоксида кремния Z1165MP, полученную после этапа фильтрации с последующим этапом дробления осадка, полученного на этапе фильтрации, проявляющую следующие характеристики:
температура: 50°C;
pH: 6,0-6,5;
влажность: 77%.
Часть (S'2) суспензии S2 высушивают непосредственно путем распыления.
Остальную часть суспензии S2 подвергают этапу мембранного концентрирования на фильтровальной установке SSDF CRD-01 (Novoflow). Данная установка содержит пакет из 3 дисков с диаметром 152 мм, которые состоят из мембран Kerafol, изготовленных из Al2O3 с диаметром пор 200 нм, т.е. площадь фильтрующей поверхности составляет 0,1 м2.
Прикладывают трансмембранное давление 1 бар. Взвесь S3 с содержанием сухого вещества 27,5% получают со скоростью потока по пермеату 18 л/ч/м2.
Взвесь S3 с содержанием сухого вещества 27,5% затем распыляют как в случае части S'2 суспензии S2.
Таким образом, наблюдают экономию потребления энергии, составляющую 22%, относительно непосредственного высушивания взвеси S'2, и связанный прирост производительности, составляющий 27%.
Размеры частиц взвесей перед и после мембранного концентрирования приведены в следующей таблице.
Суспензия | % частиц<0,5 мкм (*) в суспензии |
S'2 | 59% |
S3 | 62% |
(*) Измерение осуществляли как в примере 1. |
Эти данные позволяют заметить, что механические воздействия, которым подвергается взвесь диоксида кремния S2 (чтобы получить взвесь S3), практически не изменяют ее содержания тонкодисперсных частиц.
Пример 3
Применяемая суспензия осажденного диоксида кремния (S2) представляет собой взвесь диоксида кремния Z1165MP, полученную после этапа фильтрации с последующим этапом дробления осадка, полученного на этапе фильтрации, проявляющую следующие характеристики:
температура: 50°C;
pH: 6,0-6,5;
влажность: 84%.
Часть (S'2) суспензии S2 высушивают непосредственно путем распыления.
Остальную часть суспензии S2 подвергают этапу мембранного концентрирования на установке для фильтрации в тангенциальном потоке Carbosep, оснащенной мембраной Carbosep M9 с порогом отсечения 300 кДа. Скорость рециркулирующего потока устанавливают при 800 л/ч, а среднее трансмембранное давление составляет 2 бар.
Полученная концентрированная взвесь S3 имеет содержание сухого вещества 26% со средней скоростью потока по пермеату 100 л/ч/м2.
Взвесь S3 с содержанием сухого вещества 26% затем распыляют, как в случае части S'2 суспензии S2.
Таким образом, наблюдают экономию потребления энергии, составляющую 46%, относительно непосредственного высушивания взвеси S'2, и связанный прирост производительности, составляющий 84%.
Способ согласно настоящему изобретению включает этап мембранного концентрирования, что, таким образом, позволяет достичь экономии энергии и повысить производительность при высушивании.
Claims (13)
1. Способ получения осажденного диоксида кремния, включающий осуществление реакции силиката с подкисляющим средством для получения суспензии осажденного диоксида кремния (S1), с последующим этапом разделения для получения осадка, с последующим этапом дробления указанного осадка для получения суспензии осажденного диоксида кремния (S2) и с последующим этапом высушивания суспензии осажденного диоксида кремния, при котором этап мембранного концентрирования способа осуществляют между указанным этапом дробления и указанным этапом высушивания.
2. Способ по п. 1, в котором этап мембранного концентрирования осуществляют путем фильтрации в тангенциальном потоке.
3. Способ по любому из пп. 1 и 2, в котором этап мембранного концентрирования осуществляют путем динамической фильтрации в тангенциальном потоке.
4. Способ по п. 1, в котором этап мембранного концентрирования осуществляют путем ротационной фильтрации в тангенциальном потоке.
5. Способ по п. 1, в котором продукт, полученный после этапа мембранного концентрирования, представляет собой суспензию осажденного диоксида кремния с содержанием сухого вещества более 24% по весу, предпочтительно по меньшей мере 26% по весу.
6. Способ по п. 1, в котором продукт, полученный после этапа мембранного концентрирования, представляет собой суспензию осажденного диоксида кремния с содержанием сухого вещества от 25% до 30% по весу.
7. Способ по п. 1, в котором этап мембранного концентрирования осуществляют при температуре от 40 до 90°C.
8. Способ по п. 1, в котором этап разрыхления осуществляют между этапом разделения и этапом дробления.
9. Способ по п. 1, в котором этап разделения состоит из этапа фильтрации, при необходимости, с последующим этапом промывки.
10. Способ по п. 9, в котором этап фильтрации осуществляют с применением вакуум-фильтра или фильтр-пресса.
11. Способ по п. 1, в котором этап высушивания осуществляют путем распыления, в частности, с применением распылительной форсунки.
12. Способ по п. 1, в котором продукт, полученный после этапа высушивания, подвергают этапу размалывания.
13. Способ по п. 1, в котором продукт, полученный после этапа высушивания или после необязательного этапа размалывания, подвергают этапу агломерирования.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1252587 | 2012-03-22 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2575222C1 true RU2575222C1 (ru) | 2016-02-20 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2130425C1 (ru) * | 1995-03-29 | 1999-05-20 | Рон-Пуленк Шими | Способ получения осажденной двуокиси кремния и осажденная двуокись кремния, полученная этим способом |
RU2130896C1 (ru) * | 1995-03-29 | 1999-05-27 | Рон-Пуленк Шими | Способ получения осажденного диоксида кремния, осажденные диоксиды кремния, содержащие цинк, и их применение для усиления эластомеров |
RU2137711C1 (ru) * | 1994-07-07 | 1999-09-20 | Рон-Пуленк Шими | Концентрированная суспензия осажденной двуокиси кремния, способы ее приготовления и использование этой суспензии |
EP0754650B1 (de) * | 1995-07-20 | 2001-06-27 | Degussa AG | Fällungskieselsäure |
RU2189351C2 (ru) * | 1997-06-09 | 2002-09-20 | Акцо Нобель Н.В. | Полисиликатные микрогели и материалы на основе диоксида кремния |
RU2393114C2 (ru) * | 2004-06-15 | 2010-06-27 | В.Р. Грейс Энд Ко.-Конн. | Размол диоксидов кремния с использованием химических способов |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2137711C1 (ru) * | 1994-07-07 | 1999-09-20 | Рон-Пуленк Шими | Концентрированная суспензия осажденной двуокиси кремния, способы ее приготовления и использование этой суспензии |
RU2130425C1 (ru) * | 1995-03-29 | 1999-05-20 | Рон-Пуленк Шими | Способ получения осажденной двуокиси кремния и осажденная двуокись кремния, полученная этим способом |
RU2130896C1 (ru) * | 1995-03-29 | 1999-05-27 | Рон-Пуленк Шими | Способ получения осажденного диоксида кремния, осажденные диоксиды кремния, содержащие цинк, и их применение для усиления эластомеров |
EP0754650B1 (de) * | 1995-07-20 | 2001-06-27 | Degussa AG | Fällungskieselsäure |
RU2189351C2 (ru) * | 1997-06-09 | 2002-09-20 | Акцо Нобель Н.В. | Полисиликатные микрогели и материалы на основе диоксида кремния |
RU2393114C2 (ru) * | 2004-06-15 | 2010-06-27 | В.Р. Грейс Энд Ко.-Конн. | Размол диоксидов кремния с использованием химических способов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9108853B2 (en) | Process for preparing precipitated silica comprising a membrane concentration step | |
KR20130049191A (ko) | 침전 실리카의 제조 방법 | |
KR20140116212A (ko) | 침강 실리카의 제조 방법 | |
RU2578315C1 (ru) | Способ получения осажденного диоксида кремния, включающий этап высокотемпературного дробления | |
US10865114B2 (en) | Process for preparing precipitated silica comprising a high compaction step | |
RU2575222C1 (ru) | Способ получения осажденного диоксида кремния, включающий этап мембранного концентрирования | |
US10246338B2 (en) | Process for preparing precipitated silica using a mixer or extruder |