180970. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ketóz és aldóz elegyének szétválasztására szelktív adszorbcióval
9 180970 10 „M” legalább egy olyan kationt jelent, amelynek vegyértéke nem több, mint 3, „n” az „M” kation vegyértékét jelenti, és „y” értéke legfeljebb körülbelül 9, ami függ az „M” azonosságától és a kristály hidratáltságának fokától. Amint a fenti képletből látható, az X zeolit Si02/Al203 mólaránya 2,5 ± 0,5. Az „M” kation egy vagy több kation lehet, így hidrogénkation, alkálifémkation vagy alkáliföldfém-kation, vagy más választott kation, és általában funkciós helyekre vonatkozik. Amikor az X zeolitot előállítják, az „M” kation rendszerint túlnyomórészt nátrium, és ezért a zeolitot úgy említik, mint nátrium-X zeolitot. A zeolit előállításához használt reagensek tisztaságától függően szennyezésként más fent említett kationok is jelen lehetnek. Az Y zeolit hidratált vagy részlegesen hidratált alakjában hasonlóképpen szemléltethető oxid mólokban kifejezve: (0,9 ± 0,2) M2 /nO : Al2 03 : wSi02 :yH20. „M” legalább egy olyan kationt jelent, amelynek vegyértéke nem több, mint 3, „n” az „M” kation vegyértékét jelenti, „w” értéke nagyobb, mint körülbelül 3, és legfeljebb 6, és „y” értéke legfeljebb körülbelül 9, ez függ az „M” azonosságától és a kristály hidratáltságának fokától. Az Y zeolitok Si02/Ál203 mólaránya így 3-6 lehet. Az „M” kation lehet egy vagy több különböző kation mint az X zeolit esetében; az Y zeolit eredeti előállításakor az „M” kation általában túlnyomórészt szintén nátrium. A funkciós helyeken túlnyomórészt nátriumkationokat tartalmazó Y zeolitot ezért nátrium-Y-zeolitnak nevezik. A zeolitban a funkciós helyeket elfoglaló kationok jól ismert ioncserés eljárásokkal más kationokra kicserélhetők, például úgy, hogy a zeolitot vagy a zeolitot tartalmazó alapanyagot a zeolitba beépíteni kívánt kation vagy kationok oldható sóinak vizes oldatával érintkeztetjük. Ha a csere a kívánt mértékben végbement, a zeolitot a vizes oldatból elkülönítjük, mossuk, és a kívánt víztartalomig szárítjuk. Ezekkel az eljárásokkal a nátriumkatíonok és azok a nem-nátriumkationok, amelyek a nátrium-X vagy nátrium-Y zeolitban mint szennyezések funkciós helyeket foglalhatnak el, más kationokkal részben vagy lényegileg teljesen kicserélhetők. A zeolit az előállítására szolgáló alapanyagban általában 75—98 súly% mennyiségben van jelen, az illékony anyagoktól mentes keverékre számítva. Az illékony anyagoktól mentes keverékeket általában az után vizsgáljuk meg, amikor az alapanyagot az összes illékony anyag kiűzése céljából 900 °C-on kalcináltuk. Az alapanyag töbi része általában amorf anyag, így szilicium-dioxid, alumínium-oxid vagy szilícium-dioxid-alumínium-oxid-keverékek vagy -vegyületek, így agyagok; ez az anyag a zeolit anyag kis részecskéivel bensőséges keverék formájában van jelen. Ez az amorf anyag kiegészítő anyag lehet az X vagy Y zeolit gyártási eljárásához, vagy viszonylag tiszta X vagy Y zeolithoz adható, de mindkét esetben mint kötőanyagot szoktuk használni abból a célból, hogy a zeolit kemény kristályos szemcséinek formázását vagy tömörítését elősegítsük. Az alapanyag általában részecskék, így extrudátumok, aggregátumok, tabletták, pirulák, makrogömbök vagy szemcsék alakjában van jelen, amelyek mindegyikét aprítással a kívánt szemcsenagyságban állítjuk elő. A találmány szerinti eljárásban használt adszorbens szemcsenagyság-tartománya előnyösen 0,25—l,00mm, és még előnyösebben 0,3—0,5 mm. A találmány szerinti eljárásban alkalmazott adszorbensek készítésére használható megfelelő alapanyag például a Molecular Sieves 13 X” és „SK-40” (Linde Company, Tonawanda, New York). Az első anyag X zeolitot, a második anyag Y zeolitot tartalmaz. Megállapítottuk, hogy azok az X és Y zeolitok, amelyek a funkciós helyeken bizonyos specifikus kationokat tartalmaznak, a fentiekben ismertetett követelményeknek megfelelnek, és így a találmány szerinti eljárásban alkalmazhatók. A megfelelő zeolitok némelyike lényegileg egyetlen kationfajtát tartalmaz a funkciós helyeken, míg más zeolitok kationpárokat tartalmaznak. Egy zeolitot lényegileg tökéletesen ioncseréltnek vélünk, ha az ioncsere után a zeolit visszamaradó nátriumtartalma kevesebb mint körülbelül 2 súly% Na20. Valamennyi X zeolitból álló adszorbens, amely a funkciós helyeken nátrium-, bátriumvagy stronciumkationokat tartalmaz, ketózra szelektív, aldózra vonatkoztatva. Más adszorbensek, amelyek hasonló szelektivitással rendelkeznek, olyan X zeolitok, amelyek a funkciós helyeken a bárium-kálium- vagy bárium-stroncium-kationpárt tartalmazzák. Egy olyan zeolitból álló adszorbensben, amely a funkciós helyeken báriumot és káliumot tartalmaz, a bárium-kálium súlyarány előnyösen 1 : 1 — 100 :1, és előnyösebben 1 :1 - 10 : 1. Egy olyan X zeolitból álló adszorbensben, amely a funkciós helyeken báriumot és stronciumot tartalmaz, a bárium-stroncium súlyarány előnyösen 1:1 — 15:1, még előnyösebben 5:1-15:1. Olyan X zeolitból álló adszorbens, amely a funkciós helyeken káliumot tartalmaz, a találmány szerinti eljárásban — ketózhoz viszonyítva — aldózra gyakorolt szelektivitása alapján alkalmazható. Ilyen adszorbenst előállíthatunk úgy, hogy egy „Molecular Sieves 13 X”-nél (Na-X zeolit) káliumionokkal (tipikusan kálium-klorid-oldattal) lényegileg teljes ioncserét hajtunk végre, az ioncserélt anyagot az ioncserélő oldat feleslegének eltávolítása céljából vízzel mossuk, és az adszorbenst szárítjuk úgy, hogy 900 °C-on mért izzítási vesztesége 10 súly%-nál kevesebb legyen. Azok az Y zeolitból álló adszorbensek, amelyek a cserélhető kationos helyeken legalább egy ammonium-, nátrium-, kálium-, kalcium-, stroncium- vagy báriumkationt, vagy ezek kombinációit tartalmazzák, a találmány szerinti eljárásban alkalmazhatók, mert - aldózra vonatkoztatva — ketózra szelektívek. Ezeknél a zeolitoknál előnyösen teljes ioncserét hajtunk végre a választott kationnal vagy kationokkal. Igen előnyös adszorbens egy Y zeolitból és amorf anyagból álló, a funkciós helyeken kalciumkationokat tartalmazó alapanyag. Az a tény, hogy ezek az adszorbensek a találmány szerinti eljárásban való használatra alkalmasak, meglepő és előre nem látható. Számos X vagy Y zeolitból és amorf anyagból álló adszorbens valójában nem szelektív sem ketózra, sem aldózra, és ezért a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
