Зеолитите са известни в геологията преди повече от 20О години, но в промишлеността те се появиха като новост едва в последните 18 години. Независимо от това те бързо извоюваха място на важен промишлен материал. Синтетичните зео-лити — молекулните сита, допринесоха много за решаване на задачата за получаване на свръхчисти суровини и полупродукти. Молекулните сита решиха много трудни индустриални проблеми, като отделяне на я-парафини от нефтени фракции, сушене, пречистване и разделяне на промишлени газове и течности. Зеолитите станаха основа за създаване на нови високоактивни и селективни катализатори. Освен в химическата, нефтопреработващата и каучуковата промишленост зеолитите се оказаха много перспективни материали за машиностроенето, атомната промишленост, селското стопанство и други.
Независимо от интензивните изследвания и големите резултати, постигнати през последните. години, зеолитите и в бъдеще ще представляват важен обект за изследване. Възможностите, които те крият, далеч не са изчерпани. Напротив, чрез тях се очаква да бъдат решени редица важни теоретични проблеми на адсорбцията и катализа. Чрез неизчерпаемите възможности за модификация ще бъдат съададени нови материали за нуждите на различни клонове на промишлеността.
Целта на настоящия труд е да запознае читателя със съвременните представи за структурата и свойствата на зеолитите,, постиженията в областта на техния синтез и приложението им. Големият интерес към зеолитите в приложен и научен аспект предизвика рязко увеличаване на потока от информация. В последните 10 години броят на съобщенията в периодичния научен печат надхвърля 500 заглавия в година. В настоящата книга са разгледани основните схващания и достижения в областта на теорията и практиката, като читателят се насочва към възловите литературни източници. Включен е повече фактически материал по изследването и приложението на зеолитите. Предполага се, че книгата ще бъде полезна в решаване на конкретни задачи по приложението на молекулните сита — зеолитите, в промишлеността и в лабораторната практика.
Книгата е предназначена да ползува широк кръг научни и инженерно-технически кадри и студенти от химическите специалности. Бележките и препоръките на читателите ще бъдат приети с благодарност от автора.
За оказаната помощ при събиране и обсъждане на материала дължа да изкажа благодарност на своите колеги и сътрудници: Хр. Минчев, В. Каназирев, Н. Давидова, О. Захариева-Пен-чева, Я. Неинска, Н. Пешев, В. Прахова, Е. Симитчиева, Л. Василева, Р. Найденов и други.
*
СЪДЪРЖАНИЕ
Предговор
Глава 1. СЪСТАВ, СТРУКТУРА И КЛАСИФИКАЦИЯ НА ЗЕОЛИТИТЕ
1. 1. Общи сведения . 7
1. 2. Структура на зеолитите ..... 9
1. 2. 1. Структура от свързани полиедри 12
1. 2. 2. Зеолити със слоеста структура .17
1. 2. 3. Структури с верижно разположение на тетраедрите . 21
1. 2. 4. Геометрия на входните отвори към големите кухини 24
1. 2. 5. Катиони и вода в структурата на зеолита . 25
1. 3. Класификация на зеолитите ..... 28
1.4. Номенклатура на синтетичните зеолити 36
Глава 2. СИНТЕЗ И ПРОМИШЛЕНО ПРОИЗВОДСТВО НА ЗЕОЛИТИ
2. 1. Върху генезиса на природните зеолити . . . .37
2. 2. Метода за получаване на синтетични зеолити . . 37
2. 3. Хидротермален синтез на зеолити . . . .38
2. 4. Механизъм и кинетика на кристализацията на зеолитите. Размер на кристалите . 44
2. 5. Гранулиране на зеолитите ...... 45
2. 6. Промишлено производство на молекулни сита. .45
2. 7. Сведения за произвежданите в промишлеността зеолити (молекулни сита) . 47
Глава 3. ХИМИЧНИ И ФИЗИКОХИМИЧНИ СВОЙСТВА НА ЗЕОЛИТИТЕ
3. 1. Физични свойства ....... 50
3. 2. Действие на водата ...... 53
3. 3. Разтворимост на зеолитите в алкални разтвори 55
3. 4. Поведение на зеолитите при въздействието на киселини 56
3. 5. Деалуминиране 58
3. 6. Йонен обмен. 61
3. 7. Водородна форма на зеолитите 74
3. 7. 1. Състояние на водорода в Н-формата на зеолитите 76
Глава 4. ЗЕОЛИТИТЕ КАТО АДСОРБЕНТИ
4. 1. Общи положения 79
4. 1. 1. Влияние на порестата структура .79
4. 1. 2. Влияние на катиона ...... 80
4. 1. 3. Адсорбционни изотерми .81
4. 1. 4. Адсорбционни изобари .90
4. 1. 5. Адсорбционни изостери .92
4. 1.6. Топлина на адсорбцията .93
4. 1. 7. Теоретични изследвания върху адсорбцията на зеолити 95
4. 1. 8. Селективност при адсорбцията върху зеолити . . 98
4. 2. Приложение на зеолитите в абсорбционните процеси
4. 2. 1. Сушене . . ..... 101
4. 2. 2. Сушене на газове и пари .... 103
4. 2. 3. Сушене на течности , 114
4. 2. 4. Съвместно провеждане на сушенето и очистването . 119
4. 2. 5. Разделяне на промишлени смеси 120
4. 2. 6. Регенерация на молекулните сита . 122
4. 2. 7. Извличане на нормални въглеводороди от промишлени фракции 127
Глава 5. ЗЕОЛИТИТЕ КАТО КАТАЛИЗАТОРИ
5. 1. Каталитжни реакции в присъствие на зеолити 144
6. 1. 1. Орто-пара-конверсия на водород и реакция на деутерообмен 145
5. 1. 2. Каталитичен крекинг 145
5. 1; 3. Изомеризация 150
5. 1. 4. Алкилиране 153
5. 1.5. Реакции на изомеризация и диспропорционнране на алкилароматни въглеводороди 154
5. 1. 6. Дехидратиране 155
5. 1. 7. Хидриране и дехидриране 156
5. 1. 8. Окисление 157
5. 2. Природа на каталитжната активност 158
5. 2. 1. Реакции от карбонийонен тип 158
5. 2. 2. Реакции от радикалов тип 162
5. 2. 3. Каталитичен молекулноситов ефект 103
5. 2. 4. Метал-зеолитни катализатори 106
5. 3, Промишлено приложение на зеолитните катализатори 170
5. 3. 1. Катализатори за каталитичен крекинг 170
5. 3. 2. Катализатори за хидрокрекинг . 175
5. 3. 3. Катализатори за изомеризация и други процеси 178
Глава 6. ДРУГИ ПРИЛОЖЕНИЯ НА ЗЕОЛИТИТЕ
6. 1. Приложение в лабораторната практика . . .179
6. 1. 1. Разделяне на орто-и пара-водород и изотопите на водорода 179
6. 1. 2. Адсорбционно хроматографско определяне на газове . 179
6. 1. 3. Анализ на благородни газове . 180
6. 1. 4. Хроматографски метод за анализ на въглеводородни смеси с помощта на молекулни сита .181
6. 2. Лабораторно определяне и разделяне на п-въглеводород и . 182
6.2. 1. Определяне на л-парафини в тесни леснокипящи фракции[312] 182
6. 2. 2. Определяне на /г-парафини и /г-олефини във фракции от дестилацията на нефт [313] . 182
6. 3. Разделяне на висши ароматни въглеводороди 185
6. 4. Определяне на влага 185
6. 5. Приложение в органичния синтез . 185
6. 6. Молекулните сита във вакуумната техника 186
6. 7. Молекулните сита като носители 187
6. 7. 1. Приложение в каучуковата промишленост .188
6. 7. 2. Използуване на заредени зеолити в селското стопанство . 190
6. 8. Зеолитите като йонообменници .190
6. 9. Хладилна техника . 91
6. 10. Приложение в електротехниката и електрониката . . 191
6. 11. Други приложения на зеолитите 191
Литерарура 192
