專利名稱：一種活性氧化鋁的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種活性氧化鋁的制備方法。
(2)背景技術(shù)活性氧化鋁指的是γ-Al2O3、η-Al2O3及其混合物。由于活性氧化鋁具有發(fā)達(dá)的孔隙和良好的熱穩(wěn)定性，被廣泛地用于催化劑載體以及干燥劑和吸附劑等。制備活性氧化鋁時(shí)，一般先制備其前驅(qū)物——擬薄水鋁石，再進(jìn)行高溫焙燒使之晶相轉(zhuǎn)化。在各種制備擬薄水鋁石的方法中，以偏鋁酸鈉和二氧化碳中和法成本最低，國內(nèi)外就此方法已申報(bào)不少專利。其中CN1057443A專利申請所公開的生產(chǎn)工藝，其主要工序?yàn)樵现苽?、成膠、老化、洗滌、固液分離和干燥。該工藝在成膠過程中，通入偏鋁酸鈉的酸性氣體為含CO235～45％(V)的CO2-空氣混合氣。由于混合氣中CO2含量較低，中和反應(yīng)時(shí)間長，容易生成三水鋁石，使最終產(chǎn)品孔隙率低，所制的活性氧化鋁產(chǎn)品孔體積小于0.75ml·g-1。CN1254684A專利申請為解決產(chǎn)品孔隙率低的問題，改用低溫(15～25℃)和低偏鋁酸鈉溶液(20～35g Al2O3·L-1)，但仍然采用低濃度CO2和空氣混合氣，此方法帶來的副作用是1)夏季生產(chǎn)時(shí)，必須用冷卻設(shè)備，增加能量消耗；2)生產(chǎn)效率較低。此方法所制得的活性氧化鋁孔體積最大為0.88ml·g-1。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的旨在提供一種工藝簡單、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品孔隙率高的活性氧化鋁的制備方法。
本發(fā)明所說的活性氧化鋁的制備方法其步驟如下1)用氫氧化鋁粉(三水鋁石)和氫氧化鈉配制成濃偏鋁酸鈉溶液，控制溶液的苛性比[NaOH/Al(OH)3]為1.2～1.5mol，取配制好的濃偏鋁酸鈉溶液，用去離子水稀釋至濃度為15～75g·Al2O3·L-1，最好控制在25～50·Al2O3·L-1。
2)在稀釋的偏鋁酸鈉溶液中加入載體重量的0％～8％的硅酸鈉或磷酸鈉或硼酸鈉溶液。
3)將所得溶液置于反應(yīng)釜內(nèi)，由反應(yīng)釜底部通入CO2含量≥90％(V)的CO2混合氣，外加攪拌器攪拌，成膠溫度控制在20～70℃，最好為30～60℃，調(diào)節(jié)CO2混合氣的通入量，當(dāng)pH值達(dá)到9～11時(shí)，最好為9.5～10.5時(shí)，停止通入CO2混合氣。
4)將步驟3所得漿液過濾，并用去離子水洗滌濾餅，水量為濾餅的20倍。
5)在60～100℃下，最好70～90℃下干燥由步驟4所得的濾餅，至濾餅不再脫水，得到擬薄水鋁石。
6)將由步驟5所得物料于450～800℃，最好500～700℃焙燒2～6h，即得到活性氧化鋁。
本發(fā)明采用高濃度CO2混合氣成膠，使中和反應(yīng)速率加快，成膠時(shí)間大大縮短，避免或抑制三水鋁石的生成。同時(shí)由于成膠時(shí)間縮短，從而可使成膠溫度的限制放寬，可省去生產(chǎn)過程的冷卻設(shè)備；另外由于成膠時(shí)間縮短，生產(chǎn)每噸擬薄水鋁石的CO2消耗量略有下降，且提高生產(chǎn)設(shè)備利用率或者可以減少成膠釜的體積，大大降低了生產(chǎn)成本。另外，所制活性氧化鋁用作催化劑載體時(shí)，有時(shí)需要添加第二組分如Si、P和B等對載體表面性質(zhì)(固體酸濃度)進(jìn)行調(diào)變，故在成膠之前，在稀釋的偏鋁酸鈉溶液中加入硅酸鈉或磷酸鈉或硼酸鈉溶液，然后再通入含有CO2的氣體進(jìn)行中和成膠。由本發(fā)明所提供的工藝生產(chǎn)的活性氧化鋁其孔隙率大于0.85ml·g-1。
(4)具體實(shí)施方式
實(shí)施例1取工業(yè)一級氫氧化鋁粉[含Al2O363％(w)]150g和40％(w)NaOH水溶液148g，加去離子水230g在攪拌下加熱至100℃，恒溫120min，至氫氧化鋁完全溶解得到濃度為270gAl2O3·L-1的偏鋁酸鈉溶液(NaOH/Al(OH)3mol比為1.3)，再用去離子水稀釋成濃度為25g·Al2O3·L-1的偏鋁酸鈉溶液，控制成膠溫度為60℃，通入含CO298％(V)的CO2-空氣混合氣體并加攪拌器進(jìn)行攪拌，當(dāng)pH值降至10.2時(shí)(需18min)停止通入氣體和攪拌，漿液進(jìn)行常規(guī)的固液分離，濾餅用60℃去離子水洗至中性，90℃干燥8h，550℃焙燒3h，即得γ-Al2O3，其主要性質(zhì)列于表1。
實(shí)施例2制備方法與實(shí)施例1相同，將濃偏鋁酸鈉溶液濃度稀釋至50g Al2O3·L-1，所得結(jié)果列入表1。
參照例1～2在實(shí)施例1中，將濃偏鋁酸鈉溶液濃度稀釋至75g Al2O3·L-1和85g Al2O3·L-1，所得產(chǎn)品主要性質(zhì)列于表1。
表1 實(shí)施例1～3及參照例1產(chǎn)品主要性質(zhì)
實(shí)施3～5改變成膠溫度為30℃、45℃、70℃，其余同實(shí)施例1，產(chǎn)品主要性質(zhì)如表2。
參照例3成膠溫度改為85℃，即成本例，所得產(chǎn)品主要性質(zhì)如表2。
表2實(shí)施例4～6及參照例2產(chǎn)品主要性質(zhì)
實(shí)施例6～8在實(shí)施例1中，分別在稀釋后的偏鋁酸鈉溶液中加入硅酸鈉、磷酸鈉和硼酸鈉溶液，所得產(chǎn)品主要性質(zhì)列于表3。
表3實(shí)施例7～9產(chǎn)品主要性質(zhì)
參照例4在實(shí)施例1中，所用混合氣的CO2濃度改為40％，所需時(shí)間為35min。其產(chǎn)品主要性質(zhì)見表4。
表4 實(shí)施例1與參照例3的比較
權(quán)利要求
1.一種活性氧化鋁的制備方法，由偏鋁酸鈉和二氧化碳經(jīng)成膠反應(yīng)后制得活性氧化鋁，其特征在于所說的制備方法的步驟如下1)用氫氧化鋁粉和氫氧化鈉配制成濃偏鋁酸鈉溶液，控制溶液的苛性比[NaOH/Al(OH)3]為1.2～1.5mol，取配制好的濃偏鋁酸鈉溶液，用去離子水稀釋至濃度為15～75g·Al2O3·L-1；2)在稀釋的偏鋁酸鈉溶液中加入載體重量的0％～8％的硅酸鈉或磷酸鈉或硼酸鈉溶液；3)將所得溶液置于反應(yīng)釜內(nèi)，由反應(yīng)釜底部通入CO2含量≥90％(V)的CO2混合氣，外加攪拌器攪拌，成膠溫度控制在20～70℃，調(diào)節(jié)CO2混合氣的通入量，當(dāng)pH值達(dá)到9～11時(shí)，停止通入CO2混合氣；4)將步驟3所得漿液過濾，并用去離子水洗滌濾餅，水量為濾餅的20倍；5)在60～100℃下干燥由步驟4所得的濾餅，至濾餅不再脫水，得到擬薄水鋁石；6)將由步驟5所得物料于450～800℃，焙燒2～6h，即得到活性氧化鋁。
2.如權(quán)利要求1所述的一種活性氧化鋁的制備方法，其特征在于步驟1中偏鋁酸鈉溶液的濃度為25～50·Al2O3·L-1。
3.如權(quán)利要求1所述的一種活性氧化鋁的制備方法，其特征在于步驟3中成膠溫度控制在30～60℃。
4.如權(quán)利要求1所述的一種活性氧化鋁的制備方法，其特征在于步驟3中pH值控制在9.5～10.5停止反應(yīng)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種活性氧化鋁的制備方法，其特征在于步驟5中的干燥溫度為70～90℃。
6.如權(quán)利要求1所述的一種活性氧化鋁的制備方法，其特征在于步驟6中的焙燒溫度為500～700℃。
全文摘要
涉及一種活性氧化鋁的制備方法，用氫氧化鋁粉和氫氧化鈉配制成濃度為15～75g·Al
文檔編號C01F7/00GK1420082SQ0215828
公開日2003年5月28日 申請日期2002年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月19日
發(fā)明者方維平, 盛景云, 王躍敏 申請人:廈門大學(xué)