DE2314350C3 - Process for making free flowing alumina slurries - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von freifließenden Aluminiumoxyd-Aufschlämmungen aus wäßrigen Aluminiumoxyd-Aufschlämmungen, bei dem man zuerst ein Lösungsmittel/Wasser-Aluminiumoxid-Gemisch herstellt und dann den Lösungsmittel/ Wasser-Dampf abdampft unter Bildung einer konzentrierten Aluminiumoxyd-Aufschlämmung, die zu 15 bis 70 Gew.-% aus H2O und zu 70 bis 13 Gew.-% aus einem Lösungsmittel bestehtThe invention relates to a process for the production of free-flowing aluminum oxide slurries from aqueous aluminum oxide slurries, in which a solvent / water-aluminum oxide mixture is first prepared and the solvent / water vapor is then evaporated off to form a concentrated aluminum oxide slurry which leads to 15 to 70% by weight of H 2 O and 70 to 13% by weight of a solvent
Es sind bereits zahlreiche Verfahren zur Herstellung von Aluminiumoxyd, z. B. die Hydrolyse von Aluminiumalkylaten, das Alaunverfahren und das Natriumaluminatverfahren, bekannt Aluminiumoxyd wird auf den verschiedensten Gebieten verwendet, beispielsweise als Katalysator, als Katalysatorträger und dergleichen. Auf vielen dieser Anwendungsgebiete steht die Brauchbarkeit des Aluminiumoxyds in direktem Zusammenhang mit seinem Porenvolumen, der Größe seiner spezifischen Oberfläche und seiner Dichte. Im allgemeinen ist ein leichteres Aluminiumoxyd mit einer geringen Schüttdichte, einer großen spezifischen Oberfläche und einer hohen Porosität mehr erwünscht Bei den meisten der bisher bekannten Verfahren erhält man ein Aluminiumoxyd mit Schüttdichten von mehr als 0,56 g/cm* bestimmt durch Eingießen des lockeren Pulvers in einen Meßzylinder, mit Porenvolumina von weniger als 1 cmVg (bestimmt nach üblichen Methoden) und spezifischen Oberflächengrößen nach BET von weniger als 275 mVg.There are already numerous processes for the production of aluminum oxide, e.g. B. the hydrolysis of aluminum alkoxides, the alum process and the sodium aluminate process, known as alumina, is applied to the used in various fields, for example as a catalyst, as a catalyst carrier and the like. on The usefulness of aluminum oxide is directly related to many of these areas of application with its pore volume, the size of its specific surface and its density. In general is a lighter aluminum oxide with a low bulk density, a large specific surface and a high porosity is more desirable. In most of the previously known methods, one obtains a Aluminum oxide with bulk densities of more than 0.56 g / cm * determined by pouring in the loose Powder into a measuring cylinder, with pore volumes of less than 1 cmVg (determined by conventional methods) and specific surface area according to BET of less than 275 mVg.
Kürzlich wurde in der deutschen Patentanmeldung P 22 50 892.5 ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumoxyd mit einer spezifischen Oberflächengrö- <>% ße von 260 bis 400 m2/g, einem Porenvolumen von 1 bis 2,75 cmVg und einer Schüttdichte von 0,12 bis 0,4 g/cm3 vorgeschlagen. Dieses Verfahren besteht darin, daß man wäßrige Aluminiumoxydaufschlämmungen in einer wirksamen Weise eines organischen Lösungsmittels in Berührung bringt und die dabei erhaltene Lösungsmittel/Wasser-Aluminiumoxyd-Mischung trocknet Obwohl dieses Verfahren die wirksame Herstellung von erwünschtem Aluminiumoxyd ermöglicht, tritt dabei das Problem auf, daß große Volumina an Lösungsmittel und Wasser entfernt werden müssen, was für die meisten üblichen Trocknungsvorrichtungen ein ernstes Problem darstellt In der Regel enthält der wäßrige Aluminiumoxydfilterkuchen etwa 15 Gew.-% Al2Oj, und nach der Zugabe von 1,5 kg Lösungsmittel pro kg wäßrigem Aluminiumoxydfilterkuchen zur Herstellung der gewünschten Lösungsmittel/Wasser-Aluminiumoxyd-Mischung muß bis auf etwa 16 kg Lösungsmittel und Wasser pro kg gebildetem Al2O3 eingedampft werden. Es besteht daher ein Bedürfnis für ein verbessertes Trocknungsverfahren zur Herstellung des gewünschten Aluminiumoxydproduktes.Recently, in the German patent application P 22 50 892.5 a process for producing alumina having a specific Oberflächengrö- <>% SSE 260-400 m 2 / g, a pore volume from 1 to 2.75 cmVg and a bulk density of 0.12 up to 0.4 g / cm 3 is suggested. This method consists in contacting aqueous alumina slurries in an effective manner with an organic solvent and drying the resulting solvent / water-alumina mixture Volumes of solvent and water have to be removed, which is a serious problem for most common drying devices. Typically, the aqueous alumina filter cake contains about 15% by weight Al 2 Oj, and after the addition of 1.5 kg of solvent per kg of aqueous alumina filter cake To produce the desired solvent / water / aluminum oxide mixture, it is necessary to evaporate down to about 16 kg of solvent and water per kg of Al 2 O 3 formed. There is therefore a need for an improved drying process for producing the desired alumina product.
Aus der DE-PS 9 40 346 ist ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumalkoholaten durch Hydrolyse mit Wasser oder wäßrigen Flüssigkeiten unter Regenerierung des Alkohols bekannt, wobei man der Alkoholatlösung vor dem Zusatz des Wassers oder des wäßrigen Hydrolysierungsmittels geringe Mengen von Eisessig als Peptisationsmittel zusetzt Jedoch enthält das so erhaltene Hydrosoi nur wenige Gewichtsprozent AI203 und fast ebenso viel Essigsäure wie Aluminiumoxyd. Aus der Monographie von Franz K r c ζ i 1, Aktive Tonerde, Seite 48 und 49 (1938) ist die Trocknung von Tonerdegelen durch Extraktion mit Aceton oder durch Behandeln mit Dämpfen organischer Flüssigkeiten bekannt Jedoch werden so keine freifließenden konzentrierten Aluminiumoxyd-Aufschlämmungen aus wäßrigen Al^j-Aufschlämmungen erhalten. In der US-PS 33 90100 wird beschrieben, daß man die Viskosität von Al2O3-Hydrogelen durch Anwendung von Scherkräften herabsetzen kann. Gemäß dem Verfahren der DE-AS 12 58 854 werden Aluminiumalkoxyde in einem homogenen System aus n-Butanol und Wasser kontinuierlich hydrolysiert Dabei werden jedoch keine freifließenden, konzentrierten Aluminiumoxyd-Aufschlämmungen erhalten.From DE-PS 9 40 346 a process for the preparation of aluminum alcoholates by hydrolysis with water or aqueous liquids with regeneration of the alcohol is known, whereby small amounts of glacial acetic acid are added to the alcoholate solution as a peptizer before the water or the aqueous hydrolyzing agent is added the hydrosol obtained in this way has only a few percent by weight of Al 2 O 3 and almost as much acetic acid as aluminum oxide. The drying of alumina gels by extraction with acetone or by treatment with vapors of organic liquids is known from the monograph by Franz K rc ζ i 1, Aktive Tonerde, pages 48 and 49 (1938) ^ j slurries obtained. US Pat. No. 3,390,100 describes that the viscosity of Al 2 O 3 hydrogels can be reduced by applying shear forces. According to the process of DE-AS 12 58 854, aluminum alkoxides are continuously hydrolyzed in a homogeneous system of n-butanol and water. However, no free-flowing, concentrated aluminum oxide slurries are obtained.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem man freifließende Aluminiumoxyd-Aufschlämmungen mit einem hohen Anteil an AhO3 erhält Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der genannten Gattung gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Aufschlämmung bis auf einen Gehalt an Al2O3 von 14 bis 17 Gew.-% eindampftThe object of the invention is to provide a method of the type mentioned in which one obtains free-flowing aluminum oxide slurries with a high proportion of AhO 3 evaporated to an Al 2 O 3 content of 14 to 17% by weight
Erfindungsgemäß können freifließende Aluminiumoxyd-Aufschlämmungen höherer Konzentration als nach dem bekannten Verfahren erhalten werden. Dem Stand der Technik war dagegen die Lehre zu entnehmen, die Flüssigkeit durch Filtrieren zu entfernen. Daher konnte der Fachmann nicht voraussehen, daß man durch Verdampfen eines größeren Teils der Flüssigkeit, in der das Aluminiumoxyd suspendiert ist, einen freifließenden »Filterkuchen« erzeugen kann. Ferner konnte den genannten Druckschriften kein Hinweis darauf entnommen werden, daß die Fließfähigkeit einer konzentrierten Aluminiumoxyd-Suspension von einem bestimmten Verhältnis von Wasser zu Lösungsmittel abhängt. Deshalb hatte der Fachmann keinen Grund, mehr Lösungsmittel abzudampfen, als zur Gewinnung des Produktalkohols aus der Hydrolyse von Äiuminiumaikoxyden nüiwendig war.According to the invention, free-flowing aluminum oxide slurries higher concentration than can be obtained by the known method. The prior art, however, was the teaching remove the liquid by filtering it. Therefore the expert could not foresee that by evaporation of a larger part of the liquid in which the aluminum oxide is suspended, can produce a free-flowing »filter cake«. Furthermore, none of the mentioned publications could Evidence can be taken that the flowability of a concentrated aluminum oxide suspension depends on a certain ratio of water to solvent. Therefore the specialist had no reason to evaporate more solvent than to recover the product alcohol from hydrolysis of eiuminium alkoxides was necessary.
Das erfindungsgemäß verwendete organische Lösungsmittel wird aus der Gruppe der organischen Alkohole mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ausgewählt Einige spezifische Beispiele für solche Alkohole sind Äthanol, Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol 5 und tert-ButanoL Bevorzugte Alkohole sind Äthanol und Butanol, da beide häufig in den Verfahren vorhanden sind, nach denen das Aluminiumoxyd hergestellt wird.The organic solvent used in the present invention is selected from the group of organic Alcohols having 1 to 4 carbon atoms are selected. Some specific examples of such alcohols are Ethanol, propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol 5 and tert-butanol Preferred alcohols are ethanol and butanol, as both are common in the process are present, according to which the aluminum oxide is produced.
Der hier verwendete Ausdruck »Aluminiumoxyd« bezieht sich auf einen scheinbar trockenen Feststoff, der Al2O3, Hydratationswasser und dergleichen enthält. Der Trocknungsgrad wird nachfolgend durch den AI2O3-Gehalt des Aluminiumoxyds ausgedrücktAs used herein, "aluminum oxide" refers to an apparently dry solid containing Al 2 O 3 , water of hydration, and the like. The degree of dryness is expressed in the following by the Al 2 O 3 content of the aluminum oxide
Der Al2O3-GeIIaIt in den jeweiligen Aufschlämmungen ist insofern signifikant, als bisher die Eindampfung von wäßrigen Aluniiniumoxyd-Gemischen zur Herstellung einer wäßrigen Aluminiumoxydaufschlämmung nur bis zu einem Punkte fortgesetzt werden konnte, an dem die gebildete Aluminiumoxyd-Aufschlämmung bis zu etwa 14 Gew.-% Al2O3 enthielt und eine freifließende Aufschlämmung blieb, während nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Eindampfung bis zu einem AfeOrGehalt von 17 Gew.-% Al2O3 fortgesetzt werden kann, wobei eine freifließende Aufschlämmung aufrechterhalten wird. Dadurch ist es möglich, den Al2O3-GeIIaIt der Aufschlämmung um etwa 30% zu erhöhen, während gleichzeitig eine freifließende Aufschlämmung fflr die Einführung in die nachfolgenden Trocknungsstufen in einer üblichen Trocknungsvorrichtung aufrechterhalten wird.The Al 2 O 3 gel in the respective slurries is significant insofar as the evaporation of aqueous aluminum oxide mixtures for the production of an aqueous aluminum oxide slurry could only be continued up to a point at which the aluminum oxide slurry formed up to about 14 wt .-% Al 2 O 3 and remained a free-flowing slurry, while according to the inventive method, the evaporation can be continued up to an AfeOr content of 17 wt .-% Al 2 O 3 , a free-flowing slurry is maintained. This makes it possible to increase the Al 2 O 3 gel strength of the slurry by about 30% while at the same time maintaining a free flowing slurry for introduction into the subsequent drying stages in conventional drying equipment.
Die konzentrierten Aufschlämmungen werden hergestellt unter Verwendung einer Ausgangsmischung, die Aluminiumoxyd, Wasser und ein Lösungsmittel in einem solchen Verhältnis enthält, daß nach dem Eindampfen bis aus einen Al2O3-GeIIaIt von 14 bis 17 Gew.-% Aufschlämmungen erhalten werden, die 15 bis 70 Gew.-% Wasser enthalten, wobei der Rest aus Lösungsmittel und Aluminiumoxyd besteht Die Zusammensetzung der Aluminiumoxyd-Aufschlämmung variiert in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften des Aluminiumoxyds, d. h, ein höherer Lösungsmittelgehalt führt zu Aluminiumoxyden mit einer geringeren Dichte. Eine bevorzugte Aufschlämmung hat die folgende Zusammensetzung: 14,5 bis 16,5 Gew.-% Al2O3 und 19 bis 55 Gew.-% Wasser, Rest Lösungsmittel. Die bevorzugten Zusammensetzungen entsprechen ungefähr den Bereichen, die erforderlich sind, um ein Aluminiumoxydprodukt .nit einer Schüttdichte von etwa 0,16 bis etwa 0,32 g/cm3 zu erhalten, wenn n-Butanoi als Lösungsmittel verwendet wird. Das Ausgangsgemisch kann je nach den vorhergehenden Behandlungsverfahren und dergleichen stark variieren, und da die Berechnung der Zusammensetzung eines solchen Ausgangsgemisches dem Fachmann an sich bekannt ist, braucht die Zusammensetzung des Ausgangsgemisches nicht näher definiert zu werden, es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Eindampfung bzw. Abdampfung in der Regel azeotrop durchgeführt wird. Azeotrope Gemische der bevorzugten Lösungsmittel sind nachfolgend angegeben.The concentrated slurries are prepared using a starting mixture which contains aluminum oxide, water and a solvent in such a ratio that after evaporation to an Al 2 O 3 gel of 14 to 17 wt contain up to 70% by weight of water, the remainder being solvent and alumina. The composition of the alumina slurry will vary depending on the desired properties of the alumina; That is, a higher solvent content leads to aluminum oxides with a lower density. A preferred slurry has the following composition: 14.5 to 16.5% by weight Al 2 O 3 and 19 to 55% by weight water, the remainder being solvent. The preferred compositions correspond approximately to the ranges required to obtain an alumina product having a bulk density of from about 0.16 to about 0.32 g / cm 3 when n-butanol is used as the solvent. The starting mixture can vary greatly depending on the previous treatment process and the like, and since the calculation of the composition of such a starting mixture is known per se to the person skilled in the art, the composition of the starting mixture does not need to be defined in more detail Evaporation is usually carried out azeotropically. Azeotropic mixtures of the preferred solvents are given below.
Lösungsmittel (Gew.-%) Wasser
(Gew.-%)Solvent (wt%) water
(Wt .-%)
Kp.
(0C)Kp.
( 0 C)
·) »Langes Handbook of Chemistry«, 9. Auflage, Seiten 1484 und 1485.·) "Long Handbook of Chemistry", 9th edition, pages 1484 and 1485.
Ausgangsgemische, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können, enthalten etwa 1 bis etwa 15 Gew.-% Al2O3, etwa 20 bis etwa 90 Gew.-% Lösungsmittel und etwa 15 bis etwa 65 Gew.-% Wasser.Starting mixtures which can be used in the process according to the invention contain about 1 to about 15% by weight of Al 2 O 3 , about 20 to about 90% by weight of solvent and about 15 to about 65% by weight of water.
Es wurde gefunden, daß die erfindungsgemäß erhältlichen Lösungsmittel/Wasser-Aluminiumoxyd-Gemische im allgemeinen mindestens einige der Eigenschaften von thixotropen Mischungen besitzen, und es wurde insbesondere gefunden, daß bei Einwirkung einer milden Scherkraft die Viskosität der Lösungsmittel/Wasser-Aluminiumoxyd-Gemische herabgesetzt wird. Daraus ist zu ersehen, daß die Verringerung der Viskosität dazu dient, ein leichter handhabbares Gemisch zu erzeugen und eine weitere Konzentration der Gemische zu erlauben. Beträchtliche Viskositätsverminderungen werden erzielt bis zu Schergeschwindigkeitsgradienten von etwa 10 000 Sekunden-'. Der Aufbau einer solchen Verdampfungsvorrichtung, mit deren Hilfe es möglich möglich ist, eine solche Scherwirkung auszuüben, ist an sich bekannt und braucht hier nicht näher erörtert zu werden. Es seiIt has been found that the solvent / water-aluminum oxide mixtures obtainable according to the invention generally possess at least some of the properties of thixotropic blends, and in particular, it has been found that when a mild shear force is applied, the viscosity of the Solvent / water-aluminum oxide mixture is reduced. From this it can be seen that the Reducing the viscosity serves to create a more manageable mixture and another Allow concentration of the mixtures. Considerable viscosity reductions are achieved up to Shear rate gradients of about 10,000 seconds- '. The structure of such an evaporation device, with the help of which it is possible to exert such a shear effect is known per se and need not be discussed further here. Be it
so darauf hingewiesen, daß festgestellt wurde, daß bei höheren Schergeschwindigkeiten die Viskosität wieder ansteigt Die theoretischen Gründe für diese Eindikkungswirkung sind noch nicht völlig klar, und die Grenzen bezüglich der maximal zulässigen Schergeschwindigkeit (Scherwirkung) sind noch nicht klar definiert. Obwohl die angegebenen Werte nicht das Optimum zu sein brauchen, wurden bei diesen Werten beträchtliche Viskositätsverminderungen erzielt, und weitere Viskositätsverminderungen können bei höheren Schergeschwindigkeiten bis zu einem Punkt erzielt werden, an dem das Gemisch beginnt wieder dicker zu werden, d. h., bei dem die Viskosität beginnt, wieder anzusteigen. Sehr vorteilhafte Ergebnisse wurden erzielt bei Anwendung von Schergeschwindigkeitsgradienten von etwa 10 bis etwa 1000 Sekunden -'.so pointed out that it was found that at higher shear rates the viscosity rises again The theoretical reasons for this thickening effect are not yet completely clear and the limits regarding the maximum allowable shear rate (Shear) are not yet clearly defined. Although the stated values are not the Needing to be optimum, considerable viscosity reductions have been achieved at these values, and further viscosity reductions can be achieved at higher shear rates up to a point at which the mixture begins to thicken again, i.e. i.e., at which viscosity starts again to rise. Very beneficial results have been obtained using shear rate gradients from about 10 to about 1000 seconds - '.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wurde gefunden, daß dann, wenn die Lösungsmittel/Wasser-Aluminiumoxvd-Gemische bei verminder-According to a further embodiment of the invention it has been found that when the solvent / water-aluminum oxide mixtures with reduced
tem Druck eingedampft werden, die Zusammensetzung des azeotropen Lösungsmittel/Wasser-Gemisches modifiziert wird. Es wurde insbesondere gefunden, daß bei verminderten Drucken die Azeotropen Zusammensetzungen an Wasser reicher werden. Daraus geht hervor, daß die zur azeotropen Entfernung einer bestimmten Wassermenge erforderliche Lösungsmittelmenge verringert wird, wenn der Wassergehalt der azeotropen Zusammensetzung ansteigttem pressure are evaporated, the composition of the azeotropic solvent / water mixture is modified will. In particular, it has been found that at reduced pressures the azeotropic compositions get richer in water. It follows that the azeotropic removal of a certain Amount of water required amount of solvent is reduced when the water content of the azeotropic Composition increases
Dementsprechend wird die zur azeotropen Entfernung des Wassers aus einer wäßrigen Aluminiumoxyd-Aufschlämmung erforderliche Lösungsmittelmenge herabgesetzt, wenn man die Lösungsmittel/Wasser-Dämpfe bei verminderten Drucken abdampft Besonders vorteilhafte Ergebnisse werden erzielt, wenn als organisches Lösungsmittel n-Butanol verwendet wird.Accordingly, the azeotropic removal of water from an aqueous alumina slurry is used Required amount of solvent decreased when using the solvent / water vapors evaporates at reduced pressures Particularly advantageous results are achieved when as organic solvent n-butanol is used.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Herstellung von Aluminiumoxyd-Aufschlämmungen angewendet werden, die bis zu 17 Gew.-% Al2O3 enthalten, indem man den Lösungsmittel/Wasser-Dampf abdampft, oder die Eindampfung kann unter vermindertem Druck mit oder ohne Einwirkung einer Scherkraft auf die Mischung durchgeführt werden. Die Wahl der Arbeitsbedingungen hängt von wirtschaftlichen Faktoren, der zur Verfügung stehenden Vorrichtung, den Zielvorstellungen des Benutzers und dergleichen ab. Die Vorteile, die mit jeder Modifikation erzielt werden können, können in Kombination oder getrennt erzielt werden. Die Anwendung einer milden Scherwirkung begünstigt die Erzielung geringerer Viskositäten bei hohen AliOrGehalten, während die Anwendung von vermindertem Druck aus wirtschaftlichen Gründen weniger erwünscht sein kann als die Verwendung von höheren Lösungsmittelmengen.The process according to the invention can be used to prepare aluminum oxide slurries containing up to 17% by weight Al 2 O 3 by evaporating the solvent / water vapor, or the evaporation can be carried out under reduced pressure with or without the action of a shear force to be carried out on the mixture. The choice of working conditions depends on economic factors, the equipment available, the objectives of the user and the like. The advantages that can be obtained with each modification can be obtained in combination or separately. The use of a mild shear action favors the achievement of lower viscosities at high AliOr contents, while the use of reduced pressure may be less desirable than the use of higher amounts of solvent for economic reasons.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich eine handelsübliche Eindampfvorrichtung, sofern >n dieser Vorrichtung die Lösung bewegt (gerührt), eine lokale Überkonzentration des Lösungsmittel/Wasser-Aluminiumoxyd-Gemisches vermieden und die Entfernung von Dämpfen aus flüchtiges Material enthaltenden Gemischen allgemein angepaßt werden kann. Zur weiteren Trocknung der gebildeten Aufschlämmung zur Herstellung des getrockneten Aluminiumproduktes kann ebenfalls eine Trocknungsvorrichtung verwendet werden. Eine solche Vorrich- tung ist an sich bekannt, und braucht hier nicht näher erörtert zu werden.A commercially available evaporation device is suitable for carrying out the process according to the invention, if> in this device the solution is moved (stirred), a local overconcentration of the solvent / water / aluminum oxide mixture avoided and generally adapted the removal of vapors from mixtures containing volatile matter can be. To further dry the slurry formed to produce the dried one A drying device can also be used for the aluminum product. Such a device tion is known per se and need not be discussed in more detail here.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert. Die Viskositäten wurden mit einem Gerät gemessen, das die Bestimmung in Abhängigkeit von dem Schergeschwindigkeitsgradienten gestaltet.The invention is illustrated in more detail by the following examples. The viscosities were with a Device measured that makes the determination as a function of the shear rate gradient.
Es wurde eine Probe einer wäßrigen Aluniiniumoxyd-Aufschlämmung hergestellt, die durch Hydrolyse von nach dem Ziegler-Verfahren hergestellten Aluminiumalkylaten hergestelltes Aluminiumoxyd enthielt Die Aufschlämmung enthielt 10,0 Gew.-% Al2O3, 82,1 Gew.-% Wasser und 7,8 Gew.-% Butanol, der Rest bestand aus Spurmengen von organischen Alkoholen mit bis zu etwa 24 Kohlenstoffatomen. Die Aufschlämmung wurde durch Eindampfen bis auf einen Al2O3-Gehalt von etwa 14 Gew.-°/o Al2O3 konzentriert. Die bei Schergeschwindigkeitsgradienten von ΊΟ0 Sekunden-' erhaltenen Viskositätsdaten sind in der folgenden Tabelle I angegeben. Oberhalb etwa 13 Gew.-% Al2O3 handelte es sich bei dem wäßrigen Aluminiumoxyd-GeiTiisch um ein nicht frcifücßendss hslbfcstcs Mater!?.!.A sample of an aqueous slurry Aluniiniumoxyd prepared aluminum oxide prepared by hydrolysis of by the Ziegler process Aluminiumalkylaten prepared containing The slurry contained 10.0 wt .-% Al 2 O 3, 82.1 wt .-% water and 7 , 8% by weight butanol, the remainder being trace amounts of organic alcohols containing up to about 24 carbon atoms. The slurry was concentrated by evaporation to an Al 2 O 3 content of about 14% by weight Al 2 O 3 . The viscosity data obtained at shear rate gradients of ΊΟ0 seconds- 'are given in Table I below. Above about 13% by weight of Al 2 O 3 , the aqueous aluminum oxide substance was a non-friable material.
ή Nicht freifli') Calculated
ή Not free
Eine Probe einer wäßrigen Aluminiumoxyd-Aufschlämmung, die derjenigen des Beispiels 2 ähnelt, wurde mit n-Butanol gemischt unter Bildung einer Lösungsmittel/Wasser-Aluminiumoxyd-Ausgangsaufschlämmung, die 3,7 Gew.-% Al2O3, 33,6 Gew.-% Wasser und 66,7 Gew.-% n-Butanol enthielt, wobei der Rest aus Spurenmengen von organischen Alkoholen mit bis zu etwa 24 Kohlenstoffatomen bestand. Die Aufschlämmung wurde durch Eindampfen bis auf etwa 16,5 Gew.-% Al2O3 konzentriert Die bei einem Schergeschwindigkeitsgradienten von 100 Sekunden-1 erhaltenen Viskositätsdaten sind in der nachfolgenden Tabelle II als Funktion der Al2O3-Konzentration angegeben. Bei dem Gemisch handelte es sich bei einer Al2O3-Konzentration von 16,5 Gew.-% um eine freifließende Aufschlämmung.A sample of an aqueous alumina slurry similar to that of Example 2 was mixed with n-butanol to form a starting solvent / water-alumina slurry containing 3.7 wt.% Al 2 O 3 , 33.6 wt. -% water and 66.7% by weight n-butanol, with the remainder consisting of trace amounts of organic alcohols with up to about 24 carbon atoms. The slurry was concentrated to about 16.5% by weight Al 2 O 3 by evaporation. The viscosity data obtained at a shear rate gradient of 100 seconds -1 are given in Table II below as a function of the Al 2 O 3 concentration. The mixture was a free flowing slurry at an Al 2 O 3 concentration of 16.5% by weight.
tätViscose
activity
Aus den vorstehenden Daten ist zu ersehen, daß durch Zugabe des Lösungsmittels vor dem Eindampfen eine wesentliche Verbesserung beim Konzentrieren des AI2O3 zu einer freifließenden Aufschlämmung erzielt wurde.From the above data it can be seen that adding the solvent prior to evaporation made a substantial improvement in concentrating the Al 2 O 3 into a free flowing slurry.
Wie in Beispiel 1 wurde eine Lösungsmittel/Wasser-Aluminiumoxyd-Aufschlämmung, die 15,1 Gew.-% Al2O3 und etwa 28 Gew.-% Wasser enthielt, wobei der Rest aus n-Butanol bestand, hergestellt und zur Bestimmung der Effekte des Schergescliwindigkeitsgradienten auf die Viskosität in ein Viskosimeter eingeführt. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle III angegeben. Sie zeigen, daß innerhalb der untersuchten Bereiche die Schergeschwindigkeitsgradienten zu beträchtlichen Viskositätsverminderuneen führten.As in Example 1, a solvent / water-alumina slurry containing 15.1% by weight Al 2 O 3 and about 28% by weight water, the remainder being n-butanol, was prepared and used to determine the Effects of the shear rate gradient on viscosity introduced into a viscometer. The results obtained are given in Table III below. They show that within the ranges examined, the shear rate gradients led to considerable viscosity reductions.
Al2O3-Gehalt
(Gew.-%)Al2O3 content
(Wt .-%)
Schergeschwindig-Shear rate
keitsgradientenability gradient
(Sekunde-1)(Second- 1 )
Viskosität
(cP)viscosity
(cP)
Drucken erforderliche Menge an n-Butanol angegeben ist.Printing required amount of n-butanol is indicated.
Absoluter
DruckAbsolute
pressure
(mm Hg)(mm Hg)
Eine 1000 g destilliertes Wasser und 2000 g n-Butanol enthaltende Mischung wurde in einen Kolben eingeführt und bei variierenden Drucken durch Erhitzen des Kolbens eingedampft. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle IV zusammengefaßt.A mixture containing 1000 g of distilled water and 2000 g of n-butanol was placed in a flask and evaporated at varying pressures by heating the piston. The results obtained are summarized in Table IV below.
Der Einfluß der Druckverminderung auf die Abnahme der erforderlichen Lösungsmittelmengen geht aus von den in der folgenden Tabelle IVa zusammengefaßten Ergebnissen hervor, in der die zur azeotropen Entfernung von 1000 kg Wasser bei variierenden Dampftemperatur The influence of the pressure reduction on the decrease in the required amounts of solvent goes out from the results summarized in Table IVa below, in which the azeotropic Removal of 1000 kg of water with varying steam temperature
(0C)( 0 C)
Erforderliche Menge
an n-ButanolRequired amount
of n-butanol
(kg n-Butanol/1000kg
H2O)(kg n-butanol / 1000kg
H2O)
Es sei darauf hingewiesen, daß zur azeotropen Entfernung von 1000 kg Wasser bei 500 mm Hg 28,2% weniger Butanol erforderlich waren als bei Atmosphärendruck. It should be noted that for azeotropic removal of 1000 kg of water at 500 mm Hg 28.2% less butanol were required than at atmospheric pressure.
Eine Lösungsmittel/Wasser-Aluminiumoxyd-Aufschlämmung, die 6 Gew.-% Al2O3,51,3 Gew.-% Wasser und 42,7 Gew.-% Butanol enthielt, wurde durch azeotrope Destillation bei Atmosphärendruck in einem mit einem Rührsystem ausgerüsteten Gefäß, mit dem auf die Aufschlämmung während des Eindampfens eine milde Scherwirkung ausgeübt wurde, konzentriert. Die Aufschlämmung wurde so lange konzentriert, bis die 19,1 Gew.-% AI2O3, 27,4 Gew.-% Butanol und 53,5 Gew.-% Wasser enthielt. Die konzentrierte Aufschlämmung war in einem solchen Maße freifließend, daß sie leicht aus dem Gefäß durch eine 1,27-cm öffnung ausfloß. Sie floß jedoch nicht durch eine 0,32 cm-öffnung aus. Nach Beseitigung der Scherwirkung wurde das Material zu einem nicht freifließenden halbfesten Material. Dies zeigt eindeutig den Einfluß, den die Scherwirkung bei der Herstellung von freifließenden konzentrierten Aluminiumoxyd-Aufschlämmungen ausübt. A solvent / water-alumina slurry containing 6 wt% Al 2 O 3 , 51.3 wt% water, and 42.7 wt% butanol was prepared by azeotropic distillation at atmospheric pressure in a stirred system equipped vessel that was used to apply mild shear to the slurry during evaporation. The slurry was concentrated until it contained 19.1% by weight Al2O3, 27.4% by weight butanol and 53.5% by weight water. The concentrated slurry was free flowing to such an extent that it easily flowed out of the jar through a 1.27 cm opening. However, it did not flow out through a 0.32 cm opening. When the shear was removed, the material became a non-free flowing semi-solid material. This clearly shows the influence that shear has on the preparation of free flowing concentrated alumina slurries.
Claims (4)
n-Butanol verwendet und eine konzentrierte Aluminiumoxyd-Auf schlämmung herstellt, die 19 bis 55 Gew.-% Wasser, 14,5 bis 16,5 Gew.-% Al2O3 und 66,5 bis 28,5 Gew.-% n-Butanol enthältSolvent / water-aluminum oxide mixture
n-butanol is used and a concentrated aluminum oxide slurry produces which contains 19 to 55% by weight of water, 14.5 to 16.5% by weight of Al 2 O 3 and 66.5 to 28.5% by weight Contains n-butanol
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