CN103357371B - 一种双峰孔氧化铝载体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种双峰孔氧化铝载体及其制备方法,以压汞法表征,所述载体的孔容为0.9-1.2毫升/克,比表面积为50-300米2/克,直径为10-30nm孔的孔体积占总孔容的55-80%,直径为300-500nm孔的孔体积占总孔容的10-35%。其制备方法包括将含有拟薄水铝石的水合氧化铝P1和P1的改性物P2混合、成型、干燥并焙烧,其中,所述P1和P2的重量混合比为20-95∶5-80,P2的κ值为0至小于等于0.9,所述κ=DI2/DI1,DI1为含有拟薄水铝石的水合氧化铝P1的酸胶溶指数,DI2为所述P1的改性物P2的酸胶溶指数。本发明提供的具有双峰孔氧化铝载体可以作为吸附剂和催化剂载体使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种氧化铝载体及其制备方法,更具体地说涉及一种双峰孔氧化铝载体及其制备方法。
背景技术
随着原油重质化、劣质化趋势的加剧,原油加工难度加大、轻质油品收率降低,而市场对优质轻质油品的需求又在不断增加,环保法规也越来越趋于严格。目前,重油尤其是渣油的加工和充分利用正成为全球炼油业关注的主要话题,而渣油加氢技术是重油加工工艺中一种应用较为广泛的加工工艺,是公认的经济环保型深加工技术。渣油中含有大量的Ni、V、Fe、Ca、S、N等杂原子,这些杂原子大部分存在于胶质、沥青质等大分子化合物中,由常规方法制备的载体制备的加氢催化剂往往受到扩散控制,使的这部分大分子杂质不能得到有效脱除,从而影响渣油中Ni、V、Fe、Ca、S、N等杂原子的脱除。解决这一问题的有效途径之一是改善加氢催化剂的孔结构,使得催化剂具有双峰孔结构,其中大孔用来给大分子提供扩散通道,中孔用来进行催化反应。
专利CN1727063A公开了一种双峰孔结构氧化铝载体的制备方法,该方法包括将水合氧化铝与碳酸铝铵混合、成型并焙烧,其中水合氧化铝与碳酸铝铵的重量混合比为20-90∶10-80,焙烧温度为450-1000℃,焙烧时间为1-8小时。该发明提供的氧化铝载体具有双峰孔结构,且孔容较大,可作为吸附剂和催化剂载体使用。
专利CN1188216C公开了一种氧化铝载体的制备方法,该方法将两种不同的拟薄水铝石干胶粉均匀混合,然后进行胶溶、成型、干燥、焙烧制得双峰孔氧化铝载体。其中第一种拟薄水铝石的孔容在0.85mL/g-1.50mL/g之间,加入比例占投料Al2O3的5重量%-50重量%;第二种拟薄水铝石的孔容在0.50mL/g-0.80mL/g之间。本发明制备的氧化铝载体孔直径分别集中在6nm-35nm和100nm-2000nm范围内。该方法制备的氧化铝载体可作为生产重油加氢保护剂、脱金属催化剂及扩散控制的反应过程催化剂的载体。
专利CN1047957C公开了一种双峰孔氧化铝载体的制备方法,该方法将两种或两种以上不同原料路线方法制备的拟薄水铝石干胶粉均匀混合,然后进行胶溶、成型、干燥和焙烧处理而制得具有双峰孔结构的氧化铝载体,此方法简便易行,所得产品大、小孔比例可在较大范围内调节。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种新的具有双峰孔结构的氧化铝载体以及制备该载体的方法。
本发明涉及以下内容:
1.一种双峰孔氧化铝载体,以压汞法表征,所述载体的孔容为0.9-1.2毫升/克,比表面积为50-300米2/克,直径为10-30nm孔的孔体积占总孔容的55-80%,直径为300-500nm孔的孔体积占总孔容的10-35%。
2.根据1所述的载体,其特征在于,所述载体的孔容为0.95-1.15毫升/克,比表面积为80-200米2/克,直径为10-30nm孔的孔体积占总孔容的60-75%,直径为300-500nm孔的孔体积占总孔容的15-30%。
3.根据1所述载体的制备方法,包括将含有拟薄水铝石的水合氧化铝P1和P1的改性物P2混合、成型、干燥并焙烧,其中,所述P1和P2的重量混合比为20-95∶5-80,P2的κ值为0至小于等于0.9,所述κ=DI2/DI1,DI1为含有拟薄水铝石的水合氧化铝P1的酸胶溶指数,DI2为含有拟薄水铝石的水合氧化铝P1的改性物P2的酸胶溶指数。
4.根据3所述的方法,其特征在于,所述P1和P2的重量混合比为70-95∶5-25。
5.根据3所述的方法,其特征在于,所述P2的k值为0至小于等于0.6。
6.根据3或4所述的方法,其特征在于,所述含有拟薄水铝石的水合氧化铝P1的孔容为0.9-1.4毫升/克,比表面为100-350米2/克,最可及孔直径8-30nm。
7.根据6所述的方法,其特征在于,所述含有拟薄水铝石的水合氧化铝P1的孔容为0.95-1.3毫升/克,比表面为120-300米2/克,最可及孔直径10-25nm。
8.根据3、4或5任意一项所述的方法,其特征在于,所述P2为80-300目的颗粒物。
9.根据8所述的方法,其特征在于,所述P2为100-200目的颗粒物。
10.根据3所述的方法,其特征在于,所述干燥的条件包括:温度为40-350℃,时间为1-24小时,所述焙烧的条件包括:温度为大于500至小于等于1200℃,时间为1-8小时。
11.根据10所述的方法,其特征在于,所述干燥的条件包括:温度为100-200℃,时间为2-12小时,所述焙烧的条件包括:温度为大于800至小于等于1000℃,焙烧时间为为2-6小时。
12.根据3所述的方法,其特征在于,将P1改性为P2的方法之一是将所述含有拟薄水铝石的水合氧化铝P1成型、干燥,之后将其全部或部分进行研磨、筛分,得到粉体物为P2,所述干燥的条件包括:温度为40-350℃,时间为1-24小时;方法之二是将方法一得到的成型物焙烧,焙烧温度为大于350至小于等于1400℃,焙烧时间为1-8小时,之后将其全部或部分进行研磨、筛分,得到粉体物为P2;方法之三是将含有拟薄水铝石的水合氧化铝P1闪干,闪干温度为大于150至小于等于1400℃,闪干时间为0.05-1小时,得到粉体物为P2;方法之四是将方法之一、方法之二和与方法之三得到的改性物中的一种或几种混合得到。
13.根据12所述的方法,其特征在于,所述方法一中的干燥的条件包括:温度为100-200℃,时间为2-12小时;方法之二中的焙烧温度为500-1200℃,焙烧时间为0.1-6小时;方法之三中的闪干温度为200-1000℃,闪干时间为0.1-0.5小时。
14.根据12或13所述的方法,其特征在于,所述P2为P1改性物中80-300目的颗粒物。
15.根据14所述的方法,其特征在于,所述P2为P1改性物中100-200目的颗粒物。
按照本发明提供的载体,视不同要求可制成各种易于操作的成型物,例如球形、蜂窝状、鸟巢状、片剂或条形(三叶草、蝶形、圆柱形等)。成型可按常规方法进行,例如,滚球、压片和挤条成型中的一种方法或几种方法的结合。在成型时,例如挤条成型,为保证所述成型顺利进行,可以向所述的混合物中加入水、助挤剂和/或胶粘剂、含或不含扩孔剂,然后挤出成型,之后进行干燥并焙烧。所述助挤剂、胶溶剂的种类及用量为本领域技术人员所公知,例如常见的助挤剂可以选自田菁粉、甲基纤维素、淀粉、聚乙烯醇、聚乙醇中的一种或几种,所述胶溶剂可以是无机酸和/或有机酸,所述的扩孔剂可以是淀粉、合成纤维素、聚合醇和表面活性剂中的一种或几种。其中的合成纤维素优选为羟甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟基纤维脂肪醇聚乙烯醚中的一种或几种,聚合醇优选为聚乙二醇、聚丙醇、聚乙烯醇中的一种或几种,表面活性剂优选为脂肪醇聚乙烯醚、脂肪醇酰胺及其衍生物、分子量为200-10000的丙烯醇共聚物和顺丁烯酸共聚物中的一种或几种。
按照本发明提供的方法,其中,所述酸胶溶指数DI是指含有拟薄水铝石的水合氧化铝按一定酸铝比加入硝酸后,在一定的反应时间内被胶溶的含有拟薄水铝石的水合氧化铝以Al2O3计的百分数,DI=(1-W2/W1)×100%,W1和W2分别为拟薄水铝与酸反应前和与酸反应后以Al2O3计的重量。
DI的测定包括:(1)测定含有拟薄水铝石的水合氧化铝的灼烧基含量(灼烧基含量是指将定量的拟薄水铝石于600℃焙烧4小时,其烧后重量与烧前重量之比),计为a;(2)用分析天平称取含有拟薄水铝石的水合氧化铝W0克,W0的量满足以Al2O3计的W1为6克(W1/a=W0),称取去离子水W克,W=40.0-W0,搅拌下将称取的含有拟薄水铝石的水合氧化铝和去离子水加入烧杯中混合;(3)用20mL移液管移取20mL、浓度为0.74N的稀硝酸溶液,将该酸溶液加入到步骤(2)的烧杯中,搅拌下反应8分钟;(4)将步骤(3)反应后的浆液在离心机中进行离心分离,将沉淀物置入已称重的坩埚中,之后,将其于125℃干燥4小时,于马弗炉中850℃焙烧3小时,称重得到灼烧样品量W2克;(5)按照公式DI=(1-W2/W1)×100%计算得到。
所述含有拟薄水铝石的水合氧化铝可以是任意现有技术制备的拟薄水铝石,也可以是拟薄水铝石与其他的水合氧化铝的混合物,所述其他的水合氧化铝选自一水氧化铝、三水氧化铝及无定形水合氧化铝中的一种或几种。在优选的实施方式中,以X衍射表征,所述含有拟薄水铝石的水合氧化铝中拟薄水铝石含量不小于50%,进一步优选为不小于60%。
在本发明中,含有拟薄水铝石的水合氧化铝的孔容、比表面积和最可及孔径,是将所述含有拟薄水铝石的水合氧化铝于600℃焙烧4小时后,由BET氮吸附表征得到。
本发明的发明人惊奇地发现,将含有拟薄水铝石的水合氧化铝P1进行热处理改性后,其改性物的胶溶指数发生变化,在将这种改性物与未经热处理的P1混合成型、干燥并焙烧后,所得到的载体具有明显的双峰孔分布。特别是在将其中的80-300目的颗粒,优选100-200目的颗粒与未经热处理的部分混合成型、干燥并焙烧后,所得到的载体的双峰中的每个单峰的孔分布特别集中。这里,所述80-300目的颗粒,优选100-200目的颗粒是指所述改性物经过筛(必要时包括破碎或研磨的步骤),其筛分物(筛下物)满足80-300目的颗粒,优选100-200目的颗粒物占总量的百分数(以重量计)不小于60%,进一步优选不小于70%。
在具体实施中,所述P2可以由下列方法方便得到:
(1)基于干燥得到P2,包括由含有拟薄水铝石的水合氧化铝P1按常规方法成型制备常规氧化铝载体过程中,经干燥副产的尾料,例如:在挤条成型中,条形成型物在干燥、整型过程副产的尾料(习惯上称为干燥废料),将该尾料进行碾磨,过筛得到P2。
(2)基于焙烧得到,包括由含有拟薄水铝石的水合氧化铝P1按常规方法成型制备常规氧化铝载体过程中,经焙烧副产的尾料(习惯上称为焙烧废料),例如,在滚球成型中,球形颗粒在焙烧过程中副产的尾料,将该尾料进行碾磨,过筛得到P2;或者是直接将P1闪干得到,在直接将P1闪干时,闪干时间优选为0.05-1小时,进一步优选为0.1-0.5小时。
(3)基于前述方法得到的改性物P2中的两种或几种的混合得到。当采用混合方法获得P2时,对前述几种方法分别得到的改性物P2的混合比例没有限制。
与现有技术提供的具有双峰孔氧化铝载体相比,本发明提供的具有双峰孔氧化铝载体的双峰集中于10nm-30nm和300nm-500nm。可作为吸附剂和催化剂载体使用。特别是作为载体用于制备重油加工用的加氢保护剂和脱沥青质、脱金属加氢处理等催化剂。
具体实施方式
下面的实例将对本发明做进一步说明,但不应因此理解为对本发明的限定。
在以下的实施例中采用的拟薄水铝石包括:
P1-1:长岭催化剂分公司生产的干胶粉(孔容为1.2毫升/克,比表面为280米2/克,最可及孔直径15.8nm。干基为73%,其中拟薄水铝石含量为68%,三水铝石含量为5重量%,余量为无定形氧化铝,DI值15.8)。
P1-2:烟台恒辉化工有限公司生产的干胶粉(孔容为1.1毫升/克,比表面为260米2/克,最可及孔直径12nm。干基为71%,其中拟薄水铝石含量为67%,三水铝石含量为5重量%,余量为无定形氧化铝,DI值17.2)。
实施例1-5说明本发明所述P2及其制备方法。
实施例1
称取1000克P1-1,之后加入含硝酸(天津化学试剂三厂产品)10毫升的水溶液1440毫升,在双螺杆挤条机上挤成外径φ1.4mm的蝶形条。湿条于120℃干燥4小时,得到干燥条,将干燥条整形,过筛,将长度小于2mm的干燥条物料(一般称为工业干燥条废料)进行碾磨,过筛,取其中100~200目筛分,得到P1-1的改性物P2A。P2A的k值见表1。
实施例2
称取1000克P1-1,于240℃闪干6分钟,得到P1-1的改性物P2B。P2B的k值见表1。
实施例3
将实施例1得到的P2A和实施例2得到的P2B各200克均匀混合,得到P1-1的改性物P2C。P2C的k值见表1。
实施例4
称取1000克P1-2,之后加入含硝酸(天津化学试剂三厂产品)10毫升的水溶液1440毫升,在双螺杆挤条机上挤成外径φ1.4mm的蝶形条。湿条于120℃干燥4小时,1200℃焙烧4小时,得到载体,将载体条整形,过筛,将长度小于2mm的载体条物料(一般称为工业载体废料)进行碾磨,过筛,取其中100~200目筛分,即得P1-2的改性物P2D。P2D的k值见表1。
实施例5
称取1000克P1-2,于650℃闪干10分钟,得到P1-2的改性物P2E。P2E的k值见表1。
表1
实施例 | 原料 | k |
1 | P2A | 0.5 |
2 | P2B | 0.4 |
3 | P2C | 0.4 |
4 | P2D | 0 |
5 | P2E | 0.3 |
实施例6-13说明本发明提供的双峰孔载体的制备方法。对比例1-2说明常规催化剂载体的制备方法。
实施例6
称取800克P1-1,与实施例1制得的200克原料P2A均匀混合后,加入含硝酸(天津化学试剂三厂产品)10毫升的水溶液1440毫升,在双螺杆挤条机上挤成外径φ1.4mm的蝶形条。湿条于120℃干燥4小时,得到成型物,将该成型物900℃焙烧3小时,得到载体Z1。载体Z1的性质列于表2。
实施例7
称取200克P1-1,与实施例2制得的800克原料P2B均匀混合后,加入含硝酸天津化学试剂三厂产品)10毫升的水溶液1440毫升,在双螺杆挤条机上挤成外径φ1.4mm的蝶形条。湿条于120℃干燥4小时,得到成型物,将该成型物900℃焙烧3小时,得到载体Z2。载体Z2的性质列于表2。
实施例8
称取500克P1-1,与实施例3制得的500克原料P2C均匀混合后,加入含硝酸天津化学试剂三厂产品)10毫升的水溶液1440毫升,在双螺杆挤条机上挤成外径φ1.4mm的蝶形条。湿条于120℃干燥4小时,得到成型物,将该成型物950℃焙烧3小时,得到载体Z3。载体Z3的性质列于表2。
对比例1
称取1000克P1-1,加入含硝酸天津化学试剂三厂产品)10毫升的水溶液1440毫升,在双螺杆挤条机上挤成外径φ1.4mm的蝶形条。湿条于120℃干燥4小时,得到成型物,将该成型物900℃焙烧3小时,得到载体DZ1。载体DZ1的性质列于表2。
实施例9
称取800克P1-2,与实施例4制得的200克原料P2D均匀混合后,加入含硝酸(天津化学试剂三厂产品)10毫升的水溶液1440毫升,在双螺杆挤条机上挤成外径φ1.4mm的蝶形条。湿条于120℃干燥4小时,得到成型物,将该成型物1000℃焙烧3小时,得到载体Z4。载体Z4的性质列于表2。
实施例10
称取900克P1-1,与实施例5制得的100克原料P2E均匀混合后,加入含硝酸天津化学试剂三厂产品)10毫升的水溶液1440毫升,在双螺杆挤条机上挤成外径φ1.4mm的蝶形条。湿条于120℃干燥4小时,得到成型物,将该成型物1000℃焙烧3小时,得到载体Z5。载体Z5的性质列于表2。
实施例11
称取850克P1-2,与实施例3制得的150克原料P2C均匀混合后,加入含硝酸天津化学试剂三厂产品)10毫升的水溶液1440毫升,在双螺杆挤条机上挤成外径φ1.4mm的蝶形条。湿条于120℃干燥4小时,得到成型物,将该成型物850℃焙烧3小时,得到载体Z6。载体Z6的性质列于表2。
对比例2
称取1000克P1-2,加入含硝酸天津化学试剂三厂产品)10毫升的水溶液1440毫升,在双螺杆挤条机上挤成外径φ1.4mm的蝶形条。湿条于120℃干燥4小时,得到成型物,将该成型物1000℃焙烧3小时,得到载体DZ2。载体DZ2的性质列于表2。
实施例12
称取900克P1-2,与实施例4制得的100克原料P2D均匀混合后,加入含硝酸天津化学试剂三厂产品)10毫升的水溶液1440毫升,在双螺杆挤条机上挤成外径φ1.4mm的蝶形条。湿条于120℃干燥4小时,得到成型物,将该成型物1000℃焙烧3小时,得到载体Z7。载体Z7的性质列于表2。
实施例13
称取850克P1-2,与实施例5制得的150克原料P2E均匀混合后,加入含硝酸天津化学试剂三厂产品)10毫升的水溶液1440毫升,在双螺杆挤条机上挤成外径φ1.4mm的蝶形条。湿条于120℃干燥4小时,得到成型物,将该成型物900℃焙烧3小时,得到载体Z8。载体Z8的性质列于表2。
表2
由表2的结果可以看到,与常规方法相比,由本发明提供方法制备的氧化铝载体具有明显的双峰孔结构。
Claims (15)
1.一种双峰孔氧化铝载体,以压汞法表征,所述载体的孔容为0.9-1.2毫升/克,比表面积为50-300米2/克,直径为10-30nm孔的孔体积占总孔容的55-80%,直径为300-500nm孔的孔体积占总孔容的10-35%。
2.根据权利要求1所述的载体,其特征在于,所述载体的孔容为0.95-1.15毫升/克,比表面积为80-200米2/克,直径为10-30nm孔的孔体积占总孔容的60-75%,直径为300-500nm孔的孔体积占总孔容的15-30%。
3.根据权利要求1所述载体的制备方法,包括将含有拟薄水铝石的水合氧化铝P1和P1的改性物P2混合、成型、干燥并焙烧,其中,所述P1和P2的重量混合比为20-95∶5-80,P2的κ值为0至小于等于0.9,所述κ=DI2/DI1,DI1为含有拟薄水铝石的水合氧化铝P1的酸胶溶指数,DI2为含有拟薄水铝石的水合氧化铝P1的改性物P2的酸胶溶指数。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述P1和P2的重量混合比为70-95∶5-25。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述P2的k值为0至小于等于0.6。
6.根据权利要求3或4所述的方法,其特征在于,所述含有拟薄水铝石的水合氧化铝P1的孔容为0.9-1.4毫升/克,比表面为100-350米2/克,最可几孔直径8-30nm。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述含有拟薄水铝石的水合氧化铝P1的孔容为0.95-1.3毫升/克,比表面为120-300米2/克,最可几孔直径10-25nm。
8.根据权利要求3、4或5任意一项所述的方法,其特征在于,所述P2为80-300目的颗粒物。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述P2为100-200目的颗粒物。
10.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述干燥的条件包括:温度为40-350℃,时间为1-24小时,所述焙烧的条件包括:温度为大于500至小于等于1200℃,时间为1-8小时。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述干燥的条件包括:温度为100-200℃,时间为2-12小时,所述焙烧的条件包括:温度为大于800至小于等于1000℃,焙烧时间为为2-6小时。
12.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,将P1改性为P2的方法之一是将所述含有拟薄水铝石的水合氧化铝P1成型、干燥,之后将其全部或部分进行研磨、筛分,所述干燥的条件包括:温度为40-350℃,时间为1-24小时;方法之二是将方法一得到的成型物焙烧,焙烧温度为大于350至小于等于1400℃,焙烧时间为1-8小时,之后将其全部或部分进行研磨、筛分;方法之三是将含有拟薄水铝石的水合氧化铝P1闪干,闪干温度为大于150至小于等于1400℃,闪干时间为0.05-1小时;方法之四是将方法之一、方法之二和与方法之三得到的改性物中的一种或几种混合得到。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述方法一中的干燥的条件包括:温度为100-200℃,时间为2-12小时;方法之二中的焙烧温度为500-1200℃,焙烧时间为0.1-6小时;方法之三中的闪干温度为200-1000℃,闪干时间为0.1-0.5小时。
14.根据权利要求12或13所述的方法,其特征在于,所述P2为P1改性物中80-300目的颗粒物。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,所述P2为P1改性物中100-200目的颗粒物。
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