CN109721085B - 氢氧化铝及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氢氧化铝及其制备方法。所述氢氧化铝的制备方法采用的反应系统包括串联的N个微反应器,其中第一微反应器采用撞击流反应器,酸性物料和碱性物料进入第一微反应器进行并流反应,所得的反应产物混合液依次进入到第二微反应器至第N‑1微反应器,并使反应体系反复经过酸侧摆动、碱侧摆动,第二至第N‑1各个微反应器的反应温度比相邻的前一个微反应器高5~10℃,所得的反应产物混合液进入到第N微反应器,进行老化反应,干燥后得到氢氧化铝。该方法制备的氢氧化铝结晶度高,晶粒大小分布均匀,消除了放大效应,焙烧之后得到的氧化铝,孔径分布均匀且比表面积大,非常适合用于汽柴油加氢精制催化剂的载体材料。

Description

氢氧化铝及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种氢氧化铝及其制备方法,具体涉及一种用于汽柴油加氢精制催化剂载体的氢氧化铝及其制备方法。
背景技术
近年来,微反应器引起诸多领域研究者极大的学术和商业兴趣。这种兴趣产生于微技术的以下特点,包括尺寸缩小,生产力提高,放大系统规模至任意需要的生产容量(即“扩容”),传热增加和传质增加。Gavilidis等在“Technology And Applications OfMicroengineered Reactors” Trans. IchemE,第80卷,部分A,第3-30页(2002年1月)中对涉及微反应器的某些工作进行了综述。微反应器是一种单元反应界面宽度为微米量级的化学反应系统,是90年代兴起的微化工技术。自从deMello及其同事在2002年报道了微反应器在制备纳米粒子的预测及优势后,微反应器等的微通道技术在制备纳米晶粒上越来越普遍。微反应器具有以下优点:(1)通道内流动为层流;(2)比表面积大,传热能力强,控温容易;(3)分子扩散距离短,传质快。
氧化铝是重要的化学物质,广泛应用于石油、化工、陶瓷、建材以及军工国防等工业。传统的制法是以铝矾土为原料,经高温焙烧、碱液浸出、酸中和、加热分解等步骤制得。石油和化学工业大量使用的是活性氧化铝,作为催化剂和载体要求其比表面积、孔径、吸附能力比较严格,最常用的无机法是以工业氢氧化铝或铝酸盐为原料,以碱、酸中和成氢氧化铝,干燥、活化而成。该方法大多为反应釜间歇式操作,生产的产品的纯度和结晶度不高,粒度分布不均匀而且效率较低。现代化学、化工,特别是精细陶瓷、精细化工、石油化工,需要纯度和结晶度更高、颗粒大小分布均匀、粒径达几十微米至数百微米的氧化铝,而且期望能够连续化生产,这是当前重要的研究课题。
CN104549527A公开了一种氧化铝载体的制备方法。该方法包括:利用撞击流反应器,酸性铝盐水溶液与碱金属铝酸盐溶液并流中和与pH 值摆动中和过程相结合,进行成胶过程,中和物料经老化、过滤、洗涤和干燥,得到氧化铝干胶,氧化铝干胶经挤条、干燥和焙烧,得到氧化铝载体。但是该方法制备的氧化铝载体的孔径较大,结晶度不是很高,且这种间歇式反应还存在反应时间长,能耗高,效率低等缺点。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种氢氧化铝及其制备方法。该氢氧化铝纯度高,结晶度高,晶粒大小分布均匀。该制备氢氧化铝的方法工艺简单,反应时间短,过程连续化效率高,消除了放大效应,非常适合于工业化生产。
本发明提供了一种氢氧化铝,其中拟薄水铝石的含量为95wt%以上,相对结晶度≮95%;所述氢氧化铝的晶粒大小分布如下:<5μm晶粒数量占氢氧化铝晶粒总数的1%~5%,5~15μm晶粒数量占氢氧化铝晶粒总数的85%~90%,>15μm晶粒数量占氢氧化铝晶粒总数的5%~10%。
本发明提供的一种氢氧化铝,转化为γ-Al2O3后,性质如下:比表面积为320~420m2/g,孔容为0.85~1.0mL/g,孔径分布为:孔直径<5nm的孔所占的孔容为总孔容的5%~10%,孔直径5~10nm的孔所占的孔容占总孔容的85%~95%,>10nm的孔所占的孔容为总孔容的5%~10%。
本发明中,将氢氧化铝转化为γ-Al2O3焙烧条件如下:在450~650℃下焙烧2~8h。
本发明提供了一种氢氧化铝的制备方法,其中所采用的反应系统包括串联的N个微反应器,沿物流方向分别为第一微反应器、第二微反应器、……、第N微反应器,第一微反应器采用撞击流反应器,包括以下步骤:
(1)分别配制碱性物料和酸性物料;
(2)分别将碱性物料和酸性物料引入到第一微反应器中,进行中和沉淀反应;
(3)步骤(2)所得的反应产物混合液进入到第二微反应器,同时将酸性物料引入到第二微反应器中,使反应体系向酸侧摆动;
(4)步骤(3)所得的反应产物混合液依次进入到第三微反应器至第N-1微反应器,并使反应体系反复经过碱侧摆动、酸侧摆动;
(5)步骤(4)所得的反应产物混合液进入到第N微反应器,进行老化反应,第N微反器的流出物经过滤、洗涤和干燥,得到氢氧化铝。
本发明方法中,第二微反应器至第N-1微反应器中,该微反应器中的反应温度比相邻的前一个微反应器高5~10℃。
本发明方法中,串联的N个微反应器,N是不小于5的整数,优选为5~11,进一步优选为5~7。
本发明方法中,串联的N个微反应器为5个时,步骤(4)的具体过程如下:
步骤(3)所得的反应产物混合液进入到第三微反应器,同时将碱性物料引入到第三微反应器中,使反应体系向碱侧摆动;第三微反应器所得的反应产物混合液进入到第四微反应器,同时将酸性物料引入到第四微反应器中,使反应体系向酸侧摆动。
本发明氢氧化铝的制备方法中,步骤(1)中分别配制碱性物料和酸性物料,其中碱性物料和酸性物料可以根据本领域中常规中和法制备氢氧化铝时所用的碱性物料和酸性物料,比如碱性物料可以采用碱性沉淀剂,酸性物料可以采用酸性的含铝化合物,再比如碱性物料可以采用碱性的含铝化合物,酸性物料可以采用酸性沉淀剂,再比如碱性物料可以采用碱性的含铝化合物,酸性物料可以采用酸性的含铝化合物等。所用的碱性沉淀剂可以选自碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水等中的一种或者几种。所用的酸性沉淀剂可以选自盐酸、硫酸、硝酸、草酸等中的一种或者几种。所用的碱性的含铝化合物可以采用偏铝酸盐,比如偏铝酸钠和/或偏铝酸钾。所用的酸性的含铝化合物可以采用氯化铝、硝酸铝、硫酸铝中的一种或多种。所述的碱性物料采用碱性的含铝化合物时,浓度以Al2O3计可以为8~80g/100mL,优选30~50g/100mL。所述的酸性物料采用酸性的含铝化合物时,浓度以Al2O3计可以为8~80g/100mL,优选30~50g/100mL。所述的碱性沉淀剂的重量浓度可以为5%~25%,优选10%~20%。所述的酸性沉淀剂的重量浓度可以为5%~25%,优选10%~20%。
本发明氢氧化铝的制备方法中,步骤(2)中将碱性物料和酸性物料引入第一微反应器,可以通过雾化的方式引入,也可以通过液体方式引入。
本发明氢氧化铝的制备方法中,第一微反应器为撞击流微反应器,设有两个进料口分别引入碱性物料和酸性物料,碱性物料和酸性物料进入到撞击流微反应器后通过喷射口连通,碱性物料喷射口与酸性物料喷射口呈一定角度撞击,撞击角度为150~180°。
本发明氢氧化铝的制备方法中,原料罐、第一微反应器以及其余微反应器采用油浴加热。
本发明氢氧化铝的制备方法中,步骤(2)所述的沉淀反应,其反应条件如下:反应温度为50~150℃,优选50~120℃,pH值为8.0~9.0。第一微反应器的内管直径为10~20mm,优选10~15mm,控制物料的停留时间为1~5min,优选1~2min。
步骤(2)中,所述碱性物料的流速为10~50mL/min,优选15~30mL/min。酸性物料的流速可以根据体系要求的pH值来确定。
本发明氢氧化铝的制备方法中,步骤(3)使反应体系向酸侧摆动时,控制的反应条件如下:反应温度比第一微反应器高5~10℃,pH值为3.0~5.0。所述第二微反应器的内管直径比第一微反应器大1~10mm,优选2~3mm。第二微反应器中控制物料的停留时间为2~5min,优选3~5min。
本发明氢氧化铝的制备方法中,步骤(4)使反应体系向碱侧摆动时,控制的反应条件如下:反应温度比相邻的前一个微反应器高5~10℃,pH值为10.0~11.0。所述该微反应器的内管直径与第二微反应器相同,控制物料的停留时间比前一个相邻微反应器中长3~10min。
本发明氢氧化铝的制备方法中,步骤(4)使反应体系向酸侧摆动时,控制的反应条件如下:反应温度比相邻的前一个微反应器高5~10℃,pH值为3.0~5.0。所述该微反应器的内管直径与第二微反应器相同,控制物料的停留时间比前一个相邻微反应器中长3~10min。
本发明氢氧化铝的制备方法中,步骤(4)中,第三至第N-1微反应器的温度都不超过200℃,第三至第N-1微反应器中物料的停留时间都不超过第N微反应器的老化时间。
本发明氢氧化铝的制备方法中,步骤(5)第N微反应器进行的是老化过程,控制的老化条件如下:老化温度比第一微反应器低20~30℃,pH值为8.0~9.0。其中pH值的调控可以采用步骤(1)配制的碱性物料或酸性物料进行,也可以采用其他的酸性或碱性物质进行调控。第N微反应器的管径比第N-1微反应器大5~10mm,优选8~10mm。在第N微反应器中的停留时间为20~35min,优选20~30min。
本发明氢氧化铝的制备方法中,步骤(5)中所述的干燥条件如下:在60~150℃下干燥3~10小时。
与现有技术相比较,本发明提供的氢氧化铝及其制备方法具有以下优点:
1、本发明的氢氧化铝,结晶完整,纯度高,结晶度高,而且氢氧化铝晶粒的分布均匀且集中。进一步来说,使其转化为氧化铝时,孔分布集中,比表面积较高,特别适用于汽柴油加氢精制催化剂载体材料。
2、本发明制备氢氧化铝的方法,是利用微反应器使反应过程中反应物浓度趋于恒定,并结合pH值摆动,即第一微反应器采用撞击流反应器,首先能够生成晶粒小、结晶度高且粒径分布集中的氢氧化铝晶核,然后利用后续微反应器高温快速成核的方式一方面利用酸侧摆动使无定形氢氧化铝溶解,使拟薄水铝石含量更高,另一方面在高温快速反应条件下促进成核速度,并形成稳定的晶核,均匀的晶核是单分散晶体形成的基础,直接进入生长阶段;然后在后续逐级高温条件下使晶核快速长大,避免晶粒间的聚集。这样,通过本发明方法有利于氢氧化铝结晶完整,纯度高,结晶度高,而且还有利于氢氧化铝晶粒的分布均匀且集中,稳定性好。此外,本发明方法有利于氢氧化铝晶粒均匀有序地堆积,从而使生成的氧化铝,孔分布集中,比表面积较高。
3、本发明制备氢氧化铝的方法,与釜式合成法相比,反应过程实现了连续化,解决了生产效率低的问题,且该方法不存在放大效应,非常适合于工业化生产。
附图说明
图1为本发明采用5个微反应器制备氢氧化铝的示意流程图;
其中,1-第一微反应器,2-第二微反应器,3-第三微反应器,4-第四微反应器,5-第五微反应器。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明氢氧化铝及其制备方法进行更详细的描述。实施例只是对本发明方法的具体实施方式的举例说明,并不构成本发明保护范围的限制。本发明中,wt%为质量分数。
本发明中,氢氧化铝中拟薄水铝石的含量是由X射线衍射法(XRD)测得的;相对结晶度是以徳国Condea公司生产的商业SB 粉的结晶度为100%,测定氢氧化铝与之对比得到结果为相对结晶度;粒径分布是由粒度分布仪测得的。氧化铝的比表面积、孔容和孔径分布是采用低温液氮吸附-脱附方法测得的。
下面结合图1,以采用5个微反应器为例,对本发明方法进行详细说明。本发明氢氧化铝的制备方法如下:分别将碱性物料和酸性物料引入到第一微反应器1中,进行中和沉淀反应,其中第一微反应器1采用撞击流微反应器;第一微反应器1所得的产物混合液进入第二微反应器2,同时将酸物料引入到第二微反应器2中,使反应体系向酸侧摆动;第二微反应器2所得的反应产物混合液进入到第三微反应器3,同时将碱性物料引入到第三微反应器3中,使反应体系向碱侧摆动;第三微反应器3所得的反应产物混合液进入到第四微反应器4,使反应体系向酸侧摆动;第四微反应器4 所得的反应产物混合液进入到第五微反应器5进行老化反应,并加入碱性物料调节pH值,老化后的产物进入到产品收集罐中,经过滤、洗涤和干燥,得到氢氧化铝。
本发明实施例和比较例中,各微反应器的内管直径如下:第一微反应器的内管直径为12mm,第二微反应器的内管直径为15mm,第三微反应器的内管直径为15mm,第四微反应器的内管直径为15mm,第五微反应器的内管直径为25mm。
本发明实施例和比较例中,NaAlO2溶液和Al2(SO4)3溶液的浓度都是以Al2O3计。
实施例1
将浓度为30g/100mL的NaAlO2溶液和50g/100mL的Al2(SO4)3溶液加入到各自的组分罐中,将各原料罐、第一撞击流微反应器以及其它微反应器放入到油浴中,将原料罐及第一撞击流反应器加热到90℃,开启两个组分罐的增压泵,同时将NaAlO2溶液和Al2(SO4)3溶液通过雾化器进入到第一撞击流反应器中,控制NaAlO2溶液的流速为15mL/min,调节撞击流反应器中的pH值8.5,进行中和沉淀反应,反应混合液在第一撞击流微反应器中停留1min后进入到第二微反应器中;将第二微反应器的反应温度升到100℃,开启第二微反应器的增压泵,将Al2(SO4)3溶液注入到第二微反应器中,控制pH值3.0,反应混合液在第二微反应器中停留3min后进入到第三微反应器中;将第三微反应器的反应温度升高到105℃,开启第三微反应器的增压泵,将NaAlO2溶液注入到第三微反应器中,控制pH值10.0,反应混合液在第三微反应器中停留6min后进入到第四微反应器中;将第四微反应器的反应温度升高110℃,开启第四微反应器的增压泵,将Al2(SO4)3溶液注入到第四微反应器中,并控制pH值3.0,反应混合液在第四微反应器中停留15min后进入到第五微反应器中;将第五微反应器的反应温度升到60℃,开启第五微反应器的增压泵,将NaAlO2溶液注入到第五微反应器中,并控制pH值8.0进行老化反应,反应混合液在第五微反应器中老化20min后,进入到产品收集罐中,产品经过滤,在120℃下干燥3h得到氢氧化铝A0,测定结晶度及粒径分布见表1,然后再将氢氧化铝于600℃下焙烧3h后得到所需氧化铝A,测定其孔结构见表1。
实施例2
将浓度为50g/100mL的NaAlO2溶液和50g/100mL的Al2(SO4)3溶液加入到各自的组分罐中,将各原料罐、第一撞击流微反应器及其它微反应器放入到油浴中,将原料罐及第一撞击流微反应器加热到80℃,开启两个组分罐的增压泵,同时将NaAlO2溶液和Al2(SO4)3溶液通过雾化器进入到第一撞击流反应器中,控制NaAlO2溶液的流速为15mL/min,调节撞击流反应器中的pH值9.0,进行中和沉淀反应,反应混合液在第一撞击流微反应器中停留1.5min后进入到第二微反应器中;将第二微反应器的反应温度升到90℃,开启第二微反应器的增压泵,将Al2(SO4)3溶液注入到第二微反应器中,控制pH值3.5,反应混合液在第二微反应器中停留5min后进入到第三微反应器中;将第三微反应器的反应温度为100℃,开启第三微反应器的增压泵,将NaAlO2溶液注入到第三微反应器中,控制pH值10.5,反应混合液在第三微反应器中停留9min后进入到第四微反应器中;将第四微反应器的反应温度升到105℃,开启第四微反应器的增压泵,将Al2(SO4)3溶液注入到第四微反应器中,并控制pH值3.5,反应混合液在第四微反应器中停留12min后进入到第五微反应器中;将第五微反应器的反应温度升到55℃,开启第五微反应器的增压泵,将NaAlO2溶液注入到第五微反应器中,并控制pH值8.5进行老化反应,反应混合液在第五微反应器中老化25min后,进入到产品收集罐中,产品经过滤,在120℃下干燥3h得到氢氧化铝B0,测定结晶度及粒径分布见表1,然后再将氢氧化铝于600℃下焙烧3h后得到所需氧化铝B,测定其孔结构见表1。
实施例3
将浓度为35g/100mL的NaAlO2溶液和50g/100mL的Al2(SO4)3溶液加入到各自的组分罐中,将各原料罐、第一撞击流微反应器以及其它微反应器放入到油浴中,将原料罐及第一撞击流微反应器加热到120℃,开启两个组分罐的增压泵,同时将NaAlO2溶液和Al2(SO4)3溶液通过雾化器进入到第一撞击流反应器中,控制NaAlO2溶液的流速为15mL/min,调节撞击流反应器中的pH值8.5,进行中和沉淀反应,反应混合液在第一撞击流微反应器中停留2min后进入到第二微反应器中;将第二微反应器的反应温度升到130℃,开启第二微反应器的增压泵,将Al2(SO4)3溶液注入到第二微反应器中,控制pH值4.0,反应混合液在第二微反应器中停留5min后进入到第三微反应器中;将第三微反应器的反应温度升到140℃,开启第三微反应器的增压泵,将NaAlO2溶液注入到第三微反应器中,控制pH值11.0,反应混合液在第三微反应器中停留8min后进入到第四微反应器中;将第四微反应器的反应温度升到150℃,开启第四微反应器的增压泵,将Al2(SO4)3溶液注入到第四微反应器中,并控制pH值3.0,反应混合液在第四微反应器中停留11min后进入到第五微反应器中;将第五微反应器的反应温度升到100℃,开启第五微反应器的增压泵,将NaAlO2溶液注入到第五微反应器中,并控制pH值9.0进行老化反应,反应混合液在第五微反应器中老化25min后,进入到产品收集罐中,产品经过滤,在120℃下干燥3h得到氢氧化铝C0,测定结晶度及粒径分布见表1,然后再将氢氧化铝于600℃下焙烧3h后得到所需氧化铝C,测定其孔结构见表1。
实施例4
将浓度为50g/100mL的NaAlO2溶液和30g/100mL的Al2(SO4)3溶液加入到各自的组分罐中,将各原料罐、第一撞击流微反应器以及其它微反应器放入到油浴中,将原料罐及第一撞击流微反应器加热到85℃,开启两个组分罐的增压泵,同时将NaAlO2溶液和Al2(SO4)3溶液通过雾化器进入到第一撞击流反应器中,控制NaAlO2溶液的流速为20mL/min,调节撞击流反应器中的pH值9.0,进行中和沉淀反应,反应混合液在第一撞击流微反应器中停留1min后进入到第二微反应器中;将第二微反应器的反应温度升到95℃,开启第二微反应器的增压泵,将Al2(SO4)3溶液注入到第二微反应器中,控制pH值3.7,反应混合液在第二微反应器中停留5min后进入到第三微反应器中;将第三微反应器的反应温度升到100℃,开启第三微反应器的增压泵,将NaAlO2溶液注入到第三微反应器中,控制pH值10.7,反应混合液在第三微反应器中停留9min后进入到第四微反应器中;将第四微反应器的反应温度升到105℃,开启第四微反应器的增压泵,将Al2(SO4)3溶液注入到第四微反应器中,并控制pH值3.8,反应混合液在第四微反应器中停留12min后进入到第五微反应器中;采用微波加热将第五微反应器的反应温度升到75℃,开启第五微反应器的增压泵,将NaAlO2溶液注入到第五微反应器中,并控制pH值8.9进行老化反应,反应混合液在第五微反应器中老化35min后,进入到产品收集罐中,产品经过滤,在120℃下干燥3h得到氢氧化铝D0,测定结晶度及粒径分布见表1,然后再将氢氧化铝于600℃下焙烧3h后得到所需氧化铝D,测定其孔结构见表1。
比较例1
该比较例采用常规的间歇法制备。
将反应罐的温度加热到85℃,搅拌速率调整到120rad/min,以20mL/min的流速将浓度为50g/100mL的NaAlO2溶液加入到反应罐中,同时加入浓度为40g/100mL的Al2(SO4)3溶液,调节pH值至8.5,稳定1min之后,加入浓度为40g/100mL的Al2(SO4)3溶液调节pH值至3.0,稳定3min后,加入浓度为30g/100mL的NaAlO2溶液,调节pH值至11.0,稳定10min后,加入浓度为40g/100mL的Al2(SO4)3溶液,调节pH值至8.0,老化25min之后,经过滤、在120℃下干燥3h得到氢氧化铝E0,测定结晶度及粒径分布见表1,然后再将氢氧化铝于600℃下焙烧3h后得到所需氧化铝E,测定其孔结构见表1。
比较例2
本比较例采用与实施例4相同的五个串联微反应器。将浓度为50g/100mL的NaAlO2溶液和30g/100mL的Al2(SO4)3溶液加入到各自的组分罐中,将各原料罐、第一微反应器及其他各个反应器放入到油浴中加热,加热到75℃,开启两个组分罐的增压泵,同时将NaAlO2溶液和Al2(SO4)3溶液进入到第一微反应器中,控制NaAlO2溶液的流速为15mL/min,调节微反应器中的pH值9.0(Al2(SO4)3溶液的流速根据NaAlO2溶液的流速及pH值来确定),进行中和沉淀反应,反应混合液在第一微反应器中停留1min后进入到第二微反应器中;第二微反应器的反应温度为75℃,开启第二微反应器的增压泵,将Al2(SO4)3溶液注入到第二微反应器中,控制pH值3.7,反应混合液在第二微反应器中停留5min后进入到第三微反应器中;第三微反应器的反应温度为75℃,开启第三微反应器的增压泵,将NaAlO2溶液注入到第三微反应器中,控制pH值10.7,反应混合液在第三微反应器中停留9min后进入到第四微反应器中;第四微反应器的反应温度为75℃,开启第四微反应器的增压泵,将Al2(SO4)3溶液注入到第四微反应器中,并控制pH值3.8,反应混合液在第四微反应器中停留12min后进入到第五微反应器中;第五微反应器的反应温度为75℃,开启第五微反应器的增压泵,将NaAlO2溶液注入到第五微反应器中,并控制pH值8.9进行老化反应,反应混合液在第五微反应器中老化35min后,进入到产品收集罐中,产品经过滤,在120℃下干燥3h得到氢氧化铝F0,测定结晶度及粒径分布见表1,然后再将氢氧化铝于600℃下焙烧3h后得到所需氧化铝F,测定其孔结构见表1。
表1 实施例及比较例制备的氢氧化铝及氧化铝性质
氢氧化铝 A<sub>0</sub> B<sub>0</sub> C<sub>0</sub> D<sub>0</sub> E<sub>0</sub> F<sub>0</sub>
拟薄铝石含量,wt% 95 96 95 96 84 90
相对结晶度,% 96 98 95 97 85 91
粒径分布,%
<5μm 2.0 2.5 2.3 1.2 48.5 30.2
5~15μm 89.4 89.7 89.9 90.2 47.7 64.4
>15μm 8.6 7.8 7.8 8.6 3.8 5.4
氧化铝 A B C D E F
比表面积,m<sup>2</sup>/g 385 389 396 400 282 345
孔容,mL/g 0.95 1.00 0.96 0.98 0.75 0.80
可几孔径,nm 8.0 8.6 7.9 8.6 5.4 6.3
孔径分布,%
<5nm 7.0 6.2 5.9 5.1 47.9 31.5
5~10nm 85.1 86.0 87.7 88.6 46.2 63.3
>10nm 7.9 7.8 6.4 6.3 5.9 5.2
由表1的数据可以看出,本发明方法所制备的氢氧化铝,粒径集中分布于5~15μm,由其所得的氧化铝,比表面积高,孔容、孔径较小,孔径集中分布于5~10nm,很适合用于汽柴油加氢脱硫和脱氮等加氢精制催化剂的制备。

Claims (22)

1.一种氢氧化铝,其特征在于:其中拟薄水铝石的含量为95wt%以上,相对结晶度≮95%;所述氢氧化铝的晶粒大小分布如下:<5μm晶粒数量占氢氧化铝晶粒总数的1%~5%,5~15μm晶粒数量占氢氧化铝晶粒总数的85%~90%,>15μm晶粒数量占氢氧化铝晶粒总数的5%~10%;所述氢氧化铝转化为γ-Al2O3后,性质如下:比表面积为385~420m2/g,孔容为0.85~1.0mL/g,孔径分布为:孔直径<5nm的孔所占的孔容为总孔容的5%~10%,孔直径5~10nm的孔所占的孔容为总孔容的85%~95%,>10nm的孔所占的孔容为总孔容的5%~10%。
2.一种氢氧化铝的制备方法,其特征在于:所采用的反应系统包括串联的N个微反应器,沿物流方向分别为第一微反应器、第二微反应器、……、第N微反应器,第一微反应器采用撞击流反应器,包括以下步骤:
(1)分别配制碱性物料和酸性物料;
(2)分别将碱性物料和酸性物料引入到第一微反应器中,进行中和沉淀反应;
(3)步骤(2)所得的反应产物混合液进入到第二微反应器,同时将酸性物料引入到第二微反应器中,使反应体系向酸侧摆动;
(4)步骤(3)所得的反应产物混合液依次进入到第三微反应器至第N-1微反应器,并使反应体系反复经过碱侧摆动、酸侧摆动;
(5)步骤(4)所得的反应产物混合液进入到第N微反应器,进行老化反应,第N微反器的流出物经过滤、洗涤和干燥,得到氢氧化铝;
其中,第二微反应器至第N-1微反应器中,该微反应器的反应温度比相邻的前一个微反应器高5~10℃。
3.按照权利要求2所述的制备方法,其特征在于:所述的串联的N个微反应器,N是不小于5的整数。
4.按照权利要求3所述的制备方法,其特征在于:所述的串联的N个微反应器,N为5~11。
5.按照权利要求3所述的制备方法,其特征在于:所述的串联的N个微反应器,N为5~7。
6.按照权利要求2所述的制备方法,其特征在于:串联的N个微反应器为5个时,步骤(4)的具体过程如下:
步骤(3)所得的反应产物混合液进入到第三微反应器,同时将碱性物料引入到第三微反应器中,使反应体系向碱侧摆动;第三微反应器所得的反应产物混合液进入到第四微反应器,同时将酸性物料引入到第四微反应器中,使反应体系向酸侧摆动。
7.按照权利要求2所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)中分别配制碱性物料和酸性物料,采用如下至少一种方案:
I、碱性物料为碱性沉淀剂,酸性物料为酸性的含铝化合物;
II、碱性物料为碱性的含铝化合物,酸性物料为酸性沉淀剂;
III、碱性物料为碱性的含铝化合物,酸性物料为酸性的含铝化合物。
8.按照权利要求7所述的制备方法,其特征在于:
所用的碱性沉淀剂选自碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或者几种,所用的酸性沉淀剂选自盐酸、硫酸、硝酸、草酸中的一种或者几种,所用的碱性的含铝化合物采用偏铝酸盐,所用的酸性的含铝化合物为采用氯化铝、硝酸铝、硫酸铝中的一种或多种;所述的碱性物料为碱性的含铝化合物时,浓度以Al2O3计为8~80g/100mL,所述的酸性物料为酸性的含铝化合物时,浓度以Al2O3计为8~80g/100mL,所述的碱性沉淀剂的重量浓度为5%~25%,所述的酸性沉淀剂的重量浓度为5%~25%。
9.按照权利要求8所述的制备方法,其特征在于:所述的碱性物料为碱性的含铝化合物时,浓度以Al2O3计为30~50g/100mL,所述的酸性物料为酸性的含铝化合物时,浓度以Al2O3计为30~50g/100mL,所述的碱性沉淀剂的重量浓度为10%~20%,所述的酸性沉淀剂的重量浓度为10%~20%。
10.按照权利要求2所述的制备方法,其特征在于:所述第一微反应器为撞击流微反应器,设有两个进料口分别引入碱性物料和酸性物料,碱性物料和酸性物料进入到撞击流微反应器后通过喷射口连通,碱性物料喷射口与酸性物料喷射口呈一定角度撞击,撞击角度为150~180°。
11.按照权利要求2所述的制备方法,其特征在于:所有微反应器采用油浴加热。
12.按照权利要求2所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)所述的沉淀反应,其反应条件如下:反应温度为50~150℃,pH值为8.0~9.0;第一微反应器的内管直径为10~20mm,控制物料的停留时间为1~5min。
13.按照权利要求12所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)所述的沉淀反应,其反应温度为50~120℃,第一微反应器的内管直径为10~15mm,控制物料的停留时间为1~2min。
14.按照权利要求2或12所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中将碱性物料和酸性物料引入第一微反应器,通过雾化或液体的方式引入;所述碱性物料的流速为10~50mL/min。
15.按照权利要求14所述的制备方法,其特征在于:所述碱性物料的流速为15~30mL/min。
16.按照权利要求2或12所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)使反应体系向酸侧摆动时,控制的反应条件如下:反应温度比第一微反应器高5~10℃,pH值为3.0~5.0;所述第二微反应器的内管直径比第一微反应器大1~10mm;第二微反应器中控制物料的停留时间为2~5min。
17.按照权利要求16所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)使反应体系向酸侧摆动时,所述第二微反应器的内管直径比第一微反应器大2~3mm;第二微反应器中控制物料的停留时间为3~5min。
18.按照权利要求2或12所述的制备方法,其特征在于:步骤(4)使反应体系向碱侧摆动时,控制的反应条件如下:反应温度比相邻的前一个微反应器高5~10℃,pH值为10.0~11.0;所述该微反应器的内管直径与第二微反应器相同,控制物料的停留时间比前一个相邻微反应器中长3~10min;
步骤(4)使反应体系向酸侧摆动时,控制的反应条件如下:反应温度比相邻的前一个微反应器高5~10℃,pH值为3.0~5.0;所述该微反应器的内管直径与第二微反应器相同,控制物料的停留时间比前一个相邻微反应器中长3~10min。
19.按照权利要求18所述的制备方法,其特征在于:步骤(4)中第三至第N-1微反应器的反应温度都不超过200℃,第三至第N-1微反应器中物料的停留时间都不超过第N微反应器的老化时间。
20.按照权利要求2或19所述的制备方法,其特征在于:步骤(5)第N微反应器进行的是老化过程,控制的老化条件如下:老化温度比第一微反应器低20~30℃,pH值为8.0~9.0;其中pH值的调控采用步骤(1)配制的碱性物料或酸性物料进行,或者采用其他的酸性或碱性物质进行调控;第N微反应器的管径比第N-1微反应器大5~10mm,在第N微反应器中的停留时间为20~35min。
21.按照权利要求20所述的制备方法,其特征在于:第N微反应器的管径比第N-1微反应器大8~10mm,在第N微反应器中的停留时间为20~30min。
22.按照权利要求2所述的制备方法,其特征在于:步骤(5)中,所述的干燥条件如下:在60~150℃下干燥3~10小时。
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