CN110876927B - 一种镁铝尖晶石物料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种镁铝尖晶石物料的制备方法。所述的镁铝尖晶石物料的制备方法，步骤如下：1)将醋酸镁溶于去离子水中，制得醋酸镁溶液；2)将拟薄水铝石粉末加入去离子水中，制得拟薄水铝石水浆；3)将酸镁溶液倒入拟薄水铝石水浆中，加入乙二醇，保温搅拌后，将溶液倒出，干燥，焙烧，焙烧温度为500～550℃，焙烧时间为1～3h，得产品。本发明引入引燃剂后，制得的镁铝尖晶石物料成品中不再残留未烧尽的碳，提高了制得的镁铝尖晶石物料品质，能够使催化剂性能更佳。

Description

一种镁铝尖晶石物料的制备方法
技术领域
本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种镁铝尖晶石物料的制备方法。
背景技术
镁铝尖晶石MgAl2O4(可简称MAS)，是一种复合氧化物，不仅本身具有催化活性，而且被广泛地用作负载型金属催化剂的载体材料，同时具备酸性和碱性两种活性中心。它不仅兼备两种氧化物优点，并且具备两种氧化物未具备的新优点。镁铝尖晶石MgAl2O4与γ-Al2O3相似，所不同的是在镁铝尖晶石的结构中共有24个阳离子填充在氧离子的空隙中，其饱和结构使其具有更好的热稳定性，晶相结构可以在很高温度下保持不变。由于晶格密度很大，水分子难以进入尖晶石内部，只能在表面上与其结合，直接提高了载体的抗水合性能。它的催化作用及其作为催化剂载体的重要作用已逐渐受到人们的广泛关注。
鉴于镁铝尖晶石在催化领域的应用，世界也对镁铝尖晶石制备进行着研究，不同的制备方法或原料制得的比表面积、粒子尺寸不同。镁铝尖晶石粉体的制备方法主要有：
1、共沉淀法：共沉淀法是镁铝尖晶石的常用法。该方法一般用镁、铝的硝酸盐配成溶液，然后用氨水调节其pH，形成沉淀，然后经洗涤、干燥焙烧合成镁铝尖晶石。
2、高温固相反应法：将镁铝氧化物按一定摩尔比进行充分的机械混合，在高温条件下将氧化物的混合物合成镁铝尖晶石，由于所需温度很高，高温烧结使得合成的镁铝尖晶石比表面积很小，这样制备有一定的缺陷，一般不用作催化剂载体。
3、脲燃烧法：脲燃烧法是由印度科学家发明的一种制备超细碱性氧化物的新技术。一般用镁、铝的硝酸盐和尿素溶解于少量水中，然后放入500℃的炉内，溶液即发生脱水、分解及燃烧，反应物温度瞬间高达1600℃左右。燃烧生成物为单相的镁铝尖晶石粉。
4、溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法是一种新兴起的制备材料的湿化学方法。一般将拟薄水铝石与稀硝酸水溶液作用形成铝溶胶，然后将Mg(NO3)2水溶液加入到铝溶胶中搅拌，经干燥、焙烧后，得到镁铝尖晶石。
5、PVA凝胶法：该方法一般用镁、铝的硝酸盐配成溶液，加入一定量的PVA，搅拌后快速干燥，然后在高温下焙烧制得镁铝尖晶石。
6、水热法：水热法一般是以金属氧化物或氢氧化物为原料，加入矿化剂和助剂，在密封容器中，以水为媒介，在高温高压下搅拌，可在较低温度下焙烧形成镁铝尖晶石。
综上所述，镁铝尖晶石的制备方法多样，但多涉及硝酸根离子(对环境不友好)或对设备要求较高。
CN200910229290.6中公开了“一种清洁型CO耐硫变换催化剂的制备方法”，其中涉及了一种环境友好型的镁铝尖晶石物料制备方法，该方法将醋酸镁水溶液与拟薄水铝石水浆混合，加入含钛助剂，在一定温度下搅拌、干燥后焙烧制得了有镁铝尖晶石相的物料。但该方法醋酸镁中含有大量的碳，分解后析出大量的碳在焙烧过程中难以完全烧尽，残留在成品物料中，可观察到成品物料些许发黑，影响用该镁铝尖晶石制备的催化剂的强度和活性。
发明内容
本发明的目的是提供一种镁铝尖晶石物料的制备方法，解决以醋酸镁为原料制备镁铝尖晶石物料方法中的缺陷，消除碳对镁铝尖晶石物料的影响。
本发明所述的镁铝尖晶石物料的制备方法，步骤如下：
1)将醋酸镁溶于去离子水中，制得醋酸镁溶液；
2)将拟薄水铝石粉末加入去离子水中，制得拟薄水铝石水浆；
3)将酸镁溶液倒入拟薄水铝石水浆中，加入乙二醇，保温搅拌后，将溶液倒出，干燥，焙烧，焙烧温度为500～550℃，焙烧时间为1～3h，得产品。
其中：
醋酸镁与拟薄水铝石中Al2O3的摩尔比为1：1～1：1.2。
将醋酸镁溶于去离子水中时，每100g去离子水溶解醋酸镁的质量为30g～40g。
将拟薄水铝石粉末加入去离子水中时，每100g去离子水溶解拟薄水铝石的质量为50～60g。
本发明引入一种引燃剂乙二醇，乙二醇的自燃温度为418℃，醋酸镁的分解温度为323℃，乙二醇的自燃温度高于且接近醋酸镁的分解温度，将乙二醇均匀分散在前驱物料中，在醋酸镁分解后，部分碳自燃烧尽，未烧尽的碳通过均匀分散在物料中的乙二醇自燃将其烧尽，物料的温度可瞬间升高很多，所以加入的乙二醇不宜过多，但也不能太少，以防无法将碳烧尽。加入乙二醇的质量为醋酸镁质量的8～10％。
保温搅拌的温度为40～60℃，搅拌时间为1～3h。
干燥温度为100～120℃。
焙烧时采用程序升温，常温至315℃阶段，升温速率为300℃/h；315℃至415℃阶段升温速率为100℃/h；410℃至550℃阶段升温速率为300℃/h，升至550℃后，恒温1～3h。
本发明的有益效果如下：
本发明引入引燃剂后，制得的镁铝尖晶石物料成品中不再残留未烧尽的碳，提高了制得的镁铝尖晶石物料品质，能够使催化剂性能更佳。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例中采用的原料，除特殊说明外，均为市售。
拟薄水铝石，分子式为AlOOH·nH2O(n＝0.08-0.62)，平均下来每个氧化铝分子对应1.8-2.5个水分子，即水含量约在0.24-0.31之间。计算用量时，拟薄水铝石按照氧化铝占0.7计算。
实施例1
将214g醋酸镁溶于713g去离子水，将145g拟薄水铝石粉末加入290g去离子水中配成水浆，将醋酸镁溶液倒入拟薄水铝石水浆中，加入17.12g乙二醇，在40℃下搅拌3h，将溶液倒出，在100℃下干燥，干燥后焙烧，焙烧温度500℃，升温程序为：常温至315℃阶段升温速率为300℃/h；315℃至415℃阶段升温速率为100℃/h；415℃至500℃阶段升温速率为300℃/h，然后恒温3小时，即可得成品。
实施例2
将214g醋酸镁溶于535g去离子水，将175g拟薄水铝石粉末加入292g去离子水中配成水浆，将醋酸镁溶液倒入拟薄水铝石水浆中，加入21.4g乙二醇，在60℃下搅拌1h，将溶液倒出，在120℃下干燥，干燥后焙烧，焙烧温度550℃，升温程序为：常温至315℃阶段升温速率为300℃/h；315℃至415℃阶段升温速率为100℃/h；415℃至550℃阶段升温速率为300℃/h，然后恒温1小时，即可得成品。
实施例3
将214g醋酸镁溶于611g去离子水，将160g拟薄水铝石粉末加入291g去离子水中配成水浆，将醋酸镁溶液倒入拟薄水铝石水浆中，加入19.26g乙二醇，在50℃下搅拌2h，将溶液倒出，在110℃下干燥，干燥后焙烧，焙烧温度530℃，升温程序为：常温至315℃阶段升温速率为300℃/h；315℃至415℃阶段升温速率为100℃/h；415℃至530℃阶段升温速率为300℃/h，然后恒温2小时，即可得成品。
分别以该方法制得的镁铝尖晶石和未改进前的镁铝尖晶石为载体，采用相同的配方和制备方法制备耐硫变换催化剂，制备方法为：将镁铝尖晶石和含钴、钼活性组分的化合物、助挤剂、造孔剂倒入捏合机中捏合，挤条，晾干，焙烧。采用该方法制得的镁铝尖晶石制备的耐硫变换催化剂记为催化剂A，采用未改进前的镁铝尖晶石制备的耐硫变换催化剂记为催化剂B，两种催化剂的强度及活性数据对比见表1。
表1两种催化剂的强度及活性数据对比
Figure BDA0001790753760000031
Figure BDA0001790753760000041

Claims (6)

1.一种镁铝尖晶石物料的制备方法，其特征在于：步骤如下：
1）将醋酸镁溶于去离子水中，制得醋酸镁溶液；
2）将拟薄水铝石粉末加入去离子水中，制得拟薄水铝石水浆；
3）将醋酸镁溶液倒入拟薄水铝石水浆中，加入乙二醇，保温搅拌后，将溶液倒出，干燥，焙烧，焙烧温度为500～550℃，焙烧时间为1～3h，得产品；
醋酸镁与拟薄水铝石中Al2O3的摩尔比为1：1～1：1.2；
加入乙二醇的质量为醋酸镁质量的8～10%。
2.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石物料的制备方法，其特征在于：将醋酸镁溶于去离子水中时，每100g去离子水溶解醋酸镁的质量为30g～40g。
3.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石物料的制备方法，其特征在于：将拟薄水铝石粉末加入去离子水中时，每100g去离子水溶解拟薄水铝石的质量为50～60g。
4.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石物料的制备方法，其特征在于：保温搅拌的温度为40～60℃，搅拌时间为1～3h。
5.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石物料的制备方法，其特征在于：干燥温度为100～120℃。
6.根据权利要求1所述的镁铝尖晶石物料的制备方法，其特征在于：焙烧时采用程序升温，常温至315℃阶段，升温速率为300℃/h；315℃至415℃阶段升温速率为100℃/h；415℃至550℃阶段升温速率为300℃/h，升至550℃后，恒温1～3h。
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