CN115445592B - 一种用于连续重整催化剂的铝溶胶的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于催化重整催化剂的铝溶胶的制备方法,包括以下步骤:(1)将有机碱混合溶液加入聚合氯化铝溶液中,在50~100℃搅拌60~240min,生成絮状沉淀;(2)用水洗涤絮状沉淀,得到中间产物;(3)将中间产物溶解在无色的硝基酚溶液中,硝基酚/Al摩尔比为=0.001:1~1:1,加热搅拌并保持一定温度,再加入添加剂,在回流装置中回流一定时间,得到稳定透明溶胶。用热油柱成型,喷雾干燥,油氨柱成型等成型方法得到的催化重整催化剂载体,比表面积为195.0m2/g,孔容为1.05cm3/g,平均孔径为23.0nm,破碎强度达到55.4N/个。本发明所得到的铝溶胶制备的氧化铝载体可用于催化重整反应,催化性能得到有效改善。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝溶胶制备方法。
背景技术
铝溶胶是带正电的水合氧化铝微细粒子均匀分散在水中的胶体溶液。目前,铝溶胶在工业上被广泛用作催化剂粘结剂和水处理絮凝剂。根据不同的应用领域,铝溶胶的命名方式也有所不同,例如:用于催化剂粘结剂时,一般称为铝溶胶;用于絮凝剂时,则被称为聚合氯化铝或碱式氯化铝,但其结构通式均可表达为:[Al2(OH)nCl6-n·xH2O]m(n=1-5,m>0)。
氧化铝由于具有比表面积高、粒径分布窄、良好的吸附性、热稳定性和表面酸性等优良特性广泛用做石油化工催化剂的载体、吸附剂和加氢催化剂等。针对不同的工业生产装置,需要将催化剂制成不同的形状和尺寸以满足连续生产的需要。对生产高辛烷值汽油调和组分、富产氢气和芳烃的连续重整移动床催化工艺而言,为了实现催化剂的连续输送并满足其它的工业设计要求,减少催化剂机械磨损,必须将载体氧化铝制成直径为1.4~2.0mm的圆形小球,同时压碎强度不低于40N/粒。作为载体,氧化铝的孔道结构对催化剂活性、选择性及寿命都有重要的影响。其中前驱体铝溶胶的合成是催化剂载体制备是关键。
铝溶胶的制备方法多种多样,常用的制备方法主要有:金属铝法、有机醇盐水解法、电解法、无机盐原料法和粉体分散法等:
US4028216最早详细介绍了金属铝溶胶的制备方法,此法工艺流程简单,易于操作,但是由于该方法是由氢氧化铝电解制得铝溶胶,因而生产成本太高,需要消耗大量的电能,同时在制备的过程中产生的氢气也带来了安全隐患,并且使用的盐酸会腐蚀设备。
有机醇盐水解法可以制得纯度高、比表面大、粒径分布均匀的溶胶。此方法适用于制备纯度要求高的氧化铝粉体。但是,此方法制备过程中的最大困难是原料对水敏感,水解反应非常迅速,容易形成沉淀,并且原料价格昂贵、易燃、有毒、不易保存,给工业化带来困难。
CN1177653A报道了采用电解法来制备铝溶胶,此法通过以低电压大电流的电化学方法合成聚合氯化铝,采用价格低廉的普通阴离子膜,降低了产品的制备成本,比较环保。但是,电解水耗能过大,初始费用高(重复单元中需要电极),可能产生氯气,存在安全隐患。
粉体分散法制备氧化铝溶胶省去了水解步骤,过程简单,且原料均为工业产品,价格便宜,便于储存,易于实现工业化。但是,原料中常含有杂质,制备的铝溶胶的纯度相对较低。
氧化铝常被作为催化加氢、脱氢、脱硫、重整和裂化等石油化工中的催化剂载体,是工业上普遍使用的载体之一。作为载体,氧化铝的孔道结构对催化剂活性、选择性及寿命都有重要的影响。例如,制备重质油加氢脱金属催化剂时,通常采用具有双峰孔结构的氧化铝作为载体,即具有提供催化作用的小孔和利于金属化合物分子迅速迁移的大孔。其中小孔部分由氧化铝载体的前驱体性质决定,大孔部分往往通过添加各种扩孔剂而成。大孔为反应物质和催化剂活性中心提供充分的接触空间,便于中间产物的形成及反应产物快速逸出提高反应速率,同时可在一定程度上积累残炭延长催化剂寿命。
当今工业的发展和生产过程中的环保要求日趋严格,越来越注重反应过程的原子经济性,因而寻求一种新的节能、环保和高效的铝溶胶生产方法变得越发重要。目前无机盐原料法使用的原料价格低廉,方法简单,降低了铝溶胶的生产成本,但是溶胶的纯度较低,性质不稳定是亟待解决的问题。
发明内容
鉴于现有技术所存在的问题,本发明旨在提供一种利用成本较低的聚合氯化铝制备高纯铝溶胶的方法,工艺流程简单,易操作,固含量可控,并且环境友好,对设备要求较低,合成成本低,制备出高活性、高稳定性铝溶胶。本发明的铝溶胶适用于催化剂载体制备,经油柱成型方法得到的氧化铝微球,具有比表面大,孔容和孔径可调控,抗压碎强度高的特点。
本发明的技术解决方案是这样实现的:
一种用于催化重整催化剂的铝溶胶的制备方法,包括以下步骤:
(1)将有机碱液体加入聚合氯化铝溶液中,在50~100℃搅拌60~240min,生成絮状沉淀;
(2)用去离子水洗涤所得沉淀,去除溶胶中的杂质得到中间产物;
(3)将中间产物溶解在无色的硝基酚溶液中,将溶液的pH值调至一定范围,用搅拌器加热搅拌并保持一定温度,将沉淀分散,再逐滴加入添加剂,继续保持一定温度,在回流装置中回流一定时间,得到稳定透明溶胶。
步骤(1)所述有机碱液为甲酰胺,胆碱,乙二胺等,包括其中一种或多种。
步骤(2)所述洗涤水为去离子水,洗涤水用量为液固体积比:100-500。
步骤(3)所述硝基酚溶液为邻硝基苯酚、间硝基苯酚、对硝基苯酚、2,4-二硝基苯酚、2,4,6-三硝基苯酚中的一种或多种。
步骤(3)所述硝基酚/Al摩尔比为=0.001:1~1:1。
步骤(3)所述pH值调整范围为2.0-5.0。
步骤(3)所述添加剂为天然提取物,主要成分包括半乳糖醛酸聚糖,鼠李半乳糖醛酸聚糖,木糖糖醛酸聚糖等其中一种或多种。
作为优选,所述步骤(1)温度为80-95℃。
作为优选,所述步骤(1)时间为2-8h。
作为优选,所述步骤(3)温度为80-95℃。
作为优选,所述步骤(3)时间为6-24h。
作为优选,所述的添加剂加入量为铝溶胶质量的0.001-0.05。
其最终所制得的铝溶胶的pH值在2.0-5.0范围内,密度为1.2g/mL-1.6g/mL,具有较好的流动性。
本发明相对于现有技术,具有如下的优点及有益效果:
(1)本发明方法利用较为廉价的聚合氯化铝,在较为温和条件下制得具有高性能的铝溶胶,降低了铝溶胶的生产成本。
(2)本发明方法利用利用硝基酚类物质溶液制得的铝溶胶,可以有效调控铝溶胶的性质。使所制备铝溶胶具有良好的流动性,稳定性。
(3)本发明中所述的添加剂为一种溶胶的稳定剂。在溶胶老化过程中起到结构导向和空间填充作用,从而形成稳定骨架结构。可以有效增加溶胶稳定性,有利于载体成型时溶胶快速的胶凝,在成型时就形成具有一定强度的凝胶球。
(4)所得到的铝溶胶用热油柱成型,油氨柱成型等成型方法,再经过干燥,煅烧得到的催化剂载体。具有比表面大,孔容和孔径可调控,抗压碎强度高的特点。在催化重整反应应用中有良好性能。
附图说明
图1为本发明制得的铝溶胶图片
图2为本发明利用制得的铝溶胶制备的催化重整催化剂载体图片
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的具体描述:
实施例1:取1g聚合氯化铝(Al2O3:≥30%,分子式:Al2Cl(OH)5)溶解于50mL水中缓慢滴加5mL甲酰胺液体,90℃下充分搅拌进行反应3h。形成的沉淀用250mL去离子水洗涤。氢氧化铝滤饼与无色的1%对硝基酚溶液混合,调节pH值至3.6。用磁力搅拌器加热搅拌并用80℃水浴恒温,使之保持温度均一,将沉淀分散,向溶液中加入0.002g果胶(半乳糖醛酸≥74.0%),在回流装置中回流15h,得到稳定透明溶胶。
实施例2:取1g聚合氯化铝(Al2O3:≥30%,分子式:Al2Cl(OH)5)溶解于55mL水中缓慢滴加5mL甲酰胺液体,90℃下充分搅拌进行反应3h。形成的沉淀用250mL去离子水洗涤。氢氧化铝滤饼与无色的1%对硝基酚溶液混合,调节pH值至3.6。用磁力搅拌器加热搅拌并用90℃水浴恒温,使之保持温度均一,将沉淀分散,向溶液中加入0.002g果胶(半乳糖醛酸≥74.0%),在回流装置中回流20h,得到稳定透明溶胶。
实施例3:取1g聚合氯化铝(Al2O3:≥30%,分子式:Al2Cl(OH)5)溶解于60mL水中缓慢滴加5mL甲酰胺液体,90℃下充分搅拌进行反应3h。形成的沉淀用500mL去离子水洗涤。氢氧化铝滤饼无色的1%对硝基酚溶液混合,调节pH值至3.6。用磁力搅拌器加热搅拌并用90℃水浴恒温,使之保持温度均一,将沉淀分散,向溶液中加入0.002g果胶(半乳糖醛酸≥74.0%),在回流装置中回流24h,得到稳定透明溶胶。
实施例4:铝溶胶成型测试:
利用油柱成型装置,得到球型氧化铝载体,经过氮气吸脱附表征数据如下:
实施例5:催化重整反应测试:
将上述催化剂载体浸渍铂和锡后,制得催化重整催化剂。装填在小型固定床反应器中,反应温度为500℃,体积空速为2h-1,氢烃比为1000,压力为0.25MPa,将正庚烷加入反应器中进行催化重整反应,分析产物组成,结果如下所示:
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于催化重整催化剂的铝溶胶的制备方法,包括以下步骤:
(1)将有机碱液体加入聚合氯化铝溶液中,在50~100℃搅拌60~240min,直到絮状沉淀生成;
(2)分离絮状沉淀,用去离子水洗涤,去除其中的杂质得到中间产物;
(3)将中间产物溶解在无色的硝基酚溶液中,硝基酚/Al摩尔比为=0.001:1~1:1,将溶液的pH值调至一定范围,加热搅拌并保持一定温度,直到沉淀完全分散,再逐滴加入添加剂,继续保持一定温度,在回流装置中回流一定时间,得到稳定透明溶胶;所述硝基酚溶液为邻硝基苯酚,间硝基苯酚、对硝基苯酚、2,4-二硝基苯酚、2,4,6-三硝基苯酚中的一种或多种;所述添加剂为天然提取物,为半乳糖醛酸聚糖,鼠李半乳糖醛酸聚糖,木糖醛酸聚糖中的一种或多种;步骤⑴所述有机碱液为甲酰胺,胆碱,乙二胺中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的铝溶胶的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述温度为50-100℃,所述搅拌时间为60-240min。
3.根据权利要求1所述的铝溶胶的制备方法,其特征在于:步骤(2)所述洗涤水为去离子水,液固体积比为:100-500。
4.根据权利要求1所述的铝溶胶的制备方法,其特征在于:步骤⑶所述硝基酚/Al摩尔比为=0.001:1~1:1。
5.根据权利要求1所述的铝溶胶的制备方法,其特征在于:步骤(3)中所述保持一定温度为80-95℃,所述回流一定时间为6-24h。
6.根据权利要求1所述的铝溶胶的制备方法,其特征在于:所述的添加剂加入量为铝溶胶质量的0.001-0.05。
7.根据权利要求1所述的铝溶胶的制备方法,其特征在于:其最终所制得的铝溶胶的pH值在2.0-5.0范围内,溶胶密度为1.2g/mL-1.6g/mL,具有较好的流动性。
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