CN1261355C - 制备铝溶胶的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备铝溶胶的方法，属于铝溶胶的制备领域。其特征在于部分或全部以氧化铝或/和氢氧化铝或/和软水铝石代替金属铝为铝源，加入盐酸制备氯化铝溶液，然后制备铝溶胶，或直接用氯化铝溶液代替部分金属铝直接制备铝溶胶。具体的制备方法可以是部分以氧化铝或/和氢氧化铝或/和软水铝石为铝源，和盐酸按比例混合，在80～150℃范围内搅拌反应2～18小时，加入水或盐酸溶液或含氯化铝的水溶液，然后加入金属铝，在1～5个大气压、80～150℃的范围内反应3～40小时，制备铝溶胶。该工艺明显降低了铝溶胶的生产成本，而且铝溶胶的粘接性能提高，磨损强度可提高25%左右，其它性能相当。
Description
技术领域
本发明属于铝溶胶的制备领域，尤其涉及一种以多种铝化合物为铝源制备低成本、高粘接性能铝溶胶的方法。
背景技术
铝溶胶作为一种耐高温且粘结性能好的无机高分子粘结剂，广泛应用于催化剂的粘接，如半合成烃类裂化催化剂的粘接。目前的铝溶胶主要是采用金属铝为铝源，用盐酸溶解的方法生产。因为金属铝是由氢氧化铝粉电解制备的，生产中需要耗费大量的电能，金属铝的价格比较昂贵，导致铝溶胶的制造成本过高。而且采用金属铝为铝源时，由于反应过程剧烈和无序，导致所制备的铝溶胶产品易混浊，粘接性能较差。
2001年11月28日公开的中国专利申请00110421.7提供了一种铝溶胶的制备方法，其特征在于：在室温的条件下，以无机铝盐为原料，通过加入过量的碱的方法得到沉淀，使pH值大于9；洗净后加入酸作为解胶催化剂，[H+]/[Al3+]摩尔比的范围为0.07-0.50，在超声波的作用下形成稳定，清晰的铝溶胶，超声波的物理参数为：频率20-50KHz，声强50-150W。它所采用的无机铝盐为硝酸铝、氯化铝或硫酸铝。虽然该发明制备的铝溶胶粒度比较均一，稳定性较好，但并未提到所得铝溶胶的粘接性能是否有所改善，另外所使用的设备和工艺条件较高，生产成本仍然很高。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用成本较低的多种铝化合物为铝源、又能提高铝溶胶粘接性能的铝溶胶生产方法。
本发明采用的技术方案是：
一种制备铝溶胶的方法，部分或全部以氧化铝或/和氢氧化铝或/和软水铝石代替金属铝为铝源，加入盐酸制备氯化铝溶液，然后制备铝溶胶，或直接用氯化铝溶液代替部分金属铝直接制备铝溶胶。
具体的制备方法是：部分以氧化铝或/和氢氧化铝或/和软水铝石为铝源，和盐酸按摩尔比为Al2O3∶HCl＝1∶3～12的比例混合，在80～150℃范围内搅拌反应2～18小时，加入水或盐酸溶液或含氯化铝的水溶液，然后按铝溶胶中总铝含量的比例要求补充加入金属铝，在1～5个大气压、80～150℃的范围内反应3～40小时，制备出所需浓度的铝溶胶。
加入水或盐酸溶液或含氯化铝的水溶液可以在加入金属铝制备铝溶胶的反应过程中，也可以在制备氯化铝溶液反应后，制备铝溶胶反应前。水或盐酸溶液或含氯化铝的水溶液可以分一次、一次以上或连续加入。
另一种制备方法是：全部以氧化铝或/和氢氧化铝或/和软水铝石为铝源，按重量比为Al∶Cl＝1.0～1.4∶1的比例和盐酸混合，测定铝和氯的含量，在1.5～5个大气压、110～150℃的范围内反应3～40小时，制备出所需浓度的铝溶胶。
还有一种铝溶胶的制备工艺是：部分以氯化铝溶液为铝源，然后按铝溶胶中总铝含量的比例要求补充加入金属铝，在1～5个大气压、80～150℃的范围内反应3～40小时，制备出所需浓度的铝溶胶。
一般生成铝溶胶所需的Al/Cl比在1.2左右，由于氯化铝中的Al/Cl比较小，不能满足生成铝溶胶的条件，需要通过补充加入金属铝来调整Al/Cl比，满足生成铝溶胶的反应条件。高铝矾土矿或高铝矾土熟料和盐酸反应后过滤可以制得氯化铝溶液，而且成本较低。
第一种和第三种方法的最佳反应温度为90～140℃，反应压力为1～3个大气压，加入金属铝后的反应时间最好为8～35小时。
前两种工艺过程均可采用连续法和间断法操作，采用连续法时，含铝原料制备成氯化铝盐和进一步制备成铝溶胶的过程是连续进行的，在间断法中，含铝原料制备成氯化铝盐和进一步制备铝溶胶的过程是分开进行的，即在不同的反应釜中分开进行或在同一个反应釜中分步进行。搅拌可以采用机械搅拌、泵循环搅拌和沸腾搅拌方式。
在对反应产物铝溶胶进行过滤后，可加入占铝溶胶总重量为0.1‰～9％的助剂，以提高胶体的稳定性并改善裂化催化剂的性能。所说的助剂为磷酸铵盐、磷酸镁盐、磷酸、磷酸锌、硫酸镁、氯化锌、氯化镁、硫酸锌中的一种或一种以上的混合物。加入助剂混合后再过滤，即可得到稳定的、透明度较高的铝溶胶产品。也可在铝溶胶过滤后加入助剂。磷酸铵盐包括磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和磷酸三铵，磷酸镁盐包括磷酸镁和磷酸氢镁。
在胶体合成时，如果加入高价阴离子，胶体将向不稳定方向发展，例如SO4 2-、PO4 3-等离子会降低铝溶胶的稳定性和透明度。在铝溶胶中引入Mg、Zn、Si离子时可以形成混合高价阳离子氢氧化物的网络结构，有利于铝溶胶的稳定。
本发明的有益效果在于：以氧化铝或/和氢氧化铝或/和软水铝石为铝源，全部或部分代替金属铝，或者部分以氯化铝溶液为铝源，明显降低了铝溶胶的生产成本；该工艺制备的铝溶胶的粘接性能提高，使用该铝溶胶制备的裂化催化剂与使用全部用金属铝和盐酸反应制备的铝溶胶制备的裂化催化剂在催化剂的制备工艺、配方相同的条件下，磨损强度可提高25％左右，其它性能相当。
具体实施方式
实施例1 将软水铝石和盐酸按摩尔比为Al2O3∶HCl＝1∶8的比例投入到带有机械搅拌的反应釜中，控制温度范围在110～120℃反应7小时，制备氯化铝溶液，然后加入脱阳离子水配制成铝重量含量为3％的溶液，根据所需铝溶胶中铝的含量将金属铝分6次加入到反应釜中，在1个大气压、100～105℃下反应20小时，反应过程中用泵循环物料，反应完毕后，加入铝溶胶重量3‰的磷酸二氢铵和0.1％的氯化镁，过滤，得到稳定的铝溶胶产品。
实施例2 将氢氧化铝和盐酸按重量比为Al∶Cl＝1∶1的比例投入到带机械搅拌装置的反应釜中，根据所需铝溶胶中铝的含量调节物料的浓度配比，在5个大气压、150℃左右反应20小时，反应完毕后，测定铝含量和氯含量，过滤后加入铝溶胶重量0.1‰的磷酸氢二铵，得到稳定的铝溶胶产品。
实施例3 将氧化铝和盐酸按摩尔比为Al2O3∶HCl＝1∶3的比例投入到反应釜中，控制反应温度为140～150℃，保持2小时，制备氯化铝溶液，反应过程中连续加入稀盐酸溶液，然后根据所需铝溶胶中铝的含量将补充的金属铝分4次加入到反应釜中，保持1个大气压、控制温度为80～90℃下反应40小时，反应过程中不间断搅拌，反应完毕后，测定铝含量和氯含量，加入铝溶胶重量0.1‰的磷酸三铵后过滤，得到稳定的铝溶胶产品。
实施例4 将氢氧化铝和盐酸按摩尔比为Al2O3∶HCl＝1∶12的比例投入到反应釜中，控制反应温度为80～90℃，保持18小时，制备氯化铝溶液，然后加入氯化铝水溶液，然后根据所需铝溶胶中铝的含量将补充的金属铝加入到反应釜中，保持5个大气压、控制温度为140～150℃下反应3小时，反应过程中不间断机械搅拌，反应完毕后，测定铝含量和氯含量，过滤后加入铝溶胶重量0.9％的磷酸镁混合均匀，得到稳定的铝溶胶产品。
实施例5 将软水铝石和盐酸按重量比为Al∶Cl＝1.4∶1的比例投入到反应釜中，保持1.5个大气压、控制温度为110～120℃下反应40小时，反应过程中不间断机械搅拌，反应完毕后，测定铝的含量和氯含量，加入铝溶胶重量0.1％的正磷酸混合均匀后过滤，得到稳定的铝溶胶产品。
实施例6 将氧化铝、氢氧化铝的混合物和盐酸按重量比为Al∶Cl＝1.4∶1的比例投入到反应釜中，保持3个大气压、控制温度为130～140℃下反应3小时，反应过程中用泵循环物料，反应完毕后，测定铝的含量和氯含量，加入铝溶胶重量3％o的磷酸氢镁和0.1％的磷酸锌，混合后过滤，得到稳定的铝溶胶产品。
实施例7 将软水铝石、氧化铝、氢氧化铝的混合物和盐酸按重量比为Al∶Cl＝1.2∶1的比例投入到带搅拌的反应釜中，测定并调节铝的含量，保持3个大气压、控制温度为130～140℃下反应30小时，反应完毕后，测定铝含量和氯含量，加入铝溶胶重量0.1％的磷酸镁和0.2％的硫酸镁，混合后过滤，得到稳定的铝溶胶产品。
实施例8 将软水铝石、氢氧化铝的混合物和盐酸按摩尔比为Al2O3∶HCl＝1∶12的比例投入到带机械搅拌的反应釜中，控制反应温度100～110℃，保持2小时，制备氯化铝溶液，反应过程中，分4次加入脱阳离子水，然后根据所需铝溶胶中铝的含量将补充的金属铝分6次加入到反应釜中，保持2个大气压、控制温度为120℃左右下反应35小时，反应过程中用泵循环物料，反应完毕后，测定铝含量和氯含量，加入铝溶胶重量0.4％的氯化锌和0.3％的硫酸锌，混合后过滤，得到稳定的铝溶胶产品。
实施例9 将氧化铝和盐酸按摩尔比为Al2O3∶HCl＝1∶12的比例投入到带机械搅拌的反应釜中，控制反应温度80～90℃，保持2小时，制备氯化铝溶液，，然后根据所需铝溶胶中铝的含量将补充的金属铝分6次加入到反应釜中，保持5个大气压、控制温度为100-105℃下反应35小时，反应过程中连续加入脱阳离子水，反应完毕后，测定铝含量和氯含量，加入铝溶胶重量0.4％的硫酸锌和0.5％的磷酸锌，混合后过滤，得到稳定的铝溶胶产品。
实施例10 将氢氧化铝和盐酸按重量比为Al∶Cl＝1∶1的比例投入到反应釜中，保持1.5个大气压、控制温度为110～120℃下反应40小时，反应过程中不间断搅拌，反应完毕后，测定铝含量和氯含量，过滤后加入铝溶胶重量0.9％的磷酸三铵，得到稳定的铝溶胶产品。
实施例11 将软水铝石和盐酸按重量比为Al∶Cl＝1.4∶1的比例投入到反应釜中，保持3个大气压、控制温度为130～140℃下反应20小时，不间断机械搅拌，反应完毕后，测定铝含量和氯含量，加入铝溶胶重量0.1‰的正磷酸混合均匀后过滤，得到稳定的铝溶胶产品。
实施例12 将软水铝石、氢氧化铝的混合物和盐酸按摩尔比为Al2O3∶HCl＝1∶12的比例投入到带机械搅拌的反应釜中，控制反应温度100～110℃，保持2小时，制备氯化铝溶液，然后根据所需铝溶胶中铝的含量将补充的金属铝分6次加入到反应釜中，保持2个大气压、控制温度为90-100℃下反应40小时，反应过程中用泵循环物料并分4次加入脱阳离子水，反应完毕后，测定铝含量和氯含量，加入铝溶胶重量0.4％的氯化锌和0.3％的硫酸锌，混合后过滤，得到稳定的铝溶胶产品。
实施例13 将氢氧化铝、氧化铝的混合物和盐酸按摩尔比为Al2O3∶HCl＝1∶6的比例投入到带机械搅拌的反应釜中，控制反应温度120～130℃，保持6小时，制备氯化铝溶液，然后根据所需铝溶胶中铝的含量将补充的金属铝加入到反应釜中，保持4大气压、控制温度为140～150℃下反应3小时，反应过程中连续加入脱阳离子水，反应完毕后，测定铝含量和氯含量，加入铝溶胶重量0.4％的磷酸铵和0.3％的氯化锌，混合后过滤，得到稳定的铝溶胶产品。
实施例14 将高铝矾土熟料和盐酸混合反应并不停搅拌，过滤反应所得的溶液即是氯化铝溶液，根据产品Al/Cl的需要补充加入金属铝，保持1个大气压、温度100～110℃，反应25小时，反应过程中用泵循环物料，反应完毕后，加入铝溶胶重量0.4％的磷酸铵和0.3％的氯化锌，混合后过滤，得到稳定的铝溶胶产品。
实施例15 将氯化铝溶液加到反应釜中，并根据产品Al/Cl的需要补充加入金属铝，保持5个大气压、温度80～90℃，反应40小时，反应过程中不断搅拌，反应完毕后，测定铝含量和氯含量，过滤并加入铝溶胶重量0.4％的氯化锌和0.3％的硫酸锌，混合后得到稳定的铝溶胶产品。
实施例16 将氯化铝溶液加到反应釜中，并根据产品Al/Cl的需要补充加入金属铝，保持4个大气压、温度140～150℃，反应8小时，反应过程中不断搅拌，反应完毕后，测定铝含量和氯含量，过滤并加入铝溶胶重量0.1‰的正磷酸混合均匀后，得到稳定的铝溶胶产品。
实施例17 将氯化铝溶液加到反应釜中，并根据产品Al/Cl的需要补充加入金属铝，保持2个大气压、温度120～130℃，反应35小时，反应过程中不断搅拌，反应完毕后，测定铝含量和氯含量，加入铝溶胶重量0.4％的氯化锌和0.3％的硫酸锌，混合后过滤，得到稳定的铝溶胶产品。
实施例18 将氯化铝溶液加到反应釜中，并根据产品Al/Cl的需要补充加入金属铝，保持4个大气压、温度120～130℃，反应3小时，反应过程中不断搅拌，反应完毕后，测定铝含量和氯含量，加入铝溶胶重量0.4％的氯化锌和0.3％的硫酸锌，混合后过滤，得到稳定的铝溶胶产品。
Claims (6)
1、一种制备铝溶胶的方法，其特征在于全部以氧化铝或/和氢氧化铝或/和软水铝石为铝源，按重量比为Al∶Cl＝1.0～1.4∶1的比例和盐酸混合，在1.5～5个大气压、110～150℃的范围内反应3～40小时，制备出所需浓度的铝溶胶。
2、一种制备铝溶胶的方法，其特征在于部分以氧化铝或/和氢氧化铝或/和软水铝石为铝源，和盐酸按摩尔比为Al2O3∶HCl＝1∶3～12的比例混合，在80～150℃范围内搅拌反应2～18小时，加入水或盐酸溶液或含氯化铝的水溶液，制备氯化铝溶液；
然后按铝溶胶中总铝含量的比例要求补充加入金属铝，在1～5个大气压、80～150℃的范围内反应3～40小时，制备出所需浓度的铝溶胶。
3、根据权利要求2所述的制备铝溶胶的方法，其特征在于加入水或盐酸溶液或含氯化铝的水溶液的步骤在加入金属铝制备铝溶胶的反应过程中，或在制备氯化铝溶液反应后，制备铝溶胶反应前；
所述的水或盐酸溶液或含氯化铝的水溶液分一次、一次以上或连续加入。
4、根据权利要求2所述的制备铝溶胶的方法，其特征在于最后加入占铝溶胶总重量为0.1‰～9％的助剂。
5、根据权利要求4所述的制备铝溶胶的方法，其特征在于所述的助剂为磷酸铵盐、磷酸镁盐、磷酸、磷酸锌、硫酸镁、氯化锌、氯化镁、硫酸锌中的一种或一种以上的混合物。
6、一种制备铝溶胶方法，其特征在于直接用氯化铝溶液代替部分金属铝直接制备铝溶胶，在1～5个大气压、80～150℃的范围内反应3～40小时，制备出所需浓度的铝溶胶。
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