CN1843924A - 一种无定型氢氧化铝的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种无定型氢氧化铝的制备方法，涉及一种氢氧化铝，特别是涉及一种高酸溶性低密度氢氧化铝的制备方法。提供一种高酸溶性低密度无定型氢氧化铝的制备方法。用三水铝石和氢氧化钠配制成浓偏铝酸钠溶液，控制溶液的苛性比；用去离子水稀释，再加入扩孔剂，在反应釜先加入去离子水，所得原料液与CO2气体流入反应釜，控制成胶温度，调节进料流量，浆液过滤、洗涤、干燥即得。采用连续并流进料及高浓度CO2气体成胶，加快中和反应速率，缩短成胶时间，从而避免或抑制拟薄水铝石的生成。省去冷却设备；提高设备利用率或减少成胶釜的体积，成本低。产品具有高酸溶性和低密度的特点，完全溶于过量的20％硝酸溶液，堆积密度≤0.4g/ml。

Description

一种无定型氢氧化铝的制备方法
技术领域
本发明涉及一种氢氧化铝，特别是涉及一种高酸溶性低密度氢氧化铝的制备方法。
背景技术
活性氧化铝是使用时间最长，应用最广泛的一种合成载体。它不仅资源丰富，且具有抗破碎强度高、热稳定性好、吸收率大、比表面积适中以及孔容与孔径分布可调的特性，是用于石油化工和化肥工业吸附及负载型催化剂的优良载体。由于渣油加氢等大分子反应催化剂所使用的氧化铝载体必须要有足够大的孔径和孔容，但现有的载体难以达到此要求。现有技术一般是先制成拟薄水铝石，进而制备氧化铝载体。例如：中国专利CN 03101176.4描述了由CO2中和偏铝酸钠制备拟薄水铝石的方法。这种方法得到的产品酸溶性差，无法解决载体机械强度与大孔径、孔容之间的矛盾。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种高酸溶性低密度(即高孔隙)无定型氢氧化铝的制备方法。通过此氢氧化铝可制备机械强度高，且具有足够大的孔径和孔容的氧化铝载体。
本发明其步骤如下：
1)用三水铝石和氢氧化钠配制成浓偏铝酸钠溶液，控制溶液的苛性比[NaOH/Al(OH)3]为1.4～1.8mol/mol；
2)取配制好的浓偏铝酸钠溶液，用去离子水稀释至浓度为5～30g Al2O3·L-1；最好为10～25gAl2O3·L-1；
3)在稀释的偏铝酸钠溶液中加入氧化铝重量的5％～15％的扩孔剂，所述的扩孔剂选自无机铵，优选碳酸氢铵或氨水等；
4)在反应釜先加入占反应釜体积1/2的去离子水，将由步骤3)所得的原料液与CO2气体同时流入反应釜，控制成胶温度在15～40℃，最好为15～25℃，调节二者的进料流量，使反应釜出料口产物pH值为9.0～12.0，最好为10.0～11.5；
5)将步骤4)所得浆液过滤，并用40～70℃的去离子水洗涤滤饼；
6)在50～90℃下干燥步骤5)所得滤饼，即得到无定型氢氧化铝。
在步骤4)中，反应釜中设有强力搅拌器。
本发明采用连续并流进料及高浓度CO2气体成胶，加快中和反应速率，缩短成胶时间，从而避免或抑制拟薄水铝石的生成。同时由于成胶时间缩短，使反应温度的限制放宽，省去生产过程的冷却设备；其连续并流进料方式还提高了设备利用率或减少成胶釜的体积，进而降低成本。所得产品具有高酸溶性和低密度的特点，具体表现在产品样品完全溶于过量的20％硝酸溶液，且其堆积密度≤0.4g/ml。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作详细说明。
实施例1
取工业一级三水铝石[含Al2O363％(w)]152.4g和NaOH水溶液273g(w)，加去离子水150g，在搅拌下加热至100℃，恒温120min，至氢氧化铝完全溶解得到浓度约为400g Al2O3·L-1的偏铝酸钠溶液[NaOH/Al(OH)3mol比为1.4]，再用去离子水稀释成浓度为15g Al2O3·L-1的偏铝酸钠溶液，加入8％的碳酸氢铵溶液；然后在反应釜先加入约占反应釜体积1/2的去离子水，开通阀门，原料液(上述稀偏铝酸钠混合溶液)与CO2[98％(V)]气体同时流入反应釜，二者在反应釜底部混合，反应釜中设有强力搅拌器，反应物流在强力搅拌下，形成一种向上的螺旋流，最后由反应釜上部出口处流出；控制成胶温度25℃，CO2流量为600ml/min，调节原料液的进料流量，使反应釜出料口产物pH值为11.0；将所得浆液过滤，并用60℃去离子水洗涤；在70℃下干燥滤饼，时间为7h，即得无定型氢氧化铝，其主要性质列于表1。
实施例2、3
制备方法与实施例1相同，将浓偏铝酸钠溶液稀释至5gAl2O3·L-1和30gAl2O3·L-1，所得产品主要性质列于表1。
参照例1
在实施例1中，将浓偏铝酸钠溶液稀释至40g Al2O3·L-1，所得产品主要性质列于表1。
                  表1.实施例1～3及参照例1所制产品主要性质
样品   偏铝酸钠溶液浓度/g Al2O3·L-1  酸溶性5ml 20％(v)硝酸   堆积密度/g·ml-1 物相
 实施例1   15  全溶解   0.352  无定型
 实施例2   5  全溶解   0.340  无定型
 实施例3   30  全溶解   0.369  无定型
 参照例1   40  未全溶解   0.552  拟薄水铝石+无定型
实施例4、5
改变NaOH/Al(OH)3mol比为1.6、1.8，其余同实施例1，所得产品主要性质如表2。
              表2.实施例1、4和5所制产品主要性质
 样品   NaOH/Al(OH)3mol比  酸溶性5ml 20％(v)硝酸   堆积密度/g·ml-1   物相
 实施例1   1.4  全溶解   0.352   无定型
 实施例4   1.6  全溶解   0.359   无定型
 实施例5   1.8  全溶解   0.388   无定型
实施例6、7
在实施例1中，改变pH值分别为10.0和9.5，控制成胶温度在35℃，所得产品主要性质如表3。
参照例2
在实施例1中，改变pH值为8.0，所得产品主要性质如表3。
            表3.实施例1、6～7及参照例2所制产品主要性质
 样品    pH值  酸溶性5ml 20％(v)硝酸   堆积密度/g·ml-1  物相
 实施例1   11.0  全溶解   0.352  无定型
 实施例6   10.0  全溶解   0.394  无定型
 实施例7   9.5  全溶解   0.400  无定型
 参照例2   8.0  未全溶解   0.600  拟薄水铝石+无定型
实施例8
改变NaOH/Al(OH)3mol比为1.8，扩孔剂NH4HCO3用量为12g·L-1，控制成胶温度在15℃，其余同实施例1，所得产品主要性质如表4。
实施例9
改变NaOH/Al(OH)3mol比为1.8，扩孔剂液氨用量为8g·L-1，控制成胶温度在15℃，其余同实施例1，所得产品主要性质如表4。
         表4.实施例1、8及参照例3～4所制产品主要性质
 样品   扩孔剂用量g·L-1  酸溶性5ml 20％(v)硝酸   堆积密度/g·ml-1   物相
 实施例8   NH4HCO3：12  全溶解   0.346   无定型
 实施例9   NH3：8  全溶解   0.350   无定型
实施例10
取实施例1所制无定型氢氧化铝100g，加入炭黑25g，混合均匀，再加入4％HNO3溶液70g，混拌挤条，于120℃下干燥4h，850℃下焙烧3h，所得产品主要性质列于表5。
参照例5
将实施例10所制无定型氢氧化铝100g，改为按专利ZL03101176.4描述的方法所制得拟薄水铝石，其余相同，所得产品主要性质列于表5。
       表5.实施例10和参照例5所制产品主要性质
 样品   孔容/cm3·g-1   比表面/m2·g-1   压碎强度/N·cm-1
 实施例9   1.02   135   72
 参照例5   0.98   140   35

Claims (7)

1.一种无定型氢氧化铝的制备方法，由偏铝酸钠溶液和二氧化碳经成胶反应后制得氢氧化铝，其特征在于其步骤如下：
1)用三水铝石和氢氧化钠配制成浓偏铝酸钠溶液，控制溶液的苛性比[NaOH/Al(OH)3]为1.4～1.8mol/mol；
2)取配制好的浓偏铝酸钠溶液，用去离子水稀释至浓度为5～30gAl2O3·L-1；
3)在稀释的偏铝酸钠溶液中搅拌加入氧化铝重量的5％～15％的扩孔剂；
4)在反应釜先加入占反应釜体积1/2的去离子水，将由步骤3所得的原料液与CO2气体同时流入反应釜，控制成胶温度在15～40℃，调节二者的进料流量，使反应釜出料口产物pH值为9.0～12.0；
5)将步骤4所得浆液过滤，并用40～70℃的去离子水洗涤滤饼；
6)在50～90℃下干燥步骤5所得滤饼，即得到无定型氢氧化铝。
2.如权利要求1所述的一种无定型氢氧化铝的制备方法，其特征在于步骤2中的偏铝酸钠溶液的浓度为10～25gAl2O3·L-1。
3.如权利要求1所述的一种无定型氢氧化铝的制备方法，其特征在于步骤3中的扩孔剂为无机铵。
4.如权利要求3所述的一种无定型氢氧化铝的制备方法，其特征在于所述的扩孔剂为碳酸氢铵或氨水。
5.如权利要求1所述的一种无定型氢氧化铝的制备方法，其特征在于步骤4中的成胶温度为15～25℃。
6.如权利要求1所述的一种无定型氢氧化铝的制备方法，其特征在于步骤4中的反应釜出料口产物pH值为10.0～11.5。
7.如权利要求1所述的一种无定型氢氧化铝的制备方法，其特征在于步骤4中的反应釜中设有强力搅拌器。
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