DD248108A1 - Verfahren zur herstellung von praktisch reinem roh-aluminiumoxid - Google Patents
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Abstract
Ziel der Erfindung ist ein kostengünstiges, umweltfreundliches und auîerdem technologisch einfaches Verfahren zur Herstellung von praktisch reinem rho-Aluminiumoxid besonders hoher Festkörperreaktivität und ausgeprägter Porenstruktur. Die Aufgabe ein solches Verfahren durch kurzzeitigen Thermoschock zu entwickeln, wird gelöst, indem erfindungsgemäî gemahlene Aluminiumtrihydroxide mit mittleren Sekundärteilchengröîen zwischen 0,1 und 45 *m mittels eines Trägergasstromes bei linearen Strömungsgeschwindigkeiten von 5 bis 20 m * s exp 1 schockartig auf Temperaturen von 673 bis 973 K erhitzt werden und die Reaktionszone eines Reaktorrohres bei diesen Temperaturen kontinuierlich mit einer mittleren Verweilzeit von 0,1 bis 10 s passiert wird. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von praktisch reinem rho-Aluminiumoxid mit hoher Reaktivität und besonderer Porenstruktur, das sich in bevorzugter Weise als Katalysatorkomponente bzw. als Zwischenprodukt der Katalysatorherstellung verwenden lässt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von praktisch reinem rho-Aluminiumoxid durch kurzzeitiges Schockerhitzen von Aluminiumtrihydroxiden, das sich aufgrund seiner hohen Reaktivität und besonderen Porenstruktur bevorzugt als Katalysatorkomponente bzw. Zwischenprodukte der Katalysatorherstellung verwenden läßt.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen -
Die Herstellung von praktisch phasenreinem rho-Aluminiumoxid bzw. röntgenamorphem Aluminiumoxid ist durch Tempern von Hydrargillit nur sehr schwer möglich. Durch Langzeiterhitzen von alpha-Aluminiumtrihydroxid bei Temperaturen zwischen 470 und 620K und Drücken zwischen 0,13 und 5,3Pa lassen sich diese Produkte zwar synthetisieren (Naturwissenschaften 54 [1967] 164, J. Cat. 36 [1975] 99,57 [1979] 222), besitzen jedoch für praktische Zwecke den entscheidenden Nachteil, daß sie wegen ihrer hohen Festkörperreaktivität nur unter den Bedingungen des Vakuums zugänglich sind. Unter atmosphärischen bzw. hydrothermalen Bedingungen werden stets nur gut kristallisierte Al203-Übergangsformen gebildet, die sich für viele Anwendungsfälle als ungeeignet erwiesen haben.
Zur Gewinnung von rho- bzw. röntgenamorphem Aluminiumoxid sind deshalb Verfahren zum Kurzzeiterhitzen von Aluminiumaquoxiden vorgeschlagen worden, bei denen infolge Teilentwässerung des Festkörpers Al203-Übergangsformen geringer Kristallinität und bemerkenswerter Reaktivität entstehen. Für derartige Verfahren werden neben Rohr- und Wirbelschichtreaktoren auch Zyklon- und Netzbodenreaktoren als konstruktive Lösungsvarianten angeführt (DD-PS 62821, DE-AS 1 280231, DD-PS 137091, SU-PS 477113, DE-AS 1 028106, DD-PS 203 625, 203038). Bei den bisher bekannt gewordenen Verfahrensvarianten zum kurzzeitigen thermischen Behandeln von Aluminiumaquoxiden wird zwar generell die mehr oder weniger ausgeprägte Bildung der angestrebten Produkte des thermischen Kurzzeitabbaus, rho- bzw. röntgenamorphes Aluminiumoxid, festgestellt bzw. erreicht, jedoch sind alle diese Verfahren mit dem entscheidenden Nachteil behaftet, daß die zugänglichen Produkte heterogener Zusammensetzung sind und z.T. zu hohe Kristallinität aufweisen. So finden sich in Abhängigkeitvom verwendeten Verfahren bzw. den eingestellten Reaktionsbedingungen neben noch unzersetztem Hydrargillit, alpha-Aluminiumtrihydroxid, und hydrothermal gebildetem Boehmit hoher Kristallinität auch unterschiedlicher Mengen an verschiedenen AI2O3-Tief- bzw. Hochtemperaturformen, wobei insbesondere das inaktive und gegenüber weiteren Behandlungen sehr stabile chi-Aluminiumoxid nachweisbar ist. Eine derartige heterogene und in den meisten Fällen schlecht reproduzierbare röntgenographisch ermittelte Phasenzusammensetzung der nach den bekannten Verfahren hergestellten Produkte ist ein wesentlicher Nachteil bezüglich ihrer Nutzung als Zwischenprodukt für die Herstellung hochaktiver bzw. oberflächenreicher Katalysatorkomponenten bzw. Katalysatoren.
Die Kristallinität der auf den bekannten Wegen hergestellten AI2O3-Übergangsformen ist außerdem schon relativ hoch, so daß eine zur Katalysatorherstellung notwendige, der kurzzeitigen Thermoschockbehandlung folgende Hydratation der partiell destrukturierten bzw. entwässerten Produkte nicht zur Bildung der Menge an geringkristallinem bzw. Pseudoboehmit führt, die notwendig ist, um das erhaltene thermisch behandelte und nachfolgend hydratisierte Aluminiumaquoxid zu entsprechenden Katalysatorformlingen weiterverarbeiten zu können.
Die Produkte des Kurzzeiterhitzens, die insbesondere anteilig chi- bzw. gamma-Aluminiumoxid geringer Festkörperreaktivität und Porosität enthalten, sind im unzureichenden Maße bzw. gar nicht in das gewünschte Zwischenprodukt zur Katalysatorherstellung (Pseudoboehmit) zu überführen.
- 2 - <£<4Ö I Uö Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung ist ein kostengünstiges und umweltfreundliches Verfahren zur Herstellung von praktisch reinem roh-Aluminiumoxid besonders hoher Festkörperreaktivität.
Die Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Aluminiumoxidherstellung durch definierten kurzzeitigen Thermoschockvon Aluminiumtrihydroxiden zu entwickeln, das praktisch reines rho-Aluminiumoxid liefert, welches als Katalysatorkomponente bzw. als Zwischenprodukte bei der Katalysatorherstellung geeignet ist.
Diese Aufgabe wird gelöst, indem erfindungsgemäß Aluminiumtrihydroxide mit mittleren Sekundärteilchengrößen zwischen 0,1 und 45/xm und Oberflächengrößen von Mindestens 5m2/g mittels eines Trägergasstromes bei linearen Strömungsgeschwindigkeiten von 5 bis 20m · s~1 schockartig auf Temperaturen von 673 bis 973 K erhitzt werden und die Reaktionszone eines Reaktorrohres bei diesen Temperaturen kontinuierlich mit einer mittleren Verweilzeit von 0,1 bis 10s passiert wird.
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, trockenes alpha-Aluminiumtrihydroxid einzusetzen, bei dem mindestens 70Ma.-% der mittleren Sekundärteilchen kleiner als 10/xm sind. Es ist günstig, wenn das eingesetzte alpha-Aluminiumtrihydroxid mit einer Sekundärteilchengrößenfraktion von 0,1 bis 5^m bei linearen Strömungsgeschwindigkeiten von 5 bis 10m · s~1 schockartig erhitzt wird und das Reaktionsrohr mit einer mittleren Verweilzeit von 0,2 bis 2 s passiert, wobei als Transportmedium Luft ßzw. Sauerstoff und/oder Inertgas zur Anwendung gelangen.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn in der Reaktionszone bei Feststoffkonzentrationen zwischen 0,3 und 10 kg m~3und Feuchtigkeitsgehalten von 10 bis 75 Ma.-% Wasser bzw. Wasserdampfpartialdrücken zwischen 10und75kPa gearbeitet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nur in einer Apparatur durchführbar, die keinen stationären Wärmeträger hat.
Die erfindungsgemäße Lösung führt zu einem praktisch reinen rho-Aluminiumgehalt bzw. röntgenamorphen Aluminiumoxid mit sehr hoher chemischer Reaktivität des Aluminiumoxids. Die auf diesem Wege gewonnenen Zwischenprodukte der Katalysatorherstellung lassen sich gut konfektionieren und weiterverarbeiten. Sie sind in ihrer Reinheit bzw. chemischen Zusammensetzung mit denen vergleichbar, die durch aufwendige Löse-Fäll-Verfahren hergestellt wurden.
Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel, nicht erfindungsgemäß)
Ein ungemahlener Hydrargillit mit einem mittleren Sekundärteilchengrößendurchmesservon 50 bis 80μ.ιη, einem Glührückstand bei 1073 K von 65,3 Ma.-%, einer spezifischen Oberflächengröße von 0,5 m2 · g~\ einer Porosität von 1,9% und einer Löslichkeit in Natronlauge (chemische Reaktivität) von 14,7 Ma.-% wird in einem Reaktor mit 5 separat beheizbaren netzartigen Einzelsegmenten kurzzeitig thermoschockbehandelt, wobei als Trägergas Luft verwendet wurde, und ein Feststoff-Gas-Verhältnis von 0,3 kg Nm"3 gewählt werden mußte, um den Hydrargillit in feindispergierter Form kontinuierlich durch den Reaktor transportieren zu können. Das Verfahren wird in einer Apparatur durchgeführt, die einen stationären festen Wärmeträger hat. Die kurzzeitige Thermoschockbehandlung wurde bei einer Temperatur in der Reaktionszone von 550°C und einer mittleren Verweilzeit der Feststoffpartikel von 0,2 s vollzogen, die sich in eine Aufheizzeit der Partikel von 0,135 s und eine Reaktionszeit von 0,065s gliedert. Das erhaltene Abbauprodukt zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:
Glührückstand = 82,7 Ma.-% bei 1 073 K
Oberflächengröße = 275m2-g~1
Porosität = 28,6%
Löslichkeit in NaOH = 43Ma.-%
Das oberflächenreiche, röntgenographisch als rho- bzw. gamma-AI2O3 zu charakterisierende Aluminiumoxid enthält noch geringe Mengen an Hydrargillit und Spuren an Boehmit. Es zeichnet sich insbesondere durch eine ausgeprägte „ink-bottle"-Porenform aus.
Beispiel 2 (erfindungsgemäß)
Erfindungsgemäß wird ein Hydrargillit mit einem Korngrößenverteilungsmaximum zwischen 0,1 und 10;um bei einer maximalen Partikelgröße von 45/xm zur Thermoschockbehandlung (gemäß Beispiel 1) eingesetzt, der folgende Charakteristika aufweist:
Glückrückstand beil 073 K = 65,3Ma.-%
spezifische Oberfläche = 10,3m2-g~1
Gesamtporenvolumen = 0,04Cm3^g"1
Porosität = 36,4%
Löslichkeit in Natronlauge = 29Ma.-%
Das kurzzeitig thermisch behandelte Produkt stellt sich röntgenographischen Untersuchungen zufolge als ein praktisch reines rho-Aluminiumoxid (mit röntgenamorphen Anteilen) dar, das durch folgende Kenndaten charakterisiert ist:
Glührückstand beil 073 K = 90,5Ma.-%
spezifische Oberfläche = 20Im2^g"1
Gesamtporenvolumen = 0,41 cm3 -g~1
Porosität = 56,1 %
Löslichkeit in Natronlauae = R4Ma.-%
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von praktisch reinem rho-Aluminiumoxid durch kurzzeitiges . Schockerhitzen von Aluminiumtrihydroxiden, gekennzeichnet dadurch, daß Aluminiumtrihydroxide mit mittleren Sekundärteilchengrößen zwischen 0,1 und 45μιτι mittels eines Trägergasstromes·bei linearen Strömungsgeschwindigkeiten von 5 bis20rn · s"1 schockartig auf Temperaturen von 673 bis 973 K erhitzt werden und die Reaktionszone eines Reaktorrohres bei diesen Temperaturen kontinuierlich mit einer mittleren Verweil ze it von 0,1 bis 10s passiert wird.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß trockenes alpha-Aluminiumtrihydroxid eingesetzt wird, bei dem mindestens 70 Ma.-% der mittleren Sekundärteilchen kleiner als 10μίη sind.
3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das eingesetzte alpha-Aluminiumtrihydroxid mit einer Sekundärteilchengrößenfraktion von 0,1 bis δμ,Γη bei linearen Strömungsgeschwindigkeiten von 5 bis 10 m · s~1 erhitzt wird und das Reaktionsrohr mit einer mittleren Verweilzeit von 0,2 bis 2s passiert, wobei als Transportmedium Luft bzw. Sauerstoff und/oder Inertgas zur Anwendung gelangen.
4. Verfahren gemäß Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß in der Reaktionszone bei Feststoffkonzentrationen zwischen 0,3 und 10 kg · rrT3 und Feuchtigkeitsgehalten von 10bis75Ma.-% Wasser bzw. Wasserdampfpartialdrücken zwischen 10 und75kPa gearbeitet wird.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD28907186A DD248108B5 (de) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | Verfahren zur herstellung von praktisch reinem rho-aluminiumoxid |
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Publications (2)
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|---|---|
| DD248108A1 true DD248108A1 (de) | 1987-07-29 |
| DD248108B5 DD248108B5 (de) | 1993-12-09 |
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ID=5578142
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| DD28907186A DD248108B5 (de) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | Verfahren zur herstellung von praktisch reinem rho-aluminiumoxid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD248108B5 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0518106A1 (de) * | 1991-06-06 | 1992-12-16 | Nabaltec - Nabwerk Aluminiumhydroxid Technologie GmbH | Teilkristalline Übergangsaluminiumoxide, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung zur Gewinnung von Formkörpern, die im wesentlichen aus Gamma-A1203 bestehen |
| WO1993002772A1 (en) * | 1991-08-07 | 1993-02-18 | Comalco Aluminium Limited | Scrubbing of gaseous fluorides from process exhausts |
| CN105271339A (zh) * | 2015-10-14 | 2016-01-27 | 南京长江工业炉科技有限公司 | 一种ρ-氧化铝结合剂的制备方法 |
-
1986
- 1986-04-14 DD DD28907186A patent/DD248108B5/de not_active IP Right Cessation
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|---|---|---|---|---|
| EP0518106A1 (de) * | 1991-06-06 | 1992-12-16 | Nabaltec - Nabwerk Aluminiumhydroxid Technologie GmbH | Teilkristalline Übergangsaluminiumoxide, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung zur Gewinnung von Formkörpern, die im wesentlichen aus Gamma-A1203 bestehen |
| WO1993002772A1 (en) * | 1991-08-07 | 1993-02-18 | Comalco Aluminium Limited | Scrubbing of gaseous fluorides from process exhausts |
| CN105271339A (zh) * | 2015-10-14 | 2016-01-27 | 南京长江工业炉科技有限公司 | 一种ρ-氧化铝结合剂的制备方法 |
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| DD248108B5 (de) | 1993-12-09 |
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