FR2668762A1 - ALUMINUM OXIDE SPHERES AND PREPARATION METHOD, IN PARTICULAR FOR USE AS ABSORBENTS IN CHROMATOGRAPHY OR AS CATALYSTS. - Google Patents
ALUMINUM OXIDE SPHERES AND PREPARATION METHOD, IN PARTICULAR FOR USE AS ABSORBENTS IN CHROMATOGRAPHY OR AS CATALYSTS. Download PDFInfo
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Abstract
a) Boules d'oxyde d'aluminium et procédé de préparation. b) Les boules d'oxyde d'aluminium sont caractérisées par: - une surface spécifique de 150 à 300 m2 /g - une densité apparente de 0,3 à 0,85 g/ml - un volume poreux de 0,4 à 0,7 ml/g - une résistance à la rupture de 5 à 150 N - un diamètre de 0,05 à 5 mm - une répartition granulométrique serrée avec une différence standard relative inférieure à 5 %, - une forme sphérique avec un rapport des diamètres entre diamètre maximum et diamètre minimum inférieur à 1,05 pour 75 % des boules et inférieur à 1,10 pour au moins 99 % des boules et leur procédé de fabrication est caractérisé en ce qu'on produit les gouttelettes d'hydrosol d'oxyde d'aluminium au moyen d'une plaque d'injecteurs mise en vibration et on les présolidifie après obtention de la forme sphérique en soufflant latéralement avec du gaz ammoniac et on les reçoit ensuite dans une solution ammoniacale.a) Aluminum oxide balls and method of preparation. b) The aluminum oxide balls are characterized by: - a specific surface of 150 to 300 m2 / g - an apparent density of 0.3 to 0.85 g / ml - a pore volume of 0.4 to 0 , 7 ml / g - a breaking strength of 5 to 150 N - a diameter of 0.05 to 5 mm - a tight particle size distribution with a relative standard difference of less than 5%, - a spherical shape with a ratio of diameters between maximum diameter and minimum diameter less than 1.05 for 75% of the balls and less than 1.10 for at least 99% of the balls and their manufacturing process is characterized in that the droplets of oxide hydrosol are produced of aluminum by means of a plate of vibrating injectors and they are presolidified after obtaining the spherical shape by blowing laterally with ammonia gas and then received in an ammoniacal solution.
Description
"Sphères d'oxyde d'aluminium et procédé de prépara-"Aluminum oxide spheres and process for preparing
tion, notamment à utiliser comme absorbants en chroma- particularly to be used as absorbents in chroma-
tographie ou comme catalyseurs" L'invention concerne des sphères d'oxyde d'aluminium à utiliser comme absorbants, en chromato- The invention relates to spheres of aluminum oxide for use as absorbents, in the form of
graphie ou comme catalyseurs, ou comme supports de ca- graphy or as catalysts, or as vehicles for
talyseurs. Pour l'utilisation en lit fixe, la forme de sphère du catalyseur offre la possibilité d'obtenir un talyseurs. For use in a fixed bed, the sphere shape of the catalyst offers the possibility of obtaining a
enveloppement très régulier du catalyseur dans le ré- very regular wrapping of the catalyst in the
acteur En outre, des supports de forme sphérique mon- In addition, spherical shaped supports
trent une faible tendance à la formation de canaux in- have a weak tendency to form
désirables Dans un lit de catalyseur se déplaçant (lit en mouvement) la bonne capacité à l'écoulement desirable In a bed of catalyst moving (moving bed) the good ability to flow
des particules rondes se montre également avantageuse. round particles are also advantageous.
Un procédé connu de fabrication de sphères A known method of making spheres
d'aluminium est décrit dans le procédé du brevet US- of aluminum is described in the process of US Pat.
2 620 314, dans lequel on prépare à partir de copeaux d'aluminium, de trichlorure d'aluminium et d'eau un 2,620,314, wherein aluminum chips, aluminum trichloride and water are prepared from
hydrosol, qui est mélangé à une solution d'héxaméthy- hydrosol, which is mixed with a solution of hexamethy-
lènetétramine, et est ajouté goutte à goutte dans un bain d'huile chaud Les petites sphères de gel sont laissées maturer dans l'huile chaude au moins 10 h, The small spheres of gel are allowed to mature in the hot oil for at least 10 hours,
ensuite sont lavées, séchées et calcinées. then washed, dried and calcined.
D'autres procédés connus, basés sur ce prin- Other known methods based on this principle
cipe de stabilisation d'hydrosols d'oxyde d'aluminium dans des colonnes de forme remplies d'huile chaude, sont décrits dans les documents US 2 774 773, US Aluminum oxide hydrosol stabilization pipe in hot oil filled form columns are described in US 2,774,773, US
3 096 295, US 3 600 129, US 3 714 091, US 3 887 492, 3,096,295, US 3,600,129, US 3,714,091, US 3,887,492,
US 3 919 117, US 3 943 070, US 3 972 990, US US 3,919,117, US 3,943,070, US 3,972,990, US
3 979 334, US 4 250 058, DE 2 742 709, DE 2 942 768 et 3,979,334, US 4,250,058, DE 2,742,709, DE 2,942,768 and
DE 2 943 599.DE 2 943 599.
Le brevet US 4 116 882 décrit un procédé, dans lequel un gâteau de filtre d'oxyde d'aluminium, US Pat. No. 4,116,882 discloses a method, in which an aluminum oxide filter cake,
qui est obtenu par hydrolyse à partir d'alkoxydes d'a- which is obtained by hydrolysis from alkoxides of
luminium, est peptisé avec l'aide d'un acide étendu et la suspension résultante est ajoutée goutte à goutte dans une colonne, dans laquelle la phase supérieure se luminium, is peptized with the aid of an extended acid and the resulting suspension is added dropwise to a column, in which the upper phase is
compose de naphte et la phase inférieure d'une solu- consists of naphtha and the lower phase of a solution
tion ammoniacale à 10 % Pour réduire la tension su- 10% ammonia solution. To reduce the voltage
perficielle entre la phase d'hydrocarbure et la phase aqueuse, on ajoute à la solution ammoniacale un agent between the hydrocarbon phase and the aqueous phase, an agent is added to the ammoniacal solution.
tensio actif non ionique Les boules de gel sont ame- Nonionic surfactant The gel balls are ame-
nées à maturation dans l'ammoniaque aqueuse, séchées matured in aqueous ammonia, dried
et calcinées.and calcined.
Le document DE-OS 28 12 875 décrit un pro- DE-OS 28 12 875 discloses a
cédé dans lequel il se forme d'abord une bouillie (slurry) à partir d'un produit microcristallin, de in which a slurry is first formed from a microcrystalline product,
forme intermédiaire entre la boehmite et la pseudo- intermediate form between the boehmite and the pseudo-
boehmite avec addition d'un acide.boehmite with addition of an acid.
Celle-ci est alors versée goutte à goutte This is then poured drop by drop
dans une colonne d'ammoniaque/hydrocarbure et les per- in a column of ammonia / hydrocarbon and
les obtenues sont séchées et calcinées Les corps for- the obtained are dried and calcined.
més ont une surface spécifique de 90 à 120 m 2/g et une have a specific surface area of 90 to 120 m 2 / g and a
densité apparente de 0,42 à 0,51 g/cm 3. apparent density of 0.42 to 0.51 g / cm 3.
Le brevet allemand 32 12 249 décrit un pro- German patent 32 12 249 discloses a
cédé pour produire de l'oxyde d'aluminium sous forme de boules, dans lequel on obtient un hydrosol stable yielded to produce aluminum oxide in the form of balls, in which a stable hydrosol is obtained
par dispersion d'un mélange de boehmite et de pseudo- by dispersion of a mixture of boehmite and pseudo-
boehmite dans un acide aqueux en présence d'urée Ce sol est finalement mis en forme en le versant goutte à boehmite in an aqueous acid in the presence of urea This soil is finally shaped by pouring it drop to
goutte dans une colonne de solution ammoniacale/hydro- drop in a column of ammoniacal / hydro-
carbure Ici aussi, à la solution ammoniacale est ajouté un agent tensio actif Ensuite, la possibilité se présente d'influencer certaines propriétés essen- tielles des boules comme porosité, densité apparente et résistance à la rupture par des additions de sol Here again, the surfactant is added to the ammoniacal solution. Then, it is possible to influence certain essential properties of the balls, such as porosity, apparent density and breaking strength by soil additions.
sous forme d'hydrocarbures et d'émulsifiants appro- in the form of hydrocarbons and emulsifiers
priés.requested.
Le document DE-OS 33 46 044 décrit un pro- DE-OS 33 46 044 discloses a
cédé pour produire des supports à base d'oxyde d'alu- assigned to produce aluminum oxide-based
minium, dans lequel en délayant de la boehmite dans un minium, in which by dissolving boehmite in a
acide aqueux avec addition d'un oxyde d'aluminium ob- aqueous acid with addition of an aluminum oxide ob-
tenu par recuisson à partir de la boehmite, on obtient held by annealing from the boehmite, we get
d'abord une suspension ou un dispersion aqueuse Cel- firstly an aqueous suspension or dispersion Cel-
le-ci est ensuite mélangée avec une phase organique et un émulsifiant et l'émulsion obtenue (du type "huile dans de l'eau") est mise en forme d'une façon connue dans une colonne à deux phases On peut ajuster les it is then mixed with an organic phase and an emulsifier and the emulsion obtained (of the "oil in water" type) is shaped in a known manner in a two-phase column.
volumes de pores et la densité apparente entre certai- pore volumes and apparent density between
nes limites à partir des proportions en poids d'hydro- limits from the proportions by weight of hydro-
carbure introduit et d'oxyde d'aluminium calciné dans carbide introduced and calcined aluminum oxide into
le sol.floor.
Le brevet US 3 558 508 décrit un procédé de préparation de boules d'oxyde d'aluminium, dans lequel U.S. Patent 3,558,508 discloses a method for preparing aluminum oxide balls, wherein
une dispersion acide d'hydroxyde d'aluminium est in- an acidic dispersion of aluminum hydroxide is
troduite dans une colonne et est additionnée goutte à troduced in a column and is added drop to
goutte d'un mélange d'huile minérale et de tétrachlo- drop of a mixture of mineral oil and tetrachloro-
rure de carbone Le mélange huile CC 14 est saturé de gaz ammoniac, il en résulte alors une solidification The CC 14 oil mixture is saturated with ammonia gas, resulting in solidification
des gouttes de sol lors de leur descente dans la co- drops of soil during their descent into the co-
lonne.umn.
Le document DE-OS 32 42 293 décrit un procé- DE-OS 32 42 293 describes a procedure for
dé de préparation de boules de 0,01 à 2 mm de diamè- Preparation dice balls from 0.01 to 2 mm diameter
tre Pour cela, de petites gouttes de sol sont obte- For this, small drops of soil are obtained
nues par atomisation d'un sol d'oxyde d'aluminium aci- spraying of an acid aluminum oxide sol
de avec un gaz ou un liquide inerte Les gouttelettes peuvent être mises pour coagulation dans une colonne with a gas or an inert liquid The droplets can be put for coagulation in a column
du type "solution aqueuse ammoniacale/carbure d'hydro- of the type "aqueous ammonia solution / hydro carbide
gène" ou dans de l'air très chaud (séchage par pulvé- risation). Le brevet US 4 198 318 décrit un procédé dans lequel des particules d'oxyde d'aluminium de structure essentiellement sphérique sont obtenues par In US Pat. No. 4,198,318 there is disclosed a process in which aluminum oxide particles of essentially spherical structure are obtained by
addition goutte à goutte d'hydrosols de faible visco- dropwise addition of low viscosity hydrosols
sité directement dans une solution aqueuse ammoniaca- directly in an aqueous ammonia
le L'hydrosol acide est ajouté goutte à goutte d'une The acidic hydrosol is added dropwise from a
hauteur de chute de 0,5 à 2 cm dans la phase ammonia- drop height of 0.5 to 2 cm in the ammonia phase
cale Pour faciliter l'immersion des gouttelettes dans le milieu de coagulation, la solution ammoniacale est mélangée à un agent tensio actif non ionique Dans ce In order to facilitate the immersion of the droplets in the coagulation medium, the ammoniacal solution is mixed with a nonionic surfactant.
procédé, dans lequel on renonce à l'utilisation d'hy- process, in which the use of hy-
drocarbures comme milieu procurant la forme, il est évidemment de grande importance d'optimiser exactement le trajet de chute de toute façon très court et de la maintenir, car la forme des petites boules de gel peut as the medium providing the form, it is obviously of great importance to optimize the drop path in any case very short and to maintain it, because the shape of the small balls of gel can
être ajustée uniquement par la hauteur de chute. be adjusted only by the drop height.
Toutefois, des débits importants ne sont pas However, significant flows are not
atteints avec ces différents procédés, car chaque in- achieved with these different processes, because each
jecteur ne peut créer au maximum que 5 gouttes par jector can only create a maximum of 5 drops per
seconde En outre, avec des hauteurs de chute si cour- second In addition, with falling heights so cour-
tes il existe toujours le danger de bouchage d'injec- There is always the danger of clogging
teurs par suite des vapeurs ammoniacales s'élevant. as a result of rising ammonia vapors.
Le brevet allemand 24 59 445 décrit un pro- German patent 24 59 445 discloses a
cédé de préparation de particules de combustible, éga- assigned to the preparation of fuel particles,
les entre elles, de forme sphérique, par conversion between them, spherical, by conversion
d'un jet liquide s'écoulant d'un ou plusieurs injec- of a liquid jet flowing from one or more
teurs, mis en mouvement oscillatoire, provenant de so- tors, set in oscillatory motion, coming from
lutions contenant du thorium et/ou de l'uranium, en une quantité de 3000 gouttes par minute, procédé dans lequel les gouttes parcourent d'abord un trajet de chute exempt de gaz ammoniac avant l'immersion dans la solution ammoniacale, trajet qui est dimensionné de façon que les gouttes y reçoivent justement leur structure sphérique et aussitôt après elles parcourent un tronçon de chute traversé par du gaz ammoniac pour stabiliser leur structure sphérique, le gaz ammoniac lutions containing thorium and / or uranium, in a quantity of 3000 drops per minute, in which the drops first run through a drop pathway free of ammonia gas before immersion in the ammoniacal solution, which path is dimensioned so that the drops just receive their spherical structure and immediately after they run through a drop section traversed by ammonia gas to stabilize their spherical structure, the ammonia gas
étant dirigé dans ce tronçon de façon que soit garan- being directed in this section so that
tie en plus d'un courant de gaz ammoniac en sens oppo- in addition to a current of ammonia gas in the opposite direction
sé à celui des gouttes, une composante de courant transversal horizontale du gaz ammoniac à travers les espaces entre les gouttes, et ce tronçon de chute est to that of the drops, a horizontal crossflow component of the ammonia gas through the spaces between the drops, and this drop section is
dimensionné de façon que les gouttes sphériques dur- dimensioned so that the spherical drops dur-
cissent suffisamment avant leur immersion dans la so- enough before they are immersed in the
lution ammoniacale.ammonia solution.
L'objectif de l'invention est donc de prépa- The objective of the invention is therefore to prepare
rer des corps moulés d'oxyde d'aluminium, ayant une molded aluminum oxide
configuration optimale sphérique et un spectre granu- optimal spherical configuration and a granular spectrum
lométrique serré, alliés à une porosité appropriée et à une résistance à la rupture élevée ainsi qu'à une tight lometry combined with proper porosity and high tensile strength as well as
perte par frottement faible.low friction loss.
L'objet de l'invention comporte des boules d'oxyde d'aluminium ayant Une surface spécifique de 150 à 300 m 2/g Une densité apparente de 0,3 à 0,85 g/ml Un volume poreux de 0,4 à 0,7 ml/g Une résistance à la rupture de 5 à 150 N Un diamètre de 0,05 à 5 mm The object of the invention comprises balls of aluminum oxide having a surface area of 150 to 300 m 2 / g. A bulk density of 0.3 to 0.85 g / ml. A pore volume of 0.4 to 0.7 ml / g A breaking strength of 5 to 150 N A diameter of 0.05 to 5 mm
Une répartition granulométrique étroite avec une dis- A narrow particle size distribution with a
persion standard relative inférieure à 5 %. relative standard persion less than 5%.
Une forme sphérique avec un rapport diamétral entre le diamètre maximum et le minimum inférieur à 1,05 pour % des boules et inférieur à 1,10 pour au moins 99 % A spherical shape with a diametral ratio between the maximum diameter and the minimum of less than 1.05 for% of the balls and less than 1.10 for at least 99%
des boules.balls.
Un autre objet de l'invention est un procédé Another object of the invention is a method
pour préparer des boules d'oxyde d'aluminium, dans le- to prepare balls of aluminum oxide, in the-
quel on produit un sol d'oxyde d'aluminium acide ou which produces an acidic aluminum oxide sol or
une suspension acide d'oxyde d'aluminium, on les con- an acid suspension of aluminum oxide, they are
vertit en gouttelettes; celles-ci sont coagulées dans l'ammoniac et ensuite les petites sphères de gel sont laissées maturer, lavées, séchées et calcinées Ce turns into droplets; these are coagulated in ammonia and then the small spheres of gel are allowed to mature, washed, dried and calcined.
procédé est caractérisé en ce qu'on produit les gout- process is characterized in that the droplets are
telettes d'hydrosol d'oxyde d'aluminium au moyen d'une aluminum oxide hydrosol carriers by means of a
plaque d'injecteurs mise en vibration et on les préso- plate of injectors set in vibration and they are
lidifie après obtention de la forme sphérique en souf- lidifies after obtaining the spherical shape by
flant latéralement avec du gaz ammoniac et on les re- side with ammonia gas and
çoit ensuite dans une solution ammoniacale. then in an ammoniacal solution.
D'autres caractéristiques de l'invention consistent en ce que: Other features of the invention are that:
le sol d'oxyde d'aluminium ou la suspen- the aluminum oxide sol or suspension
sion d'oxyde d'aluminium a pendant la réalisation des gouttes une viscosité comprise dans la plage de 10 à during the production of the drops a viscosity in the range from 10 to
500 m Pa S à température ambiante. 500 m Pa S at room temperature.
à la surface de la solution ammoniacale, dans laquelle sont réunis les petites boules de gel, il existe une couche de mousse de quelques centimètres d'épaisseur. Pour le procédé selon l'invention, des sols d'oxyde d'aluminium ou suspensions d'oxyde d'aluminium indiqués peuvent être préparés conformément à l'état on the surface of the ammoniacal solution, in which the small balls of gel are united, there is a layer of foam a few centimeters thick. For the process according to the invention, indicated aluminum oxide sols or aluminum oxide suspensions can be prepared in accordance with the state of the art.
de la technique par exemple à partir d'hydrates d'alu- of the art for example from aluminum hydrates
mine comme la boehmite, la pseudo-boehmite ultra fine, l'hydrargylite ou la bayérite etc, par dispersion such as boehmite, ultra-fine pseudo-boehmite, hydrargylite or bayerite etc., by dispersion
dans de l'acide concentré, par exemple de l'acide ni- in concentrated acid, for example, nitric acid
trique En outre il est possible de façon connue, à partir de l'aluminium métallique par action d'un acide In addition, it is possible in a known manner, from aluminum metal by the action of an acid
étendu, par exemple HC 1, d'obtenir des sols d'alumi- extended, for example HC 1, to obtain aluminum soils
nium ou des suspensions, qui peuvent être traités par nium or suspensions, which can be processed by
le procédé selon l'invention.the process according to the invention.
L'observation d'une plage étroite de visco- The observation of a narrow range of visco-
site est importante pour le procédé selon l'invention. site is important for the process according to the invention.
Avec une viscosité élevée du sol/de la suspension, la désintégration du jet de liquide en gouttes est gênée, With a high viscosity of the soil / suspension, the disintegration of the liquid jet into drops is hampered,
ce qui conduit à un spectre granulométrique large. which leads to a broad particle size spectrum.
Par contre, des sols/suspensions de viscosi- té trop basse ne peuvent pas être obtenues en sphères On the other hand, soils / suspensions of too low viscosity can not be obtained in spheres
d'oxyde d'aluminium en grandeurs de plusieurs millimè- of aluminum oxide in magnitudes of several millimeters
tres, car dans ce cas, il se crée des produits en for- because, in this case, products are created in
me de lentilles ou de globules oblongs Dans une forme préférentielle de réalisation de l'invention, le sol In a preferred embodiment of the invention, the sol of lentils or oblong globules
d'oxyde d'aluminium ou la suspension d'oxyde d'alumi- aluminum oxide or the suspension of aluminum oxide
nium peuvent comporter pendant la production de gout- may include during the production of
tes une viscosité comprise dans la plage de 10 à 500 m Pa.s, de préférence de 50 à 200 m Pa S à température ambiante L'ajustage de la plage de viscosité se fait A viscosity in the range of 10 to 500 m Pa.s, preferably 50 to 200 m Pa S at room temperature. Adjustment of the viscosity range is
par exemple avec la concentration en oxyde d'alumi- for example with the concentration of aluminum oxide
nium, la concentration en acide, la température ou les the acid concentration, the temperature or the
conditions de maturation.ripening conditions.
Un produit de masse comme les boules d'oxyde d'aluminium peut être produit économiquement seulement en grandes quantités C'est pourquoi on utilise le procédé de production de gouttes par vibration connu A mass product such as aluminum oxide balls can be produced economically only in large quantities. This is why we use the known method of producing drops by vibration.
par le brevet allemand 24 59 445 Pour augmenter enco- by the German patent 24 59 445 to increase
re le débit, on se sert d'une plaque d'injecteurs vi- flow, a plate of injectors is used.
brante à plusieurs injecteurs égaux au lieu de l'in- to several equal injectors instead of
jecteur à un constituant connu Cette plaque d'injec- jector to a known constituent This injector plate
teurs est reliée, comme l'injecteur, à un réservoir d'alimentation du sol/suspension par un tuyau souple is connected, like the injector, to a ground supply tank / suspension by a hose
ou une conduite rigide et par un rhéomètre Par le ré- or a rigid pipe and a rheometer
glage des mêmes conditions de flux à chaque injecteur setting of the same flow conditions to each injector
de la plaque d'injecteurs, conditions obtenues précé- of the injector plate, conditions obtained previously
demment avec un injecteur à constituant unique, on ob- with a single-component injector, we obtain
tient alors de façon étonnante à chaque injecteur la même désintégration homogène des jets de liquide en gouttes uniformes, à la condition toutefois que la then surprisingly holds for each injector the same homogeneous disintegration of the jets of liquid into uniform drops, provided, however, that the
viscosité du sol/suspension soit comprise dans la pla- soil viscosity / suspension is included in the
ge indiquée.indicated age.
Une autre condition doit être remplie, à sa- Another condition must be fulfilled,
voir que la résistance au flux de chaque injecteur de la plaque d'injecteurs soit de même grandeur Ceci si- see that the resistance to the flow of each injector of the injector plate is of the same magnitude.
gnifie une même forme d'injecteur, même longueur d'a- gives the same form of injector, the same length of
lésage et même diamètre d'injecteur. laceration and same diameter of injector.
On a montré qu'avec une fabrication précise on pouvait utiliser des plaques à 10 injecteurs ou It has been shown that with precise manufacture it is possible to use injector plates or
plus, si tant est que l'accouplement mécanique du sys- Moreover, if the mechanical coupling of the
tème vibratoire est adapté à la masse plus importante. vibratory system is adapted to the larger mass.
Pour des liquides à basse viscosité, on peut même uti- For low viscosity liquids, it is even possible to use
liser avec succès une plaque d'injecteurs à 101 com- successfully complete a 101-series injector plate
partiments La fréquence de vibration de la plaque The vibration frequency of the plate
d'injecteurs peut atteindre de 300 à 1500 Hz, de pré- injectors can reach from 300 to 1500 Hz,
férence de 50 à 1200 Hz, tout particulièrement 500 Hz. from 50 to 1200 Hz, especially 500 Hz.
En utilisant des plaques d'injecteurs, le procédé offre la possibilité de préparer des boules By using injector plates, the method offers the possibility of preparing balls
d'oxyde d'aluminium avec des débits élevés sans domma- of aluminum oxide with high flow rates without
ge concernant la reproductibilité de la granulométrie ge regarding the reproducibility of the granulometry
et de la forme sphérique.and the spherical shape.
Le procédé selon l'invention a l'avantage que par opposition à l'état de la technique, on peut renoncer totalement à l'emploi de liquides organiques comme milieu destiné à donner la forme ou comme agent de coagulation Par suite on peut éviter la charge The method according to the invention has the advantage that, as opposed to the state of the art, the use of organic liquids can be completely omitted as a medium intended to give the form or as a coagulation agent. charge
d'air d'échappement et d'eau résiduaire avec des sub- exhaust air and waste water with sub-
stances organiques ainsi que le retraitement coûteux. organic stanzas as well as expensive reprocessing.
La collecte de gouttelettes de sol ou sus- The collection of soil droplets or sus-
pension provenant de l'hydrate d'oxyde d'aluminium en pension derived from aluminum oxide hydrate
solution ammoniacale aqueuse pouvant avoir une concen- an aqueous ammonia solution which may have a concentration
tration de 5 à 10 % en poids, conduit pour des hau- from 5 to 10% by weight,
teurs de chute plus grandes, comme cela se produit en utilisant la formation des gouttes par vibration, non pas à des particules de gel de forme sphérique, mais à larger fall arrestors, as occurs using the formation of vibration drops, not spherical gel particles, but
des flocons.snowflakes.
Mais, selon l'invention, ces gouttes peuvent être transformées en petites sphères de gel, en le But, according to the invention, these drops can be transformed into small spheres of gel, by
présolidifiant avec du gaz ammoniac avant leur immer- pre-solidifying with ammonia gas before immersing
sion dans la solution aqueuse. L'inversion de charge électrique du sol se produisant alors à la surface des gouttes suffit pour in the aqueous solution. The inversion of the electric charge of the soil then occurring on the surface of the drops is sufficient for
stabiliser la forme sphérique, de sorte que les parti- stabilize the spherical shape, so that the
cules peuvent être rassemblées dans le bain de préci- can be collected in the bath of
pitation comme boules de gel La condition pour cela est que les gouttes ne soient pas trop grandes, car pity like balls of gel The condition for this is that the drops are not too big because
sinon elles éclatent.otherwise they burst.
L'utilisation de plaques d'injecteurs à 10 The use of injector plates at 10
injecteurs ou plus rend difficile le contact des gout- injectors or more makes it difficult to contact the
tes tombantes avec le gaz ammoniac, c' est en particu- with ammonia gas, it is particularly
lier parce que beaucoup d'air se trouve entraîné du haut dans le gaz ammoniac, que les gouttes en partie to bind because a lot of air is driven from the top into the ammonia gas, that the drops partly
ne peuvent pas du tout se solidifier. can not solidify at all.
Selon l'invention, les gouttes de chaque in- According to the invention, the drops of each
jecteur de la plaque d'injecteurs sont soufflées laté- jector of the injector plate are blown off
ralement avec du gaz ammoniac de façon adéquate selon with ammonia gas adequately
un parcours de chute déterminé Grâce à cela on ob- a determined fall course Thanks to this we ob-
tient une solidification des gouttes précise, stable et ponctuelle et on empêche ainsi que dans la zone des maintains accurate, stable and punctual drops solidification and thus prevents in the
gouttes encore liquides, il se produise des turbulen- still liquid drops, turbulence
ces incontrôlées, qui conduisent à un spectre granulo- these uncontrolled, which lead to a granular spectrum
métrique large en raison de la réunion de gouttes. broad metric because of the meeting of drops.
Par le soufflage latéral des gouttelettes de sol/suspension avec l'ammoniac, on obtient alors une présolidification rapide, grâce à laquelle les trajets By side-blowing the soil / suspension droplets with ammonia, a rapid presolidification is obtained, thanks to which the
de chute dans la phase gazeuse peuvent être diminués. drop in the gas phase can be decreased.
De façon étonnante, il est pour cela possible égale- Surprisingly, it is possible for
ment de préparer des petites boules de diamètre final prepare small balls of final diameter
supérieur à un millimètre.greater than one millimeter.
Une autre amélioration de forme des boules des particules de gel peut être obtenue en créant une couche de mousse de quelques centimètres de hauteur sur la solution ammoniacale par addition d'un tensio actif et par léger barbotage d'air ou d'air contenant de l'ammoniac En utilisant une fritte de verre pour créer des bulles de gaz très fines, on peut réaliser Another improvement in the shape of the balls of the gel particles can be obtained by creating a layer of foam a few centimeters high on the ammoniacal solution by addition of a surfactant and by light sparging of air or air containing water. Ammonia Using a glass frit to create very fine gas bubbles, one can realize
une couche de mousse de 10 à 20 mm d'épaisseur se re- a layer of foam 10 to 20 mm thick
nouvelant continuellement, qui amène de façon surpre- continually re-emerging, which leads surprisingly
nante à une autre amélioration de forme des sphères de gel en particulier à partir des grandes gouttes de sol Avec cela, des particules de gel sphériques de to another improvement in shape of the gel spheres especially from the large drops of soil With this, spherical gel particles of
3,5 mm de diamètre et plus, peuvent être obtenues. 3.5 mm in diameter and more, can be obtained.
Cette réalisation selon l'invention d'une couche de mousse par addition d'un tensio actif à la solution ammoniacale et barbotage d'air en utilisant une fritte à pores minces, rend possible l'élargissement de la This embodiment according to the invention of a layer of foam by addition of a surfactant to the ammonia solution and air sparging using a thin-pore frit, makes possible the broadening of the
plage granulométrique des petites boules d'A 1203 f a- granulometric range of the small balls of A 1203 f a-
bricables jusqu'à 5 mm de diamètre Le dodécylsulfate s'est révélé particulièrement efficace sous la forme de son sel de sodium, qui est dissout par exemple à Brittle up to 5 mm in diameter Dodecyl sulphate has proved particularly effective in the form of its sodium salt, which is dissolved for example at
0,2 % en volume dans l'ammoniac.0.2% by volume in ammonia.
On peut faire maturer les petites boules de gel produites par exemple dans l'ammoniac Ensuite les petites particules sont extraites et éventuellement lavées par exemple à l'eau ou une solution ammoniacale étendue. The small gel balls produced for example in ammonia can be made to mature. Then the small particles are extracted and possibly washed, for example with water or an extended ammoniacal solution.
Le séchage des particules se fait à des tem- Particle drying is carried out at times
pératures comprises entre 20 et 3000 C pendant des du- temperatures between 20 and 3000 C during
rées d'environ 5 à 24 h éventuellement en plusieurs from about 5 to 24 h possibly in several
étapes et à des pressions de vapeur d'eau données. steps and at given water vapor pressures.
Alors, en règle générale, il se produit un retrait par lequel les boules peuvent perdre jusqu'à 70 % de leur volume L'activation qui suit est effectuée par une recuisson de 500 à 8000 C. Avec le procédé suivant l'invention, on peut il préparer des boules d'oxyde d'aluminium de diamètre compris entre 50 x 10-6 m et 5 mm, de préférence entre 3 et 5 mm Grâce à une évaluation possible précédente des grandeurs de grains, on peut éviter des essais d'optimisation longs et dans la préparation on crée seulement une fraction très petite de grains déclassés Then, as a general rule, a shrinkage occurs whereby the balls can lose up to 70% of their volume. The activation which follows is carried out by annealing of 500 to 8000 C. With the process according to the invention, can it prepare balls of aluminum oxide with a diameter of between 50 x 10-6 m and 5 mm, preferably between 3 and 5 mm Thanks to a previous possible evaluation of the grain sizes, one can avoid tests of long optimization and in the preparation one only creates a very small fraction of downgraded grains
supérieurs et déclassés inférieurs. upper and lower downgraded.
Un avantage essentiel des particules d'oxyde An essential advantage of oxide particles
d'aluminium suivant l'invention, est leur forme sphé- of aluminum according to the invention, is their spherical
rique très bonne Celle-ci a une influence avantageuse sur le comportement à l'écoulement et également sur This has an advantageous influence on the flow behavior and also on
les propriétés pour l'emballage La sphéricité optima- properties for packaging Optimum sphericity
le des boules, caractérisée par le manque de déforma- the balls, characterized by the lack of deformation
tions, de bombements et d'échancrures, ainsi que d'ex- tions, bulges and notches, as well as ex-
croissances, garantit une résistance à la rupture amé- growth, guarantees a breaking strength of
liorée et un comportement à l'abrasion favorable, par and a favorable abrasion behavior, for example
exemple pour l'utilisation dans un lit mouvant. example for use in a moving bed.
Exemple 1Example 1
,0 kg d'hydrosol d'oxyde d'aluminium sont préparés, en introduisant 1250 g d'hydrate d'oxyde d'aluminium (pseudo-broehmite, 75 % A 1203, surface spécifique selon BET 258 m 2/g) à température ambiante, sous agitation intensive dans une solution de 69,0 g d'acide nitrique ( 65 %) et 3681 g d'eau et en agitant 0 kg of aluminum oxide hydrosol are prepared by introducing 1250 g of aluminum oxide hydrate (pseudo-broehmite, 75% A 1203, specific surface area according to BET 258 m 2 / g) at room temperature. with intensive stirring in a solution of 69.0 g of nitric acid (65%) and 3681 g of water and with stirring.
ensuite pendant encore 15 minutes.then for another 15 minutes.
Le sol, qui avait une concentration en A 1203 de 221 g/l, une densité de 1,18 Kg/l et une viscosité de 90 m Pa S à température ambiante, est transvasé alors dans un récipient d'alimentation fermé, o il The soil, which had a concentration of A 1203 of 221 g / l, a density of 1.18 Kg / l and a viscosity of 90 m Pa S at room temperature, is then transferred to a closed feed container, where
est maintenu en faible agitation A l'aide d'air com- is maintained in low agitation with the aid of
primé à 0,3 bar, le sol est envoyé du récipient d'ali- awarded at 0.3 bar, the soil is sent from the food container
mentation par un tuyau souple et un rhéomètre à une plaque d'injecteurs vibrante munie de 10 injecteurs a flexible pipe and a rheometer to a vibrating nozzle plate with 10 injectors
disposés en anneau de diamètre 350 x 10-6 m, à la sor- arranged in a 350 x 10-6 m diameter ring, at the
tie desquels de minces jets de sol s'écoulent à vites- Thousands of thin soil jets flow quickly
se constante et forment des gouttes uniformes par sui- constant and form uniform drops by following
te de la vibration périodique établie La forme des 10 of the periodic vibration established The form of the 10
injecteurs est la même et correspond à celle des in- injectors is the same and corresponds to that of
* jecteurs monobloc connus La différence de diamètre est entre tous les injecteurs inférieure à 10 x 10-6 m Après un parcours de chute de 5 cm de longueur dans* Known monobloc jets The difference in diameter is between all injectors less than 10 x 10-6 m After a fall course of 5 cm in length
l'air, les gouttes sont soumises à un soufflage laté- air, the drops are blown off
ral de gaz ammoniac dans un récipient de précipitation ral of ammonia gas in a container of precipitation
et sont ensuite captées dans une solution ammoniacale. and are then captured in an ammoniacal solution.
Alors les gouttes liquides se transforment en petites Then the liquid drops turn into small
boules de gel d'A 1203-balls of gel of A 1203-
Le soufflage des gouttes se fait séparément pour chaque injecteur à partir de petits tubes étroits The blowing of the drops is done separately for each injector from small narrow tubes
de diamètre 10 mm à des distances d'environ 1 cm. of diameter 10 mm at distances of about 1 cm.
Le trajet de chute dans le gaz d'ammoniac est de 5 cm de longueur Le débit du sol atteint 140 ml/mm et la vibration périodique 1200 Hz Ainsi on produit à chaque injecteur par seconde 1200 petites gouttes de 0,7 mm de diamètre Cela correspond à une The drop path in the ammonia gas is 5 cm in length The ground flow reaches 140 ml / mm and the periodic vibration 1200 Hz Thus is produced at each injector per second 1200 small drops of 0.7 mm in diameter This corresponds to a
quantité de 1,8 Kg d'A 1203 par heure. amount of 1.8 Kg of A 1203 per hour.
Les petites boules de gel sont laissées pour The small balls of gel are left for
maturation environ 1 h dans une solution aqueuse ammo- about 1 hour in an aqueous ammonia solution
niacale ( 10 %) et ensuite elles sont séchées 2 h à C Pour l'activation, les particules séchées sont niacal (10%) and then they are dried for 2 hours at C. For activation, the dried particles are
recuites pendant 4 heures à 650 C. annealed for 4 hours at 650 C.
Pour comparaison on utilise au lieu de la plaque d'injecteurs à 10 compartiments, un injecteur monobloc habituel de même forme et de même diamètre que les injecteurs de la plaque d'injecteurs Avec des paramètres de procédé normalement égaux on produit avec un flux réduit à son dixième, soit 14 ml/mm, des gouttes ou des boules de gel de la même grosseur qu'en For comparison, instead of the injector plate with 10 compartments, a standard monobloc injector of the same shape and diameter as the injectors of the injector plate is used. With normally equal process parameters, a reduced flow is produced. its tenth, or 14 ml / mm, drops or balls of gel of the same size as
utilisant la plaque à 10 injecteurs. using the injector plate.
Après le traitement de séchage et d'activa- After the drying and activating
tion, le diamètre final des boules d'oxyde d'aluminium a la même grandeur que celui des boules préparées avec the final diameter of the aluminum oxide balls is the same size as the balls prepared with
les plaques de 10 injecteurs.the plates of 10 injectors.
Les propriétés physiques des boules d'oxyde d'aluminium fini sont rassemblées, comme celles des exemples suivants, au tableau I. The physical properties of the finished aluminum oxide balls are gathered, like those of the following examples, in Table I.
Exemple 2Example 2
L'hydrosol d'oxyde d'aluminium est produit, comme pour l'exemple 1 et introduit dans le réservoir d'alimentation A une pression de 0,34 bar, le sol est transformé comme à l'exemple 1, à l'aide d'une plaque d'injecteurs vibrante à 10 injecteurs, du diamètre 760 The aluminum oxide hydrosol is produced, as for Example 1 and introduced into the feed tank at a pressure of 0.34 bar, the soil is transformed as in Example 1, using a vibrating injector plate with 10 injectors, diameter 760
x 10-6 m en gouttes.x 10-6 m in drops.
La fréquence de vibration installée se monte The installed vibration frequency is
à 500 Hz et le débit est réglé à 450 ml/mm, il se for- at 500 Hz and the flow rate is set at 450 ml / mm, it is
me alors à chaque injecteur par minute 30 000 gouttes de diamètre 1,4 mm Le débit atteint ainsi 6,0 Kg d'A 1203/h Après transformation des gouttes en boules de gel à l'aide d'ammoniac, il s'ensuit le traitement me then to each injector per minute 30 000 drops of diameter 1.4 mm The flow reaches thus 6.0 Kg of A 1203 / h After transformation of the drops into balls of gel with ammonia, it follows the treatment
selon la description de l'exemple 1. according to the description of Example 1.
Exemple 3 L'hydrosol d'oxyde d'aluminium est, comme Example 3 The aluminum oxide hydrosol is, as
décrit à l'exemple 1, produit et versé dans le réser- described in Example 1, produced and poured into the
voir d'alimentation En utilisant une plaque d'injec- see power supply Using an injection plate
teurs à 10 places avec des injecteurs de diamètre 1,72 10 seater with diameter injectors 1,72
mm, l'hydrosol est transformé en gouttes avec une fré- mm, the hydrosol is converted into drops with a
quence de 50 Hz et un débit de 460 ml/mm comme à frequency of 50 Hz and a flow rate of 460 ml / mm as
l'exemple 1 et est converti en boules de gel par réac- Example 1 and is converted to gel balls by reacting with
tion avec l'ammoniac Le débit se situe aussi à 6,1 kg d'A 1203/h Dans le but d'améliorer la forme sphérique des particules de gel qui ont directement après leur The flow rate is also 6.1 kg of A 1203 / h. In order to improve the spherical shape of the gel particles which directly after their
durcissement un diamètre de 3,0 mm, la tension super- hardening a diameter of 3.0 mm, the super-
ficielle de la solution aqueuse ammoniacale est abais- of the aqueous ammonia solution is reduced
sée par addition de l'agent tensio actif sulfate dodé- by the addition of the doddy sulfate surfactant
cylique de sodium à une concentration de 0,2 % Par un léger barbotage d'air à travers une fritte de verre dans la solution ammoniacale ainsi détendue, il se crée une couche de mousse d'environ 10 mm de hauteur, qui se renouvelle constamment et agit en améliorant la forme des gouttes prédurcies par la réaction avec le gaz ammoniac. Les petites boules de gel sont rassemblées dans la solution ammoniacale et ensuite sont traitées Sodium cyclic at a concentration of 0.2% By a light bubbling of air through a glass frit in the ammonia solution thus relaxed, a layer of foam approximately 10 mm high is created, which is constantly renewed. and acts by improving the shape of the drops precured by the reaction with the ammonia gas. The small balls of gel are collected in the ammoniacal solution and then are treated
comme à l'exemple 1.as in Example 1.
Exemple 4Example 4
Un hydrosol d'oxyde d'aluminium, préparé An aluminum oxide hydrosol, prepared
comme à l'exemple 1, est transformé en gouttes et con- as in Example 1, is converted into drops and
verti en boules de gel par la réaction avec l'ammo- verti in balls of gel by reaction with ammonia
niac Les injecteurs de la plaque à 10 compartiments ont un diamètre de 2,40 mm A une fréquence de 50 Hz on ajuste un débit de 860 ml/mm, ce qui correspond à The injectors of the 10 compartment plate have a diameter of 2.40 mm At a frequency of 50 Hz a flow rate of 860 ml / mm is adjusted, which corresponds to
un débit de 11,4 Kg d'A 1203/h La solution est déten- a flow rate of 11.4 kg of A 1203 / h The solution is
due avec un sulfate dodécylique de sodium à 0,2 % en volume Par un léger barbotage d'air à travers une fritte de verre, il se crée une couche de mousse de 10 à 20 mm de hauteur De cette manière, on crée aussi due to a 0.2% by volume sodium dodecyl sulphate By a light air sparge through a glass frit, a layer of foam 10 to 20 mm high is created. This way, we also create
pour ces grandes particules de gel de 3,8 mm de diamè- for these large gel particles 3.8 mm in diameter
tre, une bonne forme sphérique Après les avoir ras- be a good spherical shape After having
semblées dans la solution ammoniacale, les petites appeared in the ammonia solution, the small
boules de gel sont traitées à nouveau comme à l'exem- balls of gel are treated again as in the example
ple 1.ple 1.
TABLEAU 1TABLE 1
Propriétés physiques des boules d'oxyde Physical properties of oxide balls
ExempleExample
Surface spécifique Volume poreux total Résistance à la rupture Densité apparente (m 2/g) (ml/g) (N) (g/l) 0,46 n.b 0,47 d'aluminium 0,45 0,47 Diamètre Diamètre moyen (Mm) 394 772 1685 2077 Différence standard (pm) 11 14 40 22 Specific Surface Total Pore Volume Resistance to Breakdown Bulk Density (m 2 / g) (ml / g) (N) (g / l) 0.46 nb 0.47 aluminum 0.45 0.47 Diameter Average Diameter ( Mm) 394 772 1685 2077 Standard difference (pm) 11 14 40 22
(%) 2,8 1,8 2,4 1,1(%) 2.8 1.8 2.4 1.1
Forme sphérique Valeur moyenne de 1,015 1,012 1,039 1, 039 d max/d min Boules avec d max/ dmnin (%) 99 99 99 99 Spherical shape Average value of 1,015 1,012 1,039 1, 039 d max / d min Balls with d max / dmnin (%) 99 99 99 99
< 1,09<1.09
Débit (kg Al 203/h) 1,8 6,0 6,1 11,4 Les grandeurs indiquées sont déterminées par les méthodes suivantes: Surface spécifiques Volume poreux Résistance à la rupture Absorption N 2 Micro et meso-pores: absorption-N 2 Macropores procédé d'impression-Hg volume poreux total par le calcul à partir des pores Flow rate (kg Al 203 / h) 1.8 6.0 6.1 11.4 The quantities indicated are determined by the following methods: Specific surface Volume porous Resistance to break Absorption N 2 Micro and mesopors: absorption-N 2 Macropores printing process-Hg total pore volume by calculation from pores
micro, meso et macro.micro, meso and macro.
avec un appareil de la société Pharmatest (PTB 301) with a device from the company Pharmatest (PTB 301)
à partir d'au moins 50 mesu-from at least 50
res séparées.separate res.
Diamètre Utilisation de deux procédés optiques Diameter Use of two optical processes
1) Mesure manuelle avec le stéréomicroscope. 1) Manual measurement with the stereomicroscope.
A l'aide d'un oculaire-micromètre étalonné avec un grossissement de 50 à 100 fois, on mesure 50 boules statistiquement, c'est-à-dire chaque particule est mesurée "une fois" et en fait, telle qu'elle est Using an eyepiece-micrometer calibrated at a magnification of 50 to 100 times, we measure 50 balls statistically, ie each particle is measured "once" and in fact, as it is
précisément située.precisely located.
La détermination du rapport des diamètres dmai/dmin se fait également par mesure manuelle Pour cela, on obtient visuellement un choix des plus grands The determination of the ratio dmai / dmin diameters is also done by manual measurement For this, we obtain visually a choice of the largest
et des plus petits diamètres éventuellement en tour- and smaller diameters possibly in
nant les particules à l'aide de petites pinces ou ins- particles with small tweezers or
truments semblables.similar treasure.
2) Appareil automatique de détermination du diamètre. 2) Automatic device for determining the diameter.
2.1 Appareil PSA "Particle size analysator". 2.1 PSA device "Particle size analyzer".
Les boules isolées tombent librement à tra- The isolated balls fall freely
vers un système optique A partir de la surface proje- to an optical system from the projected surface
tée on calcule le diamètre.the diameter is calculated.
Nombre de particules mesurées: 1000 2.2 Appareil PDA -"Particle diameter analysator" L'opération de mesure se fait comme indiqué au paragraphe 2 1, chaque particule étant recyclée 50 fois et mesurée A partir des 50 mesures on détermine Number of particles measured: 1000 2.2 PDA device - "Particle diameter analyzer" The measuring operation is done as indicated in paragraph 2 1, each particle being recycled 50 times and measured from the 50 measurements determined
dmû et dmin-dmû and dmin-
Nombre de particules mesurées: 200Number of particles measured: 200
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