JPH035316A - 活性アルミナ凝集体の製造方法、この方法で得られる凝集体及びこの方法の実施装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、活性アルミナ凝集体の製造方法、それより得
られる凝集体並びにそれを実施するための装置に関する
。

さらに詳しくは、本発明は活性アルミナ凝集体の水熱処
理方法に関する。

［従来の技術］ 例えば、石油留分の処理や内燃エンジンの排気ガスのよ
うなガス状流出物の処理の分野における不均質触媒作用
のようなある種の触媒プロセスは、高い多孔性や例えば
良好な耐圧潰性及び耐摩耗性のような良好な機械的性質
を示す担体を使用することを要求する。

活性アルミナを基にした担体は、特に水熱処理を受けた
ときにこれらの基準にかなうものである。事実、この処
理は凝集体の機械的性質を相当に向上させることができ
る。

この水熱処理は既に知られている。これは、例えば仏国
特許第１３８６３６４号、同第１４４９９０４号及び同
第２４９６６３１号並びに米国特許第３６２８９１４号
及び同第３４８０３８９号に記載されている。

この水熱処理は、アルミナ凝集体に水又は酸性水溶液を
含浸させ、次いでこれら凝集体をオートクレーブの内部
に配置して８０℃以上の温度にもたらすことからなる。

このように処理された凝集体は、次いで乾燥され、所定
の温度で熱処理又は焼成される。この焼成温度は、これ
らの担体に所望される比表面積及び使用温度に応じて選
定される。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明者は、特に、得られる生成物の機械的性質を向上
させること、例えば良好な耐摩耗性を得ることを可能な
らしめる、既知の水熱処理方法の改良を見出した。

［課題を解決するための手段］ このために、本発明は、アルミナ凝集体をオートクレー
ブ中で水熱処理に付し、次いでそれを乾燥し、熱処理し
て特に所望の比表面積を得ることからなる活性アルミナ
凝集体の製造方法を提案する。

本発明によれば、この水熱処理は、凝集体に水又は酸性
水溶液を含浸させ、オートクレーブ内に配置された囲い
体中に凝集体を配置し、凝集体を、該囲い体の壁の周囲
に及びオートクレーブの内部に供給される伝熱媒体によ
り加熱することによって少なくとも８０℃の温度にもた
らすことからなる。

有利にはこの伝熱流体はガス状又は蒸気であって、好ま
しくは水蒸気である。

しかして、伝熱流体の流れは凝集体と直接的に接触せず
、このことが良好な機械的性質を示す生成物を得るのを
可能にしていると思われる。

この仮説は例示としてのみ示すにすぎず、本発明を制限
するものであると考えることはできない。

本発明の他の特徴によれは、アルミナ凝集体を収容した
囲い体は密閉型ではなく、好ましくは、凝縮水を凝集体
の層に通入させる多数の開口を含む。

有利には、この囲い体にはアルミナ凝集体が部分的に満
される。事実、ある場合には水熱処理は囲い体内で凝集
体の膨張を引き起す。

本発明の新規な特徴によれば、凝集体は、例えば囲い体
を運動させること（有利にはその回転）によって１個づ
つ運動状態にされる。

本発明の好ましい実施態様によれば、囲い体はほぼ水平
の軸の周囲を回転される。

本発明の方法により処理されるアルミナ凝集体は、例え
ば、水酸化アルミニウムの脱水によって得られるアルミ
ナであるアルミナゲルから得られる。活性アルミナを何
らかの方法により賦形することによって得られる凝集体
である。

水沫は、水酸化アルミニウム、例えばバイヤライト、ヒ
ドラルジライト若しくはギブサイト、ノルドストランダ
イト、又は例えばベーマイト若しくはジアスボアのよう
なオキシ水酸化アルミニウムの急速脱水方法により生ず
る活性アルミナから得られる凝集体に特に適用される。

この脱水は、水蒸気を非常に迅速に除去し連行せしめる
熱ガスの流れによって達成される。

装置内のガスの温度は一般に約４０Ｑ〜１２００℃の間
であり、そして水酸化物と熱ガスとの接触時間は１秒間
の何分の１から４又は５秒間程度とする。

このようにして得られたアルミナは、そのまま使用する
ことができ、又は存在するアルカリ金属を特に除去する
ための処理に付すことができる。

水酸化又はオキシ水酸化アルミニウムの急速脱水により
得られる活性アルミナのＢＥＴ法により測定された比表
面積は一般に約５０〜４００ｍ　２７ｇであり、粒子直
径は一般に０．１〜３００μ、好ましくは１〜１２０μ
の間である。

このようなアルミナは１０〜５０ｃｍ’／ｇ程度の細孔
容積を示し、そして細孔は５００Å以下の寸法を有する
。

本発明は、以下の実施例においては、容易に入手できか
つ非常に安価な工業用水酸化アルミニウムであるバイヤ
ー法水和物（ヒドラルジライト）の急速脱水から生じる
活性アルミナに適用する。

このような活性アルミナは当業者に周知であり、特に仏
国特許第１１０８０１１号に記載されている。

活性アルミナの凝集は、当業者に周知の方法、例えばペ
レット化、押出成形、造粒機での球状体の賦形などによ
って実施される。

この凝集は、脱水及び要すればその後の処理により得ら
れるような活性アルミナ、又は所定の粒度に粉砕された
活性アルミナについて実施することができる。

活性アルミナには、高い多孔度と特に約６゜ｎｍ以上の
直径を有する細孔とを得るために凝集前に又は凝集中に
細孔形成剤を添加することができる。

これらの凝集体は、水熱処理を受ける前に、例えば焼成
、熟成などの種々の処理に付すことができる。

水熱処理を受けた後、凝集体には水溶液が含浸される。

この含浸は、凝集体を囲い体内に供給する前に又は凝集
体が既にオートクレーブ内に配置されていたときに実施
することができる。

後者の場合には、含浸溶液は凝集体の層中に注入される
。

前者の場合には、含浸は、例えば混合機や造粒機で浸漬
含浸のような周知の技術によって行われる。

本発明に好適な酸の溶液は、硝酸、塩酸、過塩素酸、硫
酸又は酢酸のような弱酸又はこれらの酸の混合物の溶液
であり、その溶液は約４以下のｐＨを有する。好ましい
実施態様によれば、硝酸及び酢酸が単独で又は混合物と
して最も多く使用される。

また、熟成されたアルミナ凝集体に、仏国特許第２４９
６６３１号に記載のように、溶液状のアルミニウムイオ
ンと結合できる陰イオンを含有する化合物と酸との溶液
を含浸することもできる。

しかして、例えば、硝酸、塩化物、硫酸、過塩素酸、ク
ロル酢酸、ジクロル酢酸、トリクロル酢酸、ブロム酢酸
及びジブロム酢酸陰イオン並びにヂ ぎ酸及び酢酸のような一形式Ｒ−Ｃの陰イ＼ 〇− オンを含有する化合物があげられる。

本発明の特徴によれば、この水熱処理は、８０℃以上の
温度で、好ましくは１５０℃〜２５０’Ｃで、好ましく
は２０分間〜３６時間の期間にわたり行われる。

本発明方法の好ましい態様によれば、水熱処理の温度は
１２０〜２２０℃であって、期間は１５分間〜１８時間
である。

この水熱処理は、特に、アルミナの少なくとも一部なベ
ーマイトに変換せしめるものである。これは、飽和蒸気
圧の下で又は処理温度に相当する飽和蒸気圧の約７０％
に少なくとも等しい水蒸気の分圧の下で有利に行うこと
ができる。

このように処理された凝集体は、次いで、要すれば、一
般に約１００℃〜２００℃の間の温度で、アルミナに化
学的に結合していない水を除去するのに十分な時間にわ
たり乾燥される。次いで、凝集体は、約４００℃〜１１
００℃の温度で約１５分間〜２時間の期間にわたり熱処
理（熱的活性化ともいう）に付される。

活性化温度は、凝集体の用途によって選定される。しか
して、内燃エンジンの排気ガスの処理のための触媒の分
野での用途に対しては、約６００℃〜１０００℃の温度
での活性化が好ましい。

また、本発明は、水熱処理方法を実施するための装置に
関する。

この装置は、オートクレーブと、処理すべき凝集体を受
容するためのバスケットを形成する囲い体とを含み、こ
の囲い体は該オートクレーブの壁の少なくとも多部分と
該バスケットの壁との間に空間を画定するようにオート
クレーブの内部に配置されている。

また、この装置は、上記のように画定された空間内に開
口している伝熱流体の供給手段を含む。

しかして、伝熱流体の流れは、バスケットの壁が保護用
スクリーンを形成するので凝集体と接触しない。

しかし、凝集体の加熱を向上させるためには、囲い体又
はバスケットの壁は、本発明の好ましい実施態様では、
その壁の少なくとも一部分に多数の開口を備えている。

さらに、凝集体のより均一な処理を達成するためには、
バスケットは、凝集体を１個づつ運動させるため回転で
きるようにオートクレーブ内に備えつけられる。

有利には、オートクレーブの対称軸とバスケットの対称
軸は同一である。

また、本発明は、水酸化アルミニウムの脱水によって得
られるアルミナ粒子の堆積物よりなる活性アルミナ凝集
体を目的とする。

この凝集体は、４００℃以上の温度での熱処理又は活性
化の後に、０．５５　ｃ　ｍ’　／　ｇ〜１．２０ｃｍ
’／Ｈの全細孔容積及び０．４００〜０．７００の圧縮
充填密度（ＤＲＴ）について０．３％以下の耐摩耗性を
示す。

耐摩耗性は下記の試験によって決定される。

金属製流入オリフィスに接続させた特別構造の逆エーレ
ンメーヤーフラスコに所定容量（６０ｃｍ３）の被検物
質を導入する。

フラスコの平らな部分（底）に、１．１６８ｍｍの開口
のスクリーンで覆われた大きい流出オリフィス（２，５
４ｃｍ）を入れる。

開口オリフィスによって乾燥窒素の強い流れを送る。こ
れは二つの作用を有する。即ち、（１）この流れは粒子
を互に接触して循環させ、これが摩滅を引き起す、（２
）流れはフラスコの上部に向けて粒子を衝突させ、これ
が衝突の強さに応じてその破損を生じさせる。５分間物
質を試験し、残っている粒子を秤量する。試験後の重量
損失（初期装入量の％として表わす）を摩滅率（％）と
称する。

物質の密度に応じて約９９．１〜約１１３．２ｄｍ３／
ｍｉｎの間の窒素気流を送る。窒素の流量は、粒子がフ
ラスコの上部にぶつかるのに十分でなければならない、
摩滅により生じた微小粒子は窒素気流によりフラスコの
外に連行され、これにより最初に導入された物質の重量
損失が生じる。

次に、圧縮充填密度（ＤＲＴ）を測定するためには下記
の方法を使用する。

所定容積の試験管に凝集体を導入する。次いで、球状体
の圧縮を確保するためこの試験管を振動させる。

凝集体を充填し圧縮した後、それの上部表面を平らにし
、このようにして試験管内で状態調節された物質の重量
を測定する。ＤＲＴは次式で表わされる。

また、凝集体の全細孔容積（ｖｐｔ）は、次式によって
決定される。

（ここで、ｆは圧縮容量係数を表わしく球状体にライて
ｆ　＝　０．６０　：！：　０．０４　）、ＤＲＴは圧
縮充填密度を表わし、 Ｅはアルミナの結晶密度（転移結晶形について３〜３．
６　ｇ　／　ｃ　ｍ３）を表わす）また、全細孔容積は
、凝集体の表面が湿潤するまで一定重量の水を凝集体に
含浸させ、そのように含浸された水の容積を定量するこ
とによって実験的に決定することができる。

さらに、アルミナ凝集体は、前記の意味を有する値ｆに
ついて次式 ％式％ に等しい粒子密度（ＤＧＲ）によって特徴づけられる。

同様に、粒子密度（ＤＧＲ）は、所定重量のアルミナを
所定容積の水銀に浸漬することによりそのアルミナが占
める容積を決定し、そして排除された水銀の容積を決定
することによって測定することができる。アルミナの細
孔内への水銀の侵入を避けるために水銀には圧力は加え
ない。

本発明の好ましい凝集体は、球状形を有し、そして燃焼
エンジンの排気ガス又はボイラーの煙のようなガス状流
出物の処理の分野並びに石油留分の触媒処理プロセスの
分野における触媒の担体として使用される。

これらの凝集体は、本発明に従う水熱処理によって得る
ことができる。

本発明のその他の特徴、利点及び目的は、例示としての
み示す実施例及び添附の図面を参照して行う詳細な説明
により一層明らかとなろう。

添附の図面において、第１図は、本発明の装置の一実施
態様の概略図である。

第２図は、第１図の装置のバスケットの壁の拡大透視図
である。

第３図は、倍率６０００倍の走査型電子顕微鏡でとった
本発明の凝集体の粒子構造の写真である。

ここで、第１図及び第２図を参照しながら、本発明の水
熱処理方法を実施する装置の一態様を説明する。

この装置は、特にマノメータ２を有するオートクレーブ
１よりなる。このオートクレーブは、この種の装置に備
えられた典型的な付属器具の全てを含む。これらの各種
の付属器具は説明を明瞭にするために例示しなかったが
、本発明の知られた要素に相当する。

また、本発明の装置は、処理すべき凝集体（図示してい
ない）を導入するバスケットを形成する内部の囲い体３
を含む。

この囲い体３はオートクレーブ１の内壁とともに空間４
を画定する。

例示した態様では、この空間４に伝熱流体、例えば蒸気
が管列５によって供給される。しかし、その他の供給装
置、例えばこの空間４への簡単な蒸気流入口を使用する
ことができる。この管列５は伝熱流体供給源（図示して
いない）に接続されている。

囲い体３、即ちバスケットは、例示した態様では、円筒
形であって、支持軸６によってオートクレーブ１内の所
定位置に維持される。しかし、本発明の範囲から離れる
ことなくオートクレーブ１内にバスケット３を保持する
ためのその他の系を使用することができる。

なお、例示したバスケット３の円筒形は例示としてのみ
示したにすぎない、事実、本発明の範囲から離れること
なくどんな形のバスケットも使用することができる。

バスケット、即ち囲い体３は、電動機、ラック伝導など
のような任意の手段によって運動、例えば回転運動させ
ることができる。

本発明の好ましい実施態様では、バスケット３は多数の
開ロアを有する。例示では、これらの開口は孔よりなる
。

しかし、これらの開口は、例えば、囲い体の壁の一部に
散在させた割れ目や格子よりなっていてよく、その数は
任意であってよい、しかして、流体の流出を可能ならし
める２個の割れ目を有するバスケットも本発明に好適で
ある。

さらに、オートクレーブ１は、バスケット３の取り付け
とそれの排出を行うための開口を含み、後者の場合は、
オートクレーブの外部へのバスケットの取出し及びその
排出によるか又はオートクレーブの内部でのバスケット
の排出によって行われる。これらの開口は説明を明瞭に
するため添附の図面には示していない。

同様に、バスケット３はその充填と排出を行うための開
口を包含する。

アルミナ凝集体の水熱処理はバスケット３にアルミナ凝
集体を充填することによって行われる。

これらのアルミナ凝集体は、バスケット３中に入れる前
に、水処理用溶液、即ち水又は酸性水溶液により含浸す
ることができる。

しかし、また凝集体をバスケット３に配置すること、そ
してオートクレーブ内に配置されたバスケット３内に水
処理用溶液を供給用管列５によるか又は該溶液をバスケ
ット３の内部に直接供給するための系（図示してない）
によって直接供給することもできる。

オートクレーブを閉じた後、飽和蒸気圧と所望の温度を
得るため水蒸気が供給用管列５によってオートクレーブ
に供給される。

これらの圧力及び温度は、バスケット３を回転しながら
又はそれを回転せずに所定の期間保持される。

このように処理された凝集体は、次いで熱処理により乾
燥し活性化するためオートクレーブ１及びバスケット３
から取り出される。

［実施例］ 以下では、本発明により得られる凝集体の例及び水熱処
理の条件を例示としてのみ示す。

例」。

ヒドラルジライトの急速脱水により生じるアルミナを凝
集させることによって得られた２、４〜４ｍｍの直径を
持つアルミナ球状体を本発明の方法により処理する。

この球状体は、水熱処理前には、下記の特性を有する。

比表面積　　　　　　　　１９０ｍ”／ｇ■ｐｔ（全細
孔容積）　　　　０．９０ｃｍ３／ｇｖｍｐ（ミクロ細
孔容積）　０．４５ｃｍ’／ｇ（φ＜０．１μｍ） ＶＭｐ　（マクロ細孔容積）　　０．４５ｃｍ３／ｇ（
φ〉０．１μｍ） Ｑ、３５ｃｍ３／ｇ （φ〉１μｍ） 次いで、球状体を、酢酸及び硝酸を含有する溶液に、含
浸された球状体が７％の酢酸及び５〜１７％の硝酸を含
有するような割合で、浸漬させることによって含浸させ
る。

この場合の割合（％）は球状体アルミナの重量と比較し
て表わす。

次いで、これらの球状体をバスケット３に導入し、次い
で分配用管列５により水蒸気を送ることによって水熱処
理に付す。

処理温度は２１０℃で２．２５時間である。

結果を下記の表Ｉに要約する。

これらの実験例は、特に実験例５と比較して、本発明に
よる水熱処理の実施が優れた耐摩耗性を示す球状体を得
るのを可能にすることを示している。

また、これらの実験例は、回転バスケットを使用するこ
と、したがって球状体を１個づつ運動させることが球状
体間の付着を相当に減少させることを示した。

第３図は、球状体の構造、特にアルミナ粒子の堆積を示
している。

なお、これらの実験例で使用した水熱処理の条件下では
、ベーマイトは、ヨーロッパ特許第９８７６４号に記載
され、第３図で例示されたような栗いが型構造を作る針
状である。

第３図は、倍率６０００倍の走査型電子顕微鏡でとった
本発明の凝集体の粒子構造の写真であ

【図面の簡単な説明】

添附の図面において、第１図は、本発明の装置の一実施
態様の概略図である。 第２図は、第１図の装置のバスケットの壁の拡大透視図
である。 手糸売省甫装置（放） 平成２年６月２０日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）アルミナ凝集体をオートクレーブ中で水熱処理に付
   し、次いでそれを乾燥し、熱処理に付して所望の比表面
   積を得ることからなる活性アルミナ凝集体の製造方法に
   おいて、前記水熱処理が凝集体に水又は酸性水溶液を含
   浸させ、それを囲い体内に配置し、その囲い体をオート
   クレーブ内に配置し、凝集体を該囲い体の壁の周囲に熱
   流体を供給することによって少なくとも８０℃の温度に
   もたらすことよりなることを特徴とする活性アルミナ凝
   集体の製造方法。 ２）前記囲い体が密閉型でないことを特徴とする請求項
   １記載の方法。 ３）前記囲い体がアルミナ凝集体によって部分的に満さ
   れることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。 ４）水熱処理温度が８０℃〜２５０℃、好ましくは１５
   ０℃〜２５０℃であることを特徴とする請求項１〜３の
   いずれかに記載の方法。 ５）水熱処理の時間が２０分間〜３６時間であることを
   特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。 ６）含浸用酸性水溶液が硝酸、塩酸、過塩素酸、硫酸及
   び酢酸のような弱酸よりなる群から選ばれる１種以上の
   酸を含み、その溶液が４以下のｐＨを有することを特徴
   とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。 ７）酸性溶液がアルミニウムイオンと結合できる陰イオ
   ンを放出する化合物を含み、そしてこの化合物が硝酸、
   塩化物、硫酸、過塩素酸、クロル酢酸、ジクロル酢酸、
   ブロム酢酸及びジブロム酢酸陰イオン並びに一般式▲数
   式、化学式、表等があります▼の陰イオンを含むものか
   ら選ばれることを特徴とする請求項６記載の方法。 ８）水熱処理期間の少なくとも一部分において凝集体を
   １個づつ運動させることを特徴とする請求項１〜７のい
   ずれかに記載の方法。 ９）この運動がオートクレーブ内の囲い体の運動によっ
   て生じることを特徴とする請求項８記載の方法。 １０）伝熱流体が水蒸気よりなることを特徴とする請求
   項１〜９のいずれかに記載の方法。 １１）オートクレーブ（１）と、そのオートクレーブの
   内壁の少なくとも多部分との間に空間（４）を画定する
   ようにオートクレーブ内に配置されたバスケットを形成
   する囲い体（３）と、前記の画定された空間内に開口し
   ている伝熱流体の供給手段（５）とを含むことを特徴と
   する、請求項１〜１０のいずれかに記載の水熱処理方法
   を実施するための装置。 １２）前記バスケットがその壁部の少なくとも一部分に
   多数の開口（７）を有することを特徴とする請求項１１
   記載の装置。 １３）バスケットがオートクレーブ（１）内に回転式で
   備えられていることを特徴とする請求項１１又は１２記
   載の装置。 １４）水酸化アルミニウムの脱水によって得られかつ０
   ．５５ｃｍ＾３／ｇ〜１．１５ｃｍ＾３／ｇの全細孔容
   積、０．４００〜０．７００の圧縮充填密度及び９８０
   ℃で２４時間老化させた後の０．３％以下の耐摩耗性を
   示すアルミナ粒子の堆積物よりなることを特徴とする請
   求項１〜１１のいずれかに記載の方法により得ることが
   できる活性アルミナ凝集体。