Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКОГО АКТИВНОГО ОКСИДА АЛЮМИНИЯ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКОГО АКТИВНОГО ОКСИДА АЛЮМИНИЯ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СФЕРИЧЕСКОГО АКТИВНОГО ОКСИДА АЛЮМИНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: при получении сферического активного оксида алюминия. Сущность изобретения: аморфный гидроксид алюминия подвергают размолу до размера частиц 10 - 50 мкм, затем промывке и пластификации путем обработки кислотой, взятой в количестве 0,12 моль на 1 моль оксида алюминия. Пластифицированную массу подвергают формованию в гранулы жидкостным методом. Влажные гранулы после формования пропитывают раствором нитрата магния плотностью 1,045 - 1,050 г/см3 в течение 5 - 15 мин и подвергают сушке в три ступени и прокаливанию. 2 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2080293
Класс(ы) патента: C01F7/02
Номер заявки: 94008951/25
Дата подачи заявки: 15.03.1994
Дата публикации: 27.05.1997
Заявитель(и): Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН
Автор(ы): Корябкина Н.А.; Шкрабина Р.А.; Исмагилов З.Р.; Красильникова В.А.
Патентообладатель(и): Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН
Описание изобретения: Изобретение относится к гидрометаллургии соединений алюминия и может быть использовано для получения активного оксида алюминия, применяемого в качестве катализатора, носителя и адсорбента.
Известен способ получения гранулированного активного оксида алюминия из аморфизованных малогидратированных кислородных соединений алюминия (1). Способ включает стадии импульсного термического разложения габбсита с получением аморфного гидроксида алюминия (АГ), его отмывки, гидратации, пластификации путем обработки кислотой и формования углеводородно-аммиачным методом с последующей сушкой и прокаливанием гранул.
Недостатком указанного способа является невозможность получения высокопрочных сферических гранул Al2O3. Так, в (1) за счет проведения гидратации при pH 8 11 образуется неоднородный по фазовому составу гидроксид алюминия, содержащий помимо псевдобемита байерит и гиббсит, что приводит к снижению механической прочности Al2O3. Прочность гранул не превышает 80 кг/см2.
Для использования в аппаратах с движущимся или кипящим слоем катализатора необходимы гранулы с более высокой прочностью. Установлено, что гранулы, имеющие прочность <150 кг/см2, разрушаются в таких аппаратах, в первую очередь под действием механических и термических нагрузок, тем самым снижая эксплуатационные качества катализатора.
Задача изобретения повышение прочности сферического оксида алюминия. Это достигается тем, что в способе получения гранулированного активного оксида алюминия, включающем промывку АГ с последующей пластификацией путем обработки кислотой (гидратация), формование, сушку и прокаливание, вводят стадии размола неотмытого АГ (до его промывки), во влажные гранулы вводят нитрат магния путем пропитки, а сушку проводят в специальных условиях.
Отличительными от прототипа признаками заявляемого способа являются
размол неотмытого АГ (до его промывки) до размеров 10 50 мкм;
расход кислоты при пластификации 0,12 моль на 1 моль Al2O3;
формование гранул жидкостным методом;
пропитка свежесформированных гранул гидроксида алюминия раствором нитрата магния плотностью 1,045 1,050 г/см3;
ступенчатая сушка пропитанных гранул.
Это в совокупности позволяет резко увеличить механическую прочность сферических гранул, повысить однородность гидроксида и конечного оксида алюминия по фазовому составу. При этом сокращаются время отмывки АГ и его гидратации, расход кислоты. Получаемый по предлагаемой схеме оксид алюминия имеет воспроизводимые характеристики.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.
Полученный импульсным термическим разложением гиббсита или любым другим способом аморфный гидроксид алюминия (АГ) подвергают размолу, например, в шаровой мельнице. При этом получается однородный по фазовому составу АГ с преобладающим размером частиц ≈ 30 мкм (≈ 50%), содержание частиц >70 мкм не превышает 5% размер частиц находится в диапазоне 10 50 мкм (95%). Для сравнения, в АГ до размола содержится 40% частиц ≅ 110 мкм (преобладающий размер частиц ≈ 80 мкм). Такая неоднородность приводит к тому, что на следующих стадиях переработки не удается добиться получения однородных по свойствам полупродуктов с воспроизводимыми характеристиками.
Размолотый АГ подвергается промывке, как в (2). Однако в отличие от прототипа за счет однородности размолотого порошка АГ очистку от Na до содержания 0,008 0,012 мас. удается провести за 2 репульпации, затратив на отмывку 30 мин (0,5 ч), а не 50 мин (0,8 ч), как в (2).
Последующую кислотную обработку (гидратацию) осуществляют при 130±5oC в течение 7 9 ч. При этом расход кислоты составляет 0,12 моль HNO3 на моль Al2O3. На этой стадии также достигается положительный эффект за счет однородности фракционного состава АГ. Заключается этот эффект в том, что после гидратации содержание в массе гидроксида псевдобемитной структуры составляет 80 85% В прототипе на этой стадии образуется 60 70% псевдобемита. Такое низкое содержание псевдобемита не позволяет получать после прокаливания однородный по фазовому составу оксид алюминия (содержание γ-модификации составляет не более 70%).
Сформованные из псевдобемитовой массы гранулы подвергают пропитке раствором Mg(NO3)2 с плотностью ρ=1,045-1,05 г/см3 в течение 5 15 мин. Соотношение твердое жидкое составляет 1 7. Введение магния приводит к увеличению прочности гранул за счет взаимодействия вводимой добавки в псевдобемитной структуре, который в процессе термообработки переходит в твердый раствор со структурой γ-Al2O3.
Пропитанные гранулы подвергают трехступенчатой сушке. Сначала гранулы с суммарной влажностью (Σ Вл.) 72 75% сушат при температуре 40-50oC в течение 5 10 мин, затем 20 30 мин при температуре 60-100oC остаточного влагосодержания Σ Вл. 45-50% Время сушки регулируется скоростью движения транспортерной ленты на используемой ленточной сушилке. Далее поводят провяливание гранул до Σ Вл. 25-30% при комнатной температуре в течение 6-24 ч.
Такая трехступенчатая сушка гранул позволяет постепенно удалить воду из гранул, что приводит к формированию малодефектных (без трещин) гранул и обеспечивает высокую механическую прочность гранул Al2O2 за счет сохранения необходимой (для создания этой прочности) пористой структуры гидроксида (оксида) алюминия.
Кроме того, использование однородного по фракционному составу АГ для синтеза AL2O3 позволяет добиться на всех стадиях воспроизводимости качества полупродукта, что обеспечивает получение по данной схеме сферического высокопрочного Al2O3 с воспроизводимыми структурно-механическими характеристиками.
Заявляемый способ обладает следующими преимуществами:
позволяет повысить в 4 раза механическую прочность сферических гранул Al2O3 по сравнению с прототипом;
позволяет сократить время отмывки (репульпация и гидратация) в 1,5 раза;
позволяет сократить расход кислоты на стадии гидратации в 1,5 раза;
позволяет сократить время гидратации;
позволяет получать однородный по фазовому составу активный оксид алюминия;
позволяет получать сферический оксид алюминия с воспроизводимыми характеристиками.
Пример 1 описывает получение Al2O3 в соответствии со способом-прототипом (2). Остальные примеры описывают заявляемый способ.
В табл. 1 приведены результаты, описанные в примерах. В табл. 2 представлены характеристики Al2O3, различающегося размером гранул.
Пример 1 (по прототипу). Навеску АГ, содержащую 250 г Al2O3, подвергают двухстадийной промывке раствором нитрата аммония с концентрацией 1 г/л и температурой 60oC при т:ж 1:3. Время одной репульпации 20 мин, фильтрации 5 мин. Общее время отмывки 50 мин (0,8 ч).
Отмытый осадок с Σ Вл. 37 мас. содержит 0,019 мас. натрия. К отмытому осадку добавляют воду до Σ Вл. 75% и HNO3 в количестве 0,15 моль HNO3 на 1 моль Al2O3. Суспензию помещают в реактор и проводят гидратацию при 130oC в течение 8 ч. Полученную массу формуют жидкостным методом в сферические гранулы. Гранулы высушивают при 50-140oC а течение 40 мин и прокаливают при 550oC в течение 4 ч в токе воздуха (Vоб ≈ 1000 ч-1).
Получают гранулы диаметром 2-3, 1-1,6 и 1,6-2 мм.
Гранулы диаметром 1,6-20, мм имеют насыпную плотность (н.п.) 0.83 г/см3, удельную поверхность (Sуд) 280 м2/г, суммарный объем пор (VΣ) 0,42 см3/г, прочность на раздавливание (Pср) 150 кг/см2.
Пример 2. Навеску АГ, размолотую в шаровой мельнице до размера частиц 10-50 мкм (преобладающий 30 мкм), подвергают двухстадийной промывке раствором нитрата аммония с концентрацией 1 г/л и температурой 60oC при т:ж 1:3, время одной репульпации 10-12 мин, фильтрования 1-2 мин. Общее время отмывки не более 30 мин. Отмытый осадок с S Вл.=50% содержит 0,015 мас. натрия. К отмытому осадку добавляют воду до Σ Вл.=75% и азотную кислоту в количестве 0,12 моль HNO3 на 1 моль Al2O3. Суспензию помещают в реактор и проводят гидратацию при 130oC в течение 7 ч. Полученную массу формуют жидкостным методом в сферические гранулы. Влажные гранулы помещают в раствор нитрата магния (ρ=1,045 г/см2), выдерживают 10 мин. Гранулы высушивают при t 45oC 10 мин, далее в течение 25 мин при 80oC; при 20-25oC гранулы провяливают 8 ч до Σ Вл. 29% Высушенные гранулы прокаливают при 550oC в течение 4 ч в токе воздуха (Vоб ≈ 1000 ч-1). Получают гранулы диаметром 2-3, 1-1,6 и 1,6 2,0 мм. Так, гранулы диаметром 1,6-20, мм имеют н.п. 0,83 г/см3, VΣ=0,45 см3/г, Pср 440 кг/см2, Sуд= 275 м2/г, содержание MgO 3,2 мас%
Пример 3. Из навести АГ, размолотой до размера 10 50 мкм, отсеивают фракцию с размером частиц 10 мкм, которую далее перерабатывают по примеру 2. Условия сушки см. в табл. 1. Получают гранулы диаметром 2-3, 1 1,6 и 1,6 - 2,0 мм. Так, гранулы диаметром 1,6 2,0 мм имеют н.п. 0,83 г/см3, , Pср 440 кг/см2, Sуд=270 м2/г MgO 3,2 мас%
Пример 4. Из навески АГ, размолотой до размера 50 90 мкм, отсеивают фракцию размером частиц 50 мкм, которую далее перерабатывают по примеру 2. Условия сушки см. в табл. 1. Получают гранулы диаметром 1,6-2,0 мм и 1,0-1,6 мм. Так, гранулы диаметром 1,6-2,0 мм имеют н.п. 0,82 г/см3, VΣ=0,45 см3/г, Sуд 270 м2/г, Pср 430 кг/см2, MgO 3,2 мас.
Пример 5. Навеску АГ, размолотую до размера частиц 10-50 мкм (преобладающий 30 мкм), подвергают отмывке, гидратации и формованию, как в примере 2. Сформированные влажные гранулы пропитывают в растворе нитрата магния с плотностью ρ=1,045 г/см3 в течение 15 мин. Далее сушат, условия приведены в табл. 1. Получают гранулы диаметром 2-3 мм, 1,6 2,0 мм и 1,0 1,6 мм. Так гранулы диаметром 1,6-2,0 мм имеют следующие характеристики: н.п. 0,83 г/см3, Sуд 270 м2/г, Pср 440 кг /см2, VΣ=0,45 см3/г, MgO 3,2 мас.
Пример 6. Навеску АГ, размолотую до размера 50 мкм, отмывают, гидратируют, формуют в сферические гранулы, как в примере 2. Влажные гранулы гидроксида алюминия погружают в раствор нитрата магния (ρ=1,050 г/см3) и выдерживают в течение 5 мин. Далее сушат, условия приведены в табл. 1. Получают гранулы диаметром 2-3, 1,6-2,0, 1,0-1,6 мм. Так, гранулы диаметром 1,6-2,0 мм имеют следующие характеристики: н.п. 0,83 г/см3, VΣ=0,43 см3/г, Pср 440 кг/см2, Sуд 270 м2/г, MgO 3,1 мас.
Формула изобретения: Способ получения сферического активного оксида алюминия, включающий промывку аморфного гидроксида алюминия, пластификацию его путем обработки кислотой, формование, сушку и прокаливание гранул, отличающийся тем, что перед промывкой аморфный гидроксид алюминия подвергают размолу до размера частиц 10 50 мкм, кислоту при пластификации аморфного гидроксида алюминия берут в количестве 0,12 моль на 1 моль оксида алюминия, формование гранул ведут жидкостным методом, влажные гранулы после формования пропитывают раствором нитрата магния плотностью 1,045 1,050 г/см3 в течение 5 15 мин, а сушку осуществляют в три ступени.