一种微球氧化铝催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种微球氧化铝催化剂及其制备方法和应用，针对现有的微球氧化铝制造过程的缺陷，通过物理性颗粒细化获得中性水浆，实现高固含水浆制剂，从而可以提高喷雾干燥的效率，获得更加广泛的颗粒度控制空间和更加优势的微球氧化铝催化剂。本发明专利技术通过制备一种高固含氧化铝水基水浆且不引人任何助剂或添加剂，对其进行喷雾干燥获得结构敞开且抗磨耗性能优越的氧化铝微球。水浆制备通过脱离子水和氧化铝粉末的均匀混合及进一步的均质化，获得特定流变性能的高固含水浆。制备的氧化铝微球颗粒度控制范围广泛，无需在制剂过程中引入强酸或任何酸性物质，获得高固含水浆制剂，经喷雾干燥后获得球形度高、微球结构敞开便于反应物、产物分子的扩散。

A microsphere alumina catalyst and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种微球氧化铝催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于催化剂
，具体涉及一种微球氧化铝催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
氧化铝是催化剂、分子筛合成原料、吸附剂、涂料、表面涂料、金属表面抛光剂、耐高温材料、高温陶瓷及蜂窝体载体及磨具等领域的功能性材料。通常氧化铝的应用受到其杂质含量的制约。对于催化剂和吸附剂领域，低钠是追求的目标，钠含量可低到25-50ppm。钠含量越低其功能材料应用价值越高。超高纯氧化铝(UHPA)一般采用醇氧基水解法或金属铝水解法制取。而高纯氧化铝(HPA)通常采用氢氧化铝制备。作为优越和广泛使用的催化剂载体，氧化铝微球的应用越发宽广。作为石油加工处理能力最大的催化裂化(FCC)过程，FCC催化剂一般采用以Y-型或超稳Y(USY)为活性组分的微球催化剂。与其相匹配的帮助FCC催化剂烧焦的助燃剂(氧化剂)则是负载少量贵金属(如，铂)的氧化铝微球。正在中国广泛推进的煤制油(GTL)催化剂也是微球氧化铝负载过渡金属，如：Fe，Co或者添加少量贵金属作为一氧化碳加氢获得分子量适中的烃类段份。在中国普遍推广的煤基甲醇制烯烃(MTO)过程采用以SAPO-34分子筛为活性组分的平均颗粒度为75微米的微球催化剂。同样该过程也需要加入一定量的以微球氧化铝为载体的载铂催化剂助剂以提高结焦失活MTO催化剂的烧焦再生。尽管GTL、MTO、FCC均使用微球氧化铝催化剂，但它们的使用形式和要求差异很大。GTL是高压固-液相反应，温度不超过400℃；而后两者在催化剂再生器中的使用温度高达600-650℃，并且是固-气反应。从催化剂的功能方面讲，GTL是个加氢脱氧催化过程，是以金属催化功能为主。FCC过程的助燃(氧化催化剂)催化剂则是贵金属催化氧化实现结焦物质的充分燃烧，降低一氧化碳的产生。MTO过程中的氧化铝负载金属铂的作用同FCC助燃催化剂助剂。鉴于FCC结焦物种与MTO催化剂结焦物种的差异，氧化铝微球的特性要求就不同。鉴于FCC和MTO流化程度的差异，相应的助燃催化剂助剂的抗磨耗性能要求及助剂的颗粒度分布要求也不同。现有氧化铝微球的制造方法是通过将氧化铝粉体进行加酸消解制得酸化水浆，再进行喷雾干燥获得微球氧化铝。中国专利技术专利200410155479.2，提供了一种拟薄水铝石加硝酸消解制备喷雾干燥伽马氧化铝微球的方法。硝酸加量为拟薄水铝石的2-8％。美国专利US4301033A提供了一种制取高度密度微球伽马氧化铝温度方法，该工艺也加入强酸物质。中国专利CN93108631.0同样采用加强酸及铝溶胶的方法。上述过程不仅引入强酸物质造成后处理的尾气处理问题，同时，因为强酸对氧化铝表面物质的消解作用造成氧化铝原料的特性被改变。该过程的另一个缺陷是因为大量胶体物种的产生造成水浆粘度过高，难以获得高固含的水浆，从而喷雾干燥过程效率低、所获得的微球产品性能受到很大的限制和制约。
技术实现思路
本专利技术针对上述微球氧化铝制造过程的缺陷，通过物理性颗粒细化获得中性水浆，实现高固含水浆制剂，从而可以提高喷雾干燥的效率，获得更加广泛的颗粒度控制空间和更加优势的微球氧化铝催化剂。本专利技术所采用的技术方案为：一种微球氧化铝催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)水浆制备：将氧化铝粉末在室温搅拌状态下加入到去离子水中，搅拌速度控制在25-520转/分钟，搅拌0.5-8.5小时，制得均匀的氧化铝水浆；(2)颗粒细化：将步骤(1)制得的氧化铝水浆进行颗粒细化，颗粒细化后水浆的固含量为25-55wt％，水浆的pH为5.5-9.5，水浆中颗粒的粒度分布为单分布，平均颗粒度为2.2-15微米；(3)浆液成化：将步骤(2)颗粒细化后的水浆在35℃进行成化，成化时间控制在1.0-1.5小时/吨浆液，制得成化后的浆液；(4)喷雾干燥：将步骤(3)成化后的浆液送入喷雾干燥塔中进行喷雾干燥，喷雾干燥入口温度为250-435℃，喷雾干燥出口温度控制在70-250℃，制得喷雾干燥产品；(5)焙烧处理：将步骤(4)制得喷雾干燥产品进行高温焙烧处理，焙烧温度为450-1200℃，焙烧时间为2-5小时，即制得微球氧化铝催化剂。进一步地，所述步骤(1)中的氧化铝粉末为拟薄水铝石或含有伽马相氧化铝的氧化铝粉末，所述氧化铝粉末的灼减为10.5％-77％。进一步地，所述步骤(2)中的颗粒细化具体为：将步骤(1)制得的氧化铝水浆送入研磨机中进行研磨，研磨机的转速为2400RPM，研磨腔的温度通过冷却水进行控制，颗粒细化后的水浆温度控制为20-30℃，重复研磨三次即完成水浆的颗粒细化。进一步地，所述步骤(2)中的颗粒细化具体为：将步骤(1)制得的氧化铝水浆送入内部装有高剪切机制的剪切罐中进行高速剪切，剪切速度为1264转/分钟，剪切处理时间为0.4小时/吨，剪切过程中系统温度控制在47℃以下，整个剪切过程中浆料通过浆料泵进行循环，浆料泵的输送速度为4.5吨/小时。进一步地，所述步骤(4)中喷雾干燥时采用离心雾化器；喷雾干燥的雾化气体为压缩空气、惰性气体或者惰性气体与空气的混合物，雾化气体流速为0.1-20立方米/分钟。进一步地，所述步骤(5)中的焙烧在箱状高温焙烧炉中进行。上述方法制备得到的微球氧化铝催化剂，所述催化剂中氧化铝的纯度为97.00-99.99wt％，所述催化剂的平均颗粒度为42-73微米。上述方法制备得到的微球氧化铝催化剂，所述催化剂的比表面积为20-320m2/g。上述方法制备得到的微球氧化铝催化剂的应用，所述催化剂用于长链烯烃异构化的催化剂，长链烯烃异构化时的反应温度为146-196℃，反应时间为1-15个小时。进一步地，所述催化剂用于烯烃异构化时在168℃的活性为14.2g烯烃/g-催化剂/小时。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术制备的氧化铝微球颗粒度控制范围广泛，无需在制剂过程中引入强酸或任何酸性物质，减少了酸性物质的影响及其引入的杂质，获得高固含水浆制剂，经喷雾干燥后获得球形度高、微球结构敞开便于反应物、产物分子的扩散。2、本专利技术通过物理性颗粒细化获得中性水浆，实现高固含水浆制剂，从而可以提高喷雾干燥的效率，获得更加广泛的颗粒度控制空间和更加优势的微球催化剂。3、本专利技术制备的微球氧化铝中Al2O3纯度达到99.99％，该微球的制造通过氧化铝进行制剂(制水浆)进行喷雾干燥制备微球氧化铝，其水浆固含高、避免引入强酸、不需要添加粘结剂、不需要加入任何助剂即可实现高效的氧化铝催化剂成型造粒。喷雾干燥收率高达98％，获得催化剂微球其比表面积在20-320m2/g范围且根据需要得以调节。4、本专利技术通过提高制剂的固含量可以大幅度提高喷雾干燥的效率，避免使用粘结剂和其他催化剂制剂过程所必需的助剂添加剂，避免添加强酸引入的杂质、避免添加粘结剂等助剂引入的杂质，明显降低催化剂成本，降低催化剂制造过程尾气处理的费用。本专利技术可以获得比表面积、颗粒度大小分布更优的微球氧化铝产品。附图说明图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微球氧化铝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)水浆制备：将氧化铝粉末在室温搅拌状态下加入到去离子水中，搅拌速度控制在25-520转/分钟，搅拌0.5-8.5小时，制得均匀的氧化铝水浆；/n(2)颗粒细化：将步骤(1)制得的氧化铝水浆进行颗粒细化，颗粒细化后水浆的固含量为25-55wt％，水浆的pH为5.5-9.5，水浆中颗粒的粒度分布为单分布，平均颗粒度为2.2-15微米；/n(3)浆液成化：将步骤(2)颗粒细化后的水浆在35℃进行成化，成化时间控制在1.0-1.5小时/吨浆液，制得成化后的浆液；/n(4)喷雾干燥：将步骤(3)成化后的浆液送入喷雾干燥塔中进行喷雾干燥，喷雾干燥入口温度为250-435℃，喷雾干燥出口温度控制在70-250℃，制得喷雾干燥产品；/n(5)焙烧处理：将步骤(4)制得喷雾干燥产品进行高温焙烧处理，焙烧温度为450-1200℃，焙烧时间为2-5小时，即制得微球氧化铝催化剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种微球氧化铝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)水浆制备：将氧化铝粉末在室温搅拌状态下加入到去离子水中，搅拌速度控制在25-520转/分钟，搅拌0.5-8.5小时，制得均匀的氧化铝水浆；
(2)颗粒细化：将步骤(1)制得的氧化铝水浆进行颗粒细化，颗粒细化后水浆的固含量为25-55wt％，水浆的pH为5.5-9.5，水浆中颗粒的粒度分布为单分布，平均颗粒度为2.2-15微米；
(3)浆液成化：将步骤(2)颗粒细化后的水浆在35℃进行成化，成化时间控制在1.0-1.5小时/吨浆液，制得成化后的浆液；
(4)喷雾干燥：将步骤(3)成化后的浆液送入喷雾干燥塔中进行喷雾干燥，喷雾干燥入口温度为250-435℃，喷雾干燥出口温度控制在70-250℃，制得喷雾干燥产品；
(5)焙烧处理：将步骤(4)制得喷雾干燥产品进行高温焙烧处理，焙烧温度为450-1200℃，焙烧时间为2-5小时，即制得微球氧化铝催化剂。


2.根据权利要求1所述的一种微球氧化铝催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的氧化铝粉末为拟薄水铝石或含有伽马相氧化铝的氧化铝粉末，所述氧化铝粉末的灼减为10.5％-77％。


3.根据权利要求1所述的一种微球氧化铝催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的颗粒细化具体为：将步骤(1)制得的氧化铝水浆送入研磨机中进行研磨，研磨机的转速为2400RPM，研磨腔的温度通过冷却水进行控制，颗粒细化后的水浆温度控制为20-30℃，重复研磨三次即完成水浆的颗粒细化。

<...

【专利技术属性】
技术研发人员：常云峰，周杰，常旭东，
申请(专利权)人：天津众智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12