氧化铝颗粒制造技术

本发明专利技术公开了至少由９８．５％的氧化铝组成的基本为球形的颗粒，其表面积小于１米＋［２］／克；在空气射流磨损试验中，抗磨损小于０．３％（重量）／小时；粒度为３０－１１０微米，摇实密度为１．３－１．９克／厘米＋［３］，有足够的孔隙率来保持常规催化量的催化金属。本发明专利技术的氧化铝颗粒特别适用于在含有蒸汽的环境中，尤其在高温下作为流化床催化剂的载体。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有下列综合特性的脆性颗粒氧化铝含量至少约为98.5%，表面积小于1米2/克，以重量损失所表示的抗磨损约小于0.30%(重量)/小时，粒度范围在大约30-110微米之间，摇实(tap)密度约小于1.9克/厘米3，一般为球形，具有足够的孔隙率来保持催化金属。这些颗粒由于具备上述的独特的综合特性，因而适合于用作流化床的催化剂载体，特别适用于有蒸汽存在操作温度高于800℃的流化床反应器。本专利技术还涉及生产具有这种综合特性的颗粒的方法。氧化铝颗粒通常是众所周知的。它们已有多种应用，包括作为流化床催化剂载体用于各种化学合成步骤，例如加氢、脱氢、脱水、脱氢环化等等。如，Kirk-Othmer的化学工艺百科全书，第三版，第10卷，550-553页就列举了100多个使用流化床的方法。生产的氧化铝颗粒可以具有各种特性，这些特性例如可以包括氧化铝含量、表面积、抗磨损能力、粒度分布、密度、形状以及孔隙率。通常某种氧化铝颗粒的适用性取决于使用条件的类型与苛刻度，即在使用中能经受苛刻的条件而不变质。颗粒，包括氧化铝颗粒在销售时都按一般为球形供货。困难不在于生产球形氧化铝颗粒，而在于生产具有特定综合特性的基本上是球形的氧化铝颗粒，这些综合特性能够使得氧化铝颗粒在高温下充满蒸汽的气氛中特别适用。本专利技术可以生产基本上是氧化铝组成的颗粒，这种氧化铝颗粒表面积很小，抗磨损能力强，粒度分布窄，密度较低，一般为球形，还具有足够的孔隙率来保持催化金属。这种颗粒足以耐受在恒定或可变的蒸汽作用下进行操作的流化床反应器的苛刻条件，如烃转化催化剂蒸汽重整或再生以及其它类似的工艺中。在这样的工艺中，由于二氧化硅的沥滤问题，将颗粒中二氧化硅的含量减至最小是很重要的。现已发现，可以生产具有独特综合特性的氧化铝颗粒，特别适于蒸汽压力和温度在苛刻的条件下使用。本专利技术的颗粒至少含有98.5%(重量)的氧化铝，一般为球形，并且(ⅰ)表面积小于1米2/克，(ⅱ)以重量损失表示的抗磨损小于0.30%(重量)/小时，(ⅲ)颗粒的平均粒度(Median Particle size)是30-110微米，(ⅳ)摇实密度(tap density)小于1.9克/厘米3，(ⅴ)具有足够的孔隙率来保持催化金属。这些颗粒可以按下列四个步骤来生产(ⅰ)使-325美国目的最终(ultimate)结晶粒度大于25微米的经高温烧制的α氧化铝、平均粒度约小于5微米的超细α氧化铝(a)或粘土(b)或二者兼有，与水、有机粘结剂和分散剂相混合;(ⅱ)使混合物进行喷雾干燥，以形成一般为球形的颗粒;(ⅲ)通过长时间的高温加热，即大约1400-1600℃，对喷雾干燥过的颗粒进行热处理，得到脆性的固体氧化铝颗粒的结块;(ⅳ)使脆性氧化铝颗粒的结块粉碎(deagglomerating)。另一种生产这种氧化铝颗粒的方法是按两步进行(ⅰ)通过加热使水合氧化铝转化为γ氧化铝或α氧化铝，至少部分除去水合氧化铝颗粒中的水合水，这种水合氧化铝颗粒的粒度比成品颗粒所需的粒度要大5-50%;(ⅱ)使所述颗粒通过等离子体喷雾，得到不产生结块的球形颗粒。本专利技术的颗粒主要成分是氧化铝，也就是说至少含98.5%(重量)的氧化铝，最好含有大于99.5%(重量)的氧化铝。这些颗粒最好时二氧化硅含量不超过1.0%(重量)，和铁与碱金属含量不超过0.1%(重量)。他们的表面积很小，通常小于1米2/克，较好时小于0.5米2/克，最好时小于0.3米2/克。此外，他们的抗磨损能力很强，当其放在空气射流磨损设备中时，重量损失通常小于0.30%(重量)/小时，较好时小于0.20%(重量)/小时，最好时小于0.15%重量/小时。通常颗粒的平均粒度在30-110微米的范围内，较好时在40-70微米的范围内。颗粒的密度最好至少为1.3克/厘米3的密度，但通常小于1.9克/厘米3，较好时应小于1.8克/厘米3，最好时小于1.75克/厘米3。颗粒一般为球形，颗粒具有足够高的孔隙率，使能够保持常规量的惯常使用的金属。在空气射流磨损试验中，与没有金属浸渍的颗粒相比较，磨损物的增加量不会大于30%(重量)，较好时不会大于25%(重量)，最好时不会大于20%(重量)。为了生产具有高纯度、小表面积、强抗磨损能力和适度密度的综合性能的氧化铝颗粒，已经开发了两种基本的方法。第一种方法是从形成水浆液的混合物开始，水浆液喷雾干燥以形成一般为球形的颗粒，喷雾干燥过的颗粒然后进行热处理，以提供所需要的特性。某些热处理不可避免地会使颗粒结块，因此对结块的颗粒必须进行粉碎处理。其他的热处理不会使颗粒发生这样的结块，因此热处理和粉碎步骤就在一次操作中有效地进行了。已经发现为制备抗磨损小于0.3%(重量)/小时的氧化铝颗粒可以使用高温烧制的大晶体α氧化铝，与超细α氧化铝或粘土，或两者兼有的组合物料，但是为了制备抗磨损小于0.2%(重量)/小时的更好的颗粒，也已经发现必须同时使用超细氧化铝和粘土，此外为了使颗粒的抗磨损降低到小于0.2%(重量)/小时，还要在足够的温度下和足够长的时间内进行热处理，但以不会造成颗粒熔化为限。具体的处理时间和温度将随具体的热处理方法而改变，正如在本
中所熟知的那样，可以由常规的实验来确定。制备水浆，此水浆是-325美国目最终结晶粒度大于25微米片状的高温烧制α氧化铝，与平均粒度小于5微米最好为0.5-2微米的超细α氧化铝，(a)或粘土(b)或二者兼有，以及与有机粘结剂和水的混合物。为降低表面张力和更易于制成水浆，可以任选地再加入一种或多种分散剂，以加入为好。一般说来，水浆含有15-50%(重量)的固体，最好含有20-40%(重量)的固体，固体含量的具体数值取决于生产特定粒度产品所使用的具体的喷雾干燥设备。本专利技术可使用的高温烧制的片状α氧化铝的实例包括象Alcoa T-64、Alcoa T-61和LaRoche T-1061这样的片状氧化铝。这些氧化铝的表面积是0.3米2/克，最终结晶粒度是50-300微米，在商业市场上很容易买到。这些氧化铝在水浆中的固体含量一般占85-99%(重量)，较好占88-98.5%(重量)，最好占90-95%(重量)。超细氧化铝是已经加工而成为平均粒度小于5微米，最好为0.5-2微米的α氧化铝。超细氧化铝易于获得。使用时超细氧化铝在水浆中的固体含量一般占1-15%(重量)，较好占4-12%(重量)，最好占4-8%(重量)。虽然已发现超细氧化铝可有利地增加最终成品氧化铝颗粒的抗磨损能力，但也发现超细氧化铝的不利方面，即使产品的密度增加，孔隙率减少。因此超细氧化铝只能适量使用。超细氧化铝合适的例子有RC-172 DBM，RC-152 DBM，A-15 SG，最好是A-16 SG。有机粘合剂可以是已知的与氧化铝能相容的任何常规的粘合剂，因它只用于给喷雾干燥物料提供热处理前的强度，在随后的热处理期间它将被除去，也就是它将被烧掉。合适的有机粘合剂包括聚乙烯醇(Vinol 205)，聚羧酸铵盐(Tamol 901)，聚乙酸乙烯酯，糊精，淀粉和其他的本领域的工作人员所熟知的有机粘合剂。陶瓷混合物也可以包含天然的粘土，合成粘土，或纯化的粘土，或它们的混合物。较好的粘土是蒙脱土或其他蒙脱土，高岭土，绿坡缕石本文档来自技高网...

【技术保护点】
脆性氧化铝颗粒，其特征在于氧化铝含量至少为９８．５％（重量），表面积小于１米↓［２］／克，在空气射流设备中试验时，抗磨损小于０．３％（重量）／小时，平均粒度范围在３０－１１０微米，摇实密度小于１．９克／厘米↑［２］，一般为球形，具有足够的孔隙率来保持催化量的催化金属。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯舍曼斯基，肯尼思R布彻，唐纳德J里穆斯，
申请(专利权)人：诺顿公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]