СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО АКТИВНОГО ОКСИДА АЛЮМИНИЯ Российский патент 1998 года по МПК C01F7/02 

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано для получения гранул активного оксида алюминия, применяемого в качестве адсорбента и носителя.

В ряде процессов химического производства, например, в производстве минеральных удобрений, довольно остро стоит проблема улавливания фтора из паровоздушных или газовых смесей с точки зрения как экологической, т.е. загрязнения воздушного бассейна, так и утилизации ценного компонента. Так, при концентрировании фосфорной кислоты перегретым паром стоит задача вторичного использования теплоносителя при условии очистки его от фтористых соединений. В данном случае для исключения конденсации пара требуется заменить традиционное "мокрое" улавливание фтора адсорбцией. Определяющим условием при этом является выбор адсорбента, который должен быть широкодоступным, недорогим и достаточно активным.

Этим требованием мог бы соответствовать активный оксид алюминия ввиду его высокой реакционной способности по отношению к соединению фтора.

Известен способ получения активного гранулированного оксида алюминия [1] включающий гидратацию малогидрированных кислородных соединений, например, аморфного гидроксида алюминия, проводимую при механической активации в шаровой мельнице, промывку, обработку пластификатором, формовку, сушку и прокаливание гранул. При этом гидратацию ведут в течение 0,5 6,0 ч. при температуре 20 80^oC и pH 5,0 7,9. Механическую активацию используют на стадии гидратации, а прокаливание на заключительной стадии. В качестве пластификатора используют минеральную кислоту.

Способ является сравнительно недорогим и доступным, однако такое сочетание и последовательность приемов и операций не позволяют получать гранулы активного оксида алюминия с достаточно высокой активностью по отношению к фтористым соединениям в отходящих парах (таблица пример 6). При этом под активностью понимаются степень улавливания фтористых соединений в единицу времени при условии обеспечения санитарных норм по фтору после адсорбции, а также максимальная емкость по улавливаемому компоненту, обеспечивающая необходимую длительность пробега адсорбента в процессе его использования.

В основу изобретения положена задача разработать способ получения активного оксида алюминия в виде гранул с достаточной активностью и механической прочностью преимущественно для поглощения фтора из отходящего теплоносителя в виде паровых или газо-воздушных потоков, например, производства концентрированной фосфорной кислоты (СФК). Это обеспечит достаточно длительную эксплуатацию адсорбента от загрузки до выгрузки (регенерации), экологическую чистоту выбрасываемых в атмосферу потоков и возможность повторного использования теплоносителя (рециркуляцию).

Эту задачу решает предлагаемый способ получения активного оксида алюминия, включающий механическую активацию гидроксида алюминия, обработку его пластификатором, формовку, сушку гранул и прокаливание, в котором в качестве пластификатора используют поливиниловый спирт (ПВС), а прокаливание алюминия ведут перед пластификацией при температуре 280 550^oC.

Первым отличительным признаком заявленного способа является использование в качестве пластификатора поливинилового спирта, что в сочетании с предварительным активированием гидроксида алюминия обеспечивает увеличение механической прочности и активности гранул оксида алюминия.

Вторым отличительным признаком заявленного способа является проведение прокаливания при температуре 280 550^oC перед обработкой пластификатором. В производстве гранулированных катализаторов и сорбентов широко используется процесс прокаливания, который обычно осуществляется после стадии смешения (пластификации). В предлагаемом же техническом решении прокаливание осуществляется перед смешиванием твердой и жидкой фаз.

Таким образом, благодаря предлагаемой последовательности операций и технологическим параметрам процесса заявляемое решение позволяет получить гранулы Al₂O₃ с повышенной механической прочностью и высокой активностью по отношению к соединениям фтора, т.е. появляются свойства, не совпадающие со свойствами известных решений.

Пример 1. Предварительно 200 г гидроксида алюминия активируют в течение 30 мин в вибромельнице VM-7 при ускорении вращения ротора 8,6g, а затем прокаливают при температуре 350^oC в течение 6 ч. Далее в емкость смесителя с Z-образной мешалкой заливают 120 г 5%-ного водного раствора поливинилового спирта, загружают 200 г активированного Al(OH)₃ и пластифицируют при температуре 60^oC до достижения оптимальной влажности. Затем массу формуют в гранулы. Полученные гранулы сушат при температуре 150 180^oC в течение 6 ч. В результате получают гранулы активного оксида алюминия, имеющие механическую прочность 12,3 МПа и степень поглощения соединений фтора 95%
Механическую прочность гранул определяли методом раздавливания по торцу. Раздавливающее усилие фиксировалось с помощью манометра.

Активность гранул оксида алюминия определялась на установке проточного типа по степени поглощения соединений HF и SiF₄ из паро-воздушной смеси, содержащей 0,4 1,2 г/м³ HF и SiF₄ при температуре 125^oC. Степень поглощения рассчитывалась по формуле

где
C_исх, C_к содержание соединений фтора в смеси в пересчете на элементарный фтор соответственно до адсорбера и после него.

Результаты получения активного оксида алюминия по другим примерам сведены в таблицу.

Из анализа данных таблицы следует, что в заявленных интервалах режима проведения процесса (примеры 1-3) увеличиваются механическая прочность и активность оксида алюминия. С выходом за интервалы (примеры 4-5) наблюдается резкое уменьшение механической прочности и активности оксида алюминия.

Использование: при получении гранулированного активного оксида алюминия. Сущность: гидроксид алюминия подвергают механической активации, прокаливают при температуре 280 - 550^oС, обрабатывают пластификатором - поливиниловым спиртом, формуют в гранулы, а затем их сушат. 1 табл.

Способ получения гранулированного активного оксида алюминия, включающий механическую активацию гидроксида алюминия, обработку его пластификатором, формовку, сушку гранул и прокаливание, отличающийся тем, что в качестве пластификатора используют поливиниловый спирт и прокаливание гидроксида алюминия ведут при температуре 280 550^oС перед обработкой пластификатором.