КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩЕЕ ГИДРАТИРОВАННОЕ СОЕДИНЕНИЕ АЛЮМИНИЯ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК C01F7/02 

Описание патента на изобретение RU2237019C1

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано в производстве оксидов и гидроксидов алюминия различных модификаций, солей алюминия, связующих и неорганических клеев, катализаторов, носителей, сорбентов, поглотителей, осушителей, наполнителей, неорганических пигментов и т.д.

Известен способ получения частично окристаллизованного переходного оксида алюминия в виде Аl2O3·2О, где n=0.36-0.52, содержащего катионы Аl(III) в 4, 5, 6-координированном состоянии по отношению к кислороду (количество 5-координированного алюминия составляет 50-60 мас.% от содержания 4-координированного), основанный на быстром (за 0.01-10 с) терморазложении гидраргиллита при температуре 350-750° С в потоке горячих газов и при парциальном давлении паров воды не менее 5 ppm (патент РФ № 2078043, C 01 F 7/02, 27.04.1997).

Наиболее близким является малогидратированное кислородсодержащее соединение алюминия общей формулы Аl2О3·2О, где n=0.03-2.0, и способ его получения, основанный на быстром (за 0.1-2 с) терморазложении гидраргиллита при высоких температурах (300-1200° С), причем подвергаемый терморазложению гидроксид содержит, по крайней мере, одно соединение элементов из группы: Na, К, Fe, Si, В, С, Ti, Zr, Ba, Ca, Mg, Ga, Sn, La в количестве 0.01-2 мас.% в пересчете на оксид. Дегидратацию проводят при помощи потока горячих газов, позволяющего уносить выделяемую при терморазложении воду и обеспечить быструю закалку соединений при температурах не более 280° С (патент РФ №2148017, C 01 F 7/44, 27.04.2000).

Недостатками известных продуктов и способов их получения являются:

1) загрязнение продукта терморазложения продуктами неполного сгорания топлива в случае проведения терморазложения в контакте с топочными газами;

2) неопределенность продукта по размеру частиц, фазовому составу и реакционной способности;

3) необходимость использования монодисперсного исходного гидроксида и трудность контроля парциального давления паров воды на стадии терморазложения, которое фиксируется с целью получения более однородного и химически активного продукта;

4) высокие удельные энергозатраты на термообработку исходного гидроксида, около 10 кДж/г или 2,8 кВт· ч/кг.

Изобретение решает задачу получения химически активных гидратированных соединений алюминия общей формулы Аl2О3·2О, где n=0,01-2,99, не загрязненных продуктами горения, с известным размером частиц, стабильной структурой и энергозатратами на ударное терморазложение не более 1,5 кВт· ч/кг при контроле давления отходящего пара.

Кислородсодержащее гидратированное соединение алюминия общей формулы Аl2O3·2O, содержащее катионы алюминия в 4, 5 и 6 координированном состоянии по отношению к кислороду, имеющее поверхность 50-450 м2/г, аморфную или плохо окристаллизованную или частично кристаллическую структуру, в котором n=0,01-2,99, средний размер частиц порошка составляет от 20 до 150 мкм, на термограммах данное соединение характеризуется наличием экзоэффекта в области температур 780-850° С, соответствующего упорядочению кристаллической структуры, с размером пор 1-10 нм, готовят быстрой термоударной обработкой гидроксида алюминия при повышенной температуре с последующим принудительным охлаждением, термоударную обработку гидроксида алюминия проводят в теплоизолированной камере под действием центробежных сил при тонкослойном распределении гидроксида алюминия на вращающейся и нагретой до температуры 300-1500° С поверхности в течение 0,01-10 с с одновременным отбором отходящих паров воды. Термоударной обработке подвергают гидроксиды алюминия общей формулы Аl2О3·2О, где n=1,0-3,0. Давление отходящих паров воды регулируют в интервале 0,1-1,0 атм.

Если термоударную обработку гидроксида алюминия проводить при температуре ниже 300° С и/или времени обработки менее 0,01 с, то изменение структуры и свойств исходного вещества незначительно. Если обработку проводить при температуре выше 1500° С и/или времени более 10 с, то исходное вещество переходит в основном в кристаллический оксид алюминия, обладающий низкой химической активностью.

Понижение давления отходящих паров воды менее 0,1 атм влечет ослабление контакта обрабатываемого материала с вращающейся нагретой поверхностью, что приводит к неполному химическому превращению. При давлении паров воды более 1 атм процесс термообработки гидроксида алюминия протекает с образованием большого количества (до 100%) окристаллизованного бемита.

Такой способ обработки далее именуется “центробежной термоударной активацией” (ЦТА). Для проведения ЦТА используют теплоизолированную камеру, внутри которой от привода вращается сплошной твердый теплоноситель. С помощью нагревательных элементов устанавливают определенную температуру теплоносителя.

Исходный материал из бункера-дозатора подают на поверхность теплоносителя, материал нагревается и под действием центробежной силы двигается по поверхности теплоносителя к стенкам камеры, снабженным рубашкой охлаждения. Скорость вращения теплоносителя может изменяться и определяет время контакта порошка с поверхностью теплоносителя. При сходе разогретых частиц продукта активации с теплоносителя происходит их контакт с холодными стенками камеры, обеспечивающий резкое охлаждение (закалку). Камера снабжена отверстиями для выхода пара, системой откачки пара и приемным бункером для порошка.

Исходный материал и продукт его термоударной активации могут содержать любые элементы и соединения элементов в количестве 0,01-2 мас.% в пересчете на оксид.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Исходный материал - технический гидрат глинозема (гидраргиллит) формулы Аl2O3·2O. Условия ЦТА: температура Т вращающейся поверхности 580° С, время τ контакта гидраргиллита с поверхностью 1,5 с, скорость V подачи гидраргиллита в камеру 10 кг/ч, давление отходящего водяного пара Р=1 атм. Прошедший через камеру порошок анализируют методами ВЕТ, рентгенофазового, термического, фракционного анализа, электронной микроскопии. По данным анализов: n=0,77, удельная поверхность Sуд=243 м2/г, средний размер частиц порошка 80 мкм, фазовый состав: 8,7 мас.% гидраргиллита, 13 мас.% окристаллизованного бемита, остальное - аморфная фаза. На термограмме, снятой при нагреве со скоростью 10°С/мин, зарегистрирован экзоэффект при T=815° С. Частицы порошка обладают разветвленной микропористой структурой с размером пор 1-10 нм.

Пример 2. Аналогичен примеру 1, отличается тем, что Т=350° С. По данным анализов: n=1,67, Sуд=210 м2/г, средний размер частиц порошка 150 мкм, фазовый состав: 19,5 мас.% гидраргиллита, 16,6 мас.% окристаллизованного бемита, остальное - аморфная фаза. На термограмме, снятой при нагреве со скоростью 10° С/мин, зарегистрирован экзоэффект при Т=820° С. Частицы порошка обладают разветвленной микропористой структурой с размером пор 1-5 нм.

Пример 3. Исходный материал - бемит формулы Аl2O3·Н2O. Т=1500° С, τ =0,01 с, Р=0,1 атм. По данным анализов: n=0,5, Sуд=00 м2/г, средний размер частиц порошка 20 мкм, фазовый состав: 9,5 мас.% α -Аl2О3, 32 мас.% γ -Аl2О3, 15,5 мас.% окристаллизованного бемита, остальное - аморфная фаза. На термограмме, снятой при нагреве со скоростью 10° С/мин, зарегистрирован экзоэффект при T=780° С.

Пример 4. Аналогичен примеру 1. Отличается тем, что Т=300° С, τ =10 с, Р=0,5 атм. По данным анализов n=2,99, полученное соединение имеет плохо окристаллизованную структуру.

Пример 5. Аналогичен примеру 1. Отличается тем, что V=3 кг/ч. Полученное соединение имеет аморфную структуру, n=0,5, признаки кристаллических фаз, по данным РФА, отсутствуют.

Пример 6. Аналогичен примеру 4. Отличается тем, что T=1200° С, τ =10 с, Р=0,1 атм. По данным анализов n=0,01, полученное соединение в основном состоит из плохо окристаллизованного оксида алюминия.

Таким образом, предлагаемый способ дает возможность получать гидратированные соединения алюминия, обладающие различными физико-химическими свойствами, что позволяет использовать данные соединения для ряда процессов химической технологии: получения катализаторов, носителей, поглотителей, сорбентов, солей, связующих, наполнителей, пигментов и т.д. по известным схемам переработки такого сырья.

Похожие патенты RU2237019C1

название год авторы номер документа
Микросферический порошкообразный гидроксид алюминия заданной дисперсности и способ его получения 2019
  • Сакаева Наиля Самильевна
  • Климова Ольга Анатольевна
  • Ястребова Галина Михайловна
RU2710708C1
КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩЕЕ СОЕДИНЕНИЕ АЛЮМИНИЯ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 1999
  • Борисова Т.В.
  • Качкин А.В.
  • Макаренко М.Г.
  • Сотников В.В.
RU2148017C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ ПСЕВДОБЕМИТНОЙ СТРУКТУРЫ И ГАММА-ОКСИДА АЛЮМИНИЯ НА ЕГО ОСНОВЕ 2003
  • Иванова А.С.
  • Карасюк Н.В.
  • Кругляков В.Ю.
  • Танашев Ю.Ю.
  • Мороз Э.М.
  • Золотарский И.А.
  • Пармон В.Н.
RU2234460C1
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ГЛУБОКОГО ОКИСЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ И ОКСИДА УГЛЕРОДА В ГАЗОВЫХ ВЫБРОСАХ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2001
  • Мулина Т.В.
  • Борисова Т.В.
  • Любушкин В.А.
  • Чумаченко В.А.
RU2199388C2
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ОКСИХЛОРИРОВАНИЯ ЭТИЛЕНА В 1,2-ДИХЛОРЭТАН И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2000
  • Борисова Т.В.
  • Кладова Н.В.
  • Макаренко М.Г.
  • Сотников В.В.
  • Качкин А.В.
RU2183987C1
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ГЛУБОКОГО ОКИСЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ И ОКСИДА УГЛЕРОДА В ГАЗОВЫХ ВЫБРОСАХ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 2001
  • Мулина Т.В.
  • Борисова Т.В.
  • Мельникова О.М.
  • Акимов В.М.
RU2188707C1
КАТАЛИЗАТОР, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ПРОЦЕСС ДЕГИДРИРОВАНИЯ C-C-ПАРАФИНОВЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ В ОЛЕФИНЫ 2006
  • Молчанов Виктор Викторович
  • Пахомов Николай Александрович
  • Исупова Любовь Александровна
  • Балашов Владимир Александрович
  • Харина Ирина Валерьевна
  • Кашкин Виталий Николаевич
  • Парахин Олег Афанасьевич
  • Чернов Михаил Павлович
  • Печериченко Владимир Алексеевич
  • Александров Александр Викторович
  • Пестов Виталий Валентинович
RU2322290C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ БАЙЕРИТНОЙ СТРУКТУРЫ И ЭТА-ОКСИДА АЛЮМИНИЯ НА ЕГО ОСНОВЕ 2003
  • Исупова Л.А.
  • Харина И.В.
  • Марчук А.А.
  • Кругляков В.Ю.
  • Соболева Г.А.
  • Танашев Ю.Ю.
  • Мороз Э.М.
  • Пармон В.Н.
RU2237018C1
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ДЕГИДРИРОВАНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2001
  • Борисова Т.В.
  • Качкин А.В.
  • Макаренко М.Г.
  • Мельникова О.М.
  • Сотников В.В.
RU2200143C1
РЕГИДРАТИРОВАННОЕ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩЕЕ СОЕДИНЕНИЕ АЛЮМИНИЯ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОСФЕРИЧЕСКОГО ОКСИДА АЛЮМИНИЯ НА ЕГО ОСНОВЕ 2007
  • Парахин Олег Афанасьевич
  • Чернов Михаил Павлович
RU2359912C2

Реферат патента 2004 года КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩЕЕ ГИДРАТИРОВАННОЕ СОЕДИНЕНИЕ АЛЮМИНИЯ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано в производстве оксидов и гидроксидов алюминия различных модификаций, солей алюминия и др. Описано кислородсодержащее гидратированное соединение алюминия общей формулы Al2O3·nH2O, содержащее катионы алюминия в 4, 5 и 6 координированном состоянии по отношению к кислороду, имеющее поверхность 50-450 м2/г, аморфную или плохо окристаллизованную или частично кристаллическую структуру. При этом n=0,01-2,99, средний размер частиц порошка составляет от 20 до 150 мкм, на термограммах данное соединение характеризуется наличием экзоэффекта в области температур 780-850° С, соответствующего упорядочению кристаллической структуры. Способ получения кислородсодержащего гидратированного соединения алюминия, заключается в быстрой термоударной обработке гидроксида алюминия при повышенной температуре с последующим принудительным охлаждением. Термоударную обработку гидроксида алюминия проводят в теплоизолированной камере под действием центробежных сил при тонкослойном распределении гидроксида алюминия на вращающейся и нагретой до температуры 300-1500° С поверхности в течение 0,01-10 с с одновременным отбором отходящих паров воды. Изобретение позволяет получить химически активное соединение алюминия, не загрязненное продуктами горения со стабильной структурой. 2 н. и 3 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 237 019 C1

1. Кислородсодержащее гидратированное соединение алюминия общей формулы Аl2O3·2O, содержащее катионы алюминия в 4, 5 и 6 координированном состоянии по отношению к кислороду, имеющее поверхность 50-450 м2/г, аморфную, или плохо окристаллизованную, или частично кристаллическую структуру, отличающееся тем, что n=0,01-2,99, средний размер частиц порошка составляет 20-150 мкм, на термограммах данное соединение характеризуется наличием экзоэффекта в области температур 780-850° С, соответствующего упорядочению кристаллической структуры.2. Кислородсодержащее гидратированное соединение алюминия по п.1, отличающееся тем, что имеет микропористую структуру с размером пор 1-10 нм.3. Способ получения кислородсодержащего гидратированного соединения алюминия, заключающийся в быстрой термоударной обработке гидроксида алюминия при повышенной температуре с последующим принудительным охлаждением, отличающийся тем, что термоударную обработку гидроксида алюминия проводят в теплоизолированной камере под действием центробежных сил при тонкослойном распределении гидроксида алюминия на вращающейся и нагретой до температуры 300-1500° С поверхности в течение 0,01-10 с с одновременным отбором отходящих паров воды.4. Способ по п.3, отличающийся тем, что термоударной обработке подвергают гидроксиды алюминия общей формулы Аl2O3·2О, где n=1,0-3,0.5. Способ по любому из пп.3 и 4, отличающийся тем, что давление отходящих паров воды регулируют в интервале 0,1-1,0 атм.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2004 года RU2237019C1

КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩЕЕ СОЕДИНЕНИЕ АЛЮМИНИЯ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 1999
  • Борисова Т.В.
  • Качкин А.В.
  • Макаренко М.Г.
  • Сотников В.В.
RU2148017C1
Оксид алюминия и способ его получения 1985
  • Золотовский Б.П.
  • Парамзин С.М.
  • Криворучко О.П.
  • Клевцов Д.П.
  • Буянов Р.А.
  • Мастихин В.М.
SU1376492A1
Способ получения окиси алюминия 1977
  • Сытник Нелли Андреевна
  • Походенко Владимир Никифорович
  • Гордиенко Елизавета Михайловна
SU852798A1
ЧАСТИЧНО КРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ ПЕРЕХОДНОЙ ОКСИД АЛЮМИНИЯ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМОВАННОГО γ -ОКСИДА АЛЮМИНИЯ ИЗ НЕГО 1992
  • Роланд Томе[De]
  • Хубертус Шмидт[De]
  • Райнхард Файге[De]
  • Ульрих Болльманн[De]
  • Рюдигер Ланге[De]
  • Зигфрид Энгельс[De]
RU2078043C1
Гербицид 1970
  • Руперт Шнейдер
SU518106A3
Сырьевая смесь для получения портландцементного клинкера 1988
  • Лобковская Светлана Тимофеевна
  • Ютина Алина Савельевна
  • Гродзинский Яков Юльевич
  • Карташова Елена Александровна
  • Литвин Анатолий Яковлевич
  • Ляшенко Петр Федорович
  • Куница Валерий Давидович
  • Заславский Виталий Исаакович
  • Орленко Леонид Тихонович
SU1548168A1

RU 2 237 019 C1

Авторы

Танашев Ю.Ю.

Исупова Л.А.

Кругляков В.Ю.

Харина И.В.

Пармон В.Н.

Даты

2004-09-27Публикация

2003-05-15Подача