Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к получению гелей оксида алюминия или гелей бемита. В частности, настоящее изобретение относится к способу получения гелей оксида алюминия, включающему единственную стадию осаждения, состоящую в растворении в воде особого кислотного предшественника алюминия, хлорида алюминия, при температуре от 10°C до 90°C, чтобы pH раствора составил от 0,5 до 5, в течение периода от 2 до 60 минут, затем в доведении pH до значения в интервале от 7,5 до 9,5 путем добавления в полученный раствор особого щелочного предшественника, гидроксида натрия, чтобы получить суспензию, при температуре от 5°C до 35°C, в течение периода от 5 минут до 5 часов, и последующую стадию фильтрации полученной суспензии, чтобы получить осадок, причем указанный способ не включает стадии промывки после указанной стадии фильтрации.
Способ согласно изобретению позволяет получить гель оксида алюминия, имеющий высокую диспрегируемость и сниженный размер кристаллитов.
Настоящее изобретение относится также к новому гелю оксида алюминия, имеющему повышенный показатель диспергируемости, в частности, показатель диспергируемости выше 80%, размер кристаллитов, рассчитанный по формуле Шеррера для дифракции рентгеновских лучей, в кристаллографических направлениях [020] и [120] составляющий соответственно от 0,5 до 10 нм и от 0,5 до 15 нм, а также содержание хлора от 0,001 до 2 вес.% и содержание натрия от 0,001 до 2 вес.%, причем весовые содержания выражены в расчете на полную массу геля оксида алюминия.
Полученный в результате гель оксида алюминия затем можно с успехом формовать, чтобы использовать в качестве подложки катализатора в различных процессах нефтепереработки. В случае, когда гель оксида алюминия формуют в виде шариков оксида алюминия, их можно использовать в качестве подложки катализатора в процессах олигомеризации или каталитического риформинга. Полученные шарики оксида алюминия можно также использовать как адсорбент.
Уровень техники
В предшествующем уровне техники известно несколько методик, приводящих к диспергируемым гелям оксида алюминия. В частности, в нескольких патентах описывается способ получения типа "золь-гель".
Патент US 4676928 описывает способ получения оксида алюминия, диспергированного в воде, включающий стадию образования водной дисперсии оксида алюминия, стадию добавления кислоты, чтобы получить дисперсию кислоты, имеющую pH в интервале от 5 до 9, стадию созревания при повышенной температуре, выше 70°C, в течение достаточного периода, чтобы превратить оксид алюминия в коллоидный гель, и затем стадию сушки полученного коллоидного геля.
Патент US 5178849 также описывает способ получения оксида альфа-алюминия, включающий стадию диспергирования гидрата алюминия, имеющего диспергируемость выше 70%, стадию подкисления полученной дисперсии до pH ниже 3,5, чтобы по меньшей мере частично растворить гидрат алюминия, стадию гидротермальной обработки полученной кислой дисперсии при температуре от 150°C до 200°C, давлении от 5 до 20 атм в течение периода от 0,15 до 4 часов, чтобы получить коллоидный бемит, имеющий диспергируемость выше 90%.
Получение геля оксида алюминия путем осаждения также хорошо известно в уровне техники.
В частности, патент US 7790652 описывает получение, посредством осаждения, алюмооксидной подложки, имеющей особое распределение пор, которую можно использовать как подложку катализатора в процессе гидроконверсии тяжелого углеводородного сырья.
Алюмооксидную подложку получают способом, включающим первую стадию образования дисперсии оксида алюминия путем контролируемого смешения первого водного раствора щелочи и первого водного раствора кислоты, причем по меньшей мере один из указанных кислотного и щелочного растворов или оба содержат соединение алюминия. Кислотный и щелочной растворы смешивают в таких пропорциях, чтобы pH полученной дисперсии составлял от 8 до 11. Кислотный и щелочной растворы смешивают также в таких количествах, чтобы получить дисперсию, содержащую желательное количество оксида алюминия, в частности, первая стадия позволяет получить 25-35 вес.% оксида алюминия от полного количества оксида алюминия, образованного на выходе двух стадий осаждения. Первая стадия проводится при температуре от 20°C до 40°C.
Когда образовано желаемое количество оксида алюминия, температуру суспензии повышают до значения в интервале от 45°C до 70°C, затем нагретую суспензию подвергают второй стадии осаждения, приводя в контакт указанную суспензию со вторым водным раствором щелочи и вторым водным раствором кислоты, причем по меньшей мере один из этих двух растворов или оба содержат соединение алюминия. Равным образом, pH устанавливают в интервале от 8 до 10,5, добавляя частями водный и щелочной растворы, и остальное количество оксида алюминия, которое должно образоваться на второй стадии, вносят через количества вторых добавляемых кислотного и щелочного растворов. Вторую стадию проводят при температуре от 20°C до 40°C. Образованный в результате гель оксида алюминия содержит по меньшей мере 95% бемита. О диспергируемости полученного геля оксида алюминия не упоминается. Затем гель оксида алюминия фильтруют, промывают и, возможно, сушат известными специалисту способами без предварительной стадии гидротермальной обработки, чтобы получить порошок оксида алюминия, который затем формуют известными специалисту способами, после чего обжигают, получая окончательную алюмооксидную подложку.
Авторы настоящей заявки обнаружили, что способ получения геля оксида алюминия с единственной стадией осаждения, причем указанная стадия состоит в растворении особого кислотного предшественника алюминия, хлорида алюминия, с последующей корректировкой pH с помощью особого щелочного предшественника, гидроксида натрия, без позднейшей стадии соосаждения, ведет к гелю оксида алюминия, имеющему кристаллиты малого размера.
В частности, предлагаемый изобретением способ получения позволяет получать гель оксида алюминия или бемита, состоящий из кристаллитов, размер которых, рассчитанный по формуле Шеррера для дифракции рентгеновских лучей, в кристаллографических направлениях [020] и [120] составляет соответственно от 0,5 до 10 нм и от 0,5 до 15 нм, предпочтительно составляет соответственно от 0,5 до 2 нм и от 0,5 до 3 нм и очень предпочтительно от 0,5 до 1,5 нм и от 0,5 до 2,5 нм, соответственно.
Кроме того, новый способ получения согласно изобретению отличается также отсутствием промывки осадка, полученного на выходе стадии осаждения, после фильтрации указанного осадка.
Действительно, авторы изобретения обнаружили также, что применение особых рабочих условий по pH и температуре на стадии a) осаждения в комбинации с отсутствием промывки осадка, полученного на выходе стадии осаждения, после фильтрации позволяет не только получить гель оксида алюминия с кристаллами малого размера, а также получить гель оксида алюминия, имеющий очень высокую диспергируемость, предпочтительно выше 80% и способную доходить до 100%.
Таким образом, способ по изобретению позволяет получать гель оксида алюминия, имеющий лучший показатель диспергируемости по сравнению с гелями оксида алюминия предшествующего уровня, что облегчает его формование известными специалисту методами.
Отсутствие стадии промывки позволяет также получить существенную экономию воды, лучшую производительность способа по изобретению, а также более легкое распространение способа на промышленный уровень.
Сущность и преимущество изобретения
Изобретение относится к способу получения геля оксида алюминия, включающему единственную стадию a) осаждения, причем указанная стадия осаждения состоит в растворении кислотного предшественника алюминия, хлорида алюминия, в воде при температуре от 10°C до 90°C, чтобы pH раствора составлял от 0,5 до 5, в течение периода от 2 до 60 минут, затем в доведении pH до значения в интервале от 7,5 до 9,5, путем добавления в полученный раствор щелочного предшественника, гидроксида натрия, чтобы получить суспензию, при температуре от 5°C до 35°C в течение периода от 5 минут до 5 часов; стадию b) фильтрации суспензии, полученной на выходе стадии a), причем указанный способ не включает стадии промывки осадка, полученного на выходе стадии b) фильтрации.
Преимуществом настоящего изобретения является разработка способа получения геля оксида алюминия, имеющего меньший размер кристаллитов по сравнению с гелями оксида алюминия, полученными в соответствии с уровнем техники, в частности, имеющего кристаллиты малого размера.
Другим преимуществом настоящего изобретения является разработка способа получения геля оксида алюминия, позволяющего, благодаря применению особых рабочих условий по pH и температуре на стадии a) осаждения, в сочетании с отсутствием промывки осадка, полученного на выходе стадии осаждения, после фильтрации не только получить гель оксида алюминия, имеющий кристаллы малого размера, но также получить гель оксида алюминия, имеющий очень высокую диспергируемость, предпочтительно выше 80% и способную доходить до 100%.
Еще одним преимуществом настоящего изобретения является разработка способа получения геля оксида алюминия с уменьшенным размером кристаллитов, являющегося более простым и менее дорогостоящим, чем классические способы получения оксида алюминия предшествующего уровня техники, как, например, способы получения типа золь-гель, благодаря тому, что способ согласно изобретению содержит всего одну стадию осаждения и не включает стадии промывки полученного осадка.
Объектом настоящего изобретения является также новый гель оксида алюминия, имеющий высокий показатель диспергируемости, в частности, показатель диспергируемости выше 80%, размер кристаллитов, рассчитанный по формуле Шеррера для дифракции рентгеновских лучей, в кристаллографических направлениях [020] и [120] составляющий от 0,5 до 10 нм и от 0,5 до 15 нм соответственно, а также содержание хлора от 0,001 до 2 вес.% и содержание натрия от 0,001 до 2 вес.%, причем весовые содержания выражены в расчете на полную массу геля оксида алюминия.
Преимуществом изобретения является то, что он дает новый гель оксида алюминия, имеющий очень высокую диспергируемость по сравнению с гелями оксида алюминия предшествующего уровня техники.
Гель оксида алюминия, характеризующийся повышенным показателем диспергируемости, легче формовать любым методом формования, известным специалисту, таким, например, как размешивание-экструзия, грануляция или метод капельного стекания, чем гель, имеющий низкий показатель диспергируемости.
Описание изобретения
Объектом настоящего изобретения является гель оксида алюминия, имеющий высокий показатель диспергируемости, в частности, показатель диспергируемости выше 80%, размер кристаллитов, рассчитанный по формуле Шеррера для дифракции рентгеновских лучей, в кристаллографических направлениях [020] и [120] составляющий соответственно от 0,5 до 10 нм и от 0,5 до 15 нм, а также содержание хлора от 0,001 до 2 вес.% и содержание натрия от 0,001 до 2 вес.%, причем весовые содержания выражены в расчете на полную массу геля оксида алюминия.
Во всем следующем тексте показатель диспергируемости определен как вес пептизированного геля оксида алюминия, который можно диспергировать центрифугированием в полипропиленовой трубке на 3500G в течение 3 мин.
Диспергируемость измеряют, диспергируя 10% бемита или геля оксида алюминия в водной суспензии, содержащей также 10% азотной кислоты от массы бемита. Затем суспензию центрифугируют на 6000 об/мин в течение 10 мин. Собранные осадки сушат при 100°C в течение ночи, а затем взвешивают.
Показатель диспергируемости, обозначенный ID, получают из следующего расчета: ID(%)=100% - масса сухих осадков (%).
Во всем следующем тексте дифракцию рентгеновских лучей на гелях оксида алюминия или бемита осуществляли на дифрактометре, используя классический метод порошков.
Формула Шеррера используется в дифракции рентгеновских лучей на порошках или поликристаллических образцах, она связывает ширину на полувысоте дифракционных пиков с размером кристаллитов. Она подробно описана в ссылке: J.I. Langford, A.J.C. Wilson Appl. Cryst. (1978). 11, 102-113 "Scherrer after sixty years: A survey and some new results in the determination of crystallite size".
Предпочтительно, гель оксида алюминия согласно изобретению имеет показатель диспергируемости от 80% до 100%, предпочтительно от 85% до 100%, очень предпочтительно от 88% до 100% и еще более предпочтительно от 90% до 100%.
Согласно изобретению, гель оксида алюминия или бемит в виде порошка согласно изобретению состоит из кристаллитов, размер которых, рассчитанный по формуле Шеррера для дифракции рентгеновских лучей, в кристаллографических направлениях [020] и [120] составляет соответственно от 0,5 до 10 нм и от 0,5 до 15 нм.
Предпочтительно, гель оксида алюминия согласно изобретению имеет размер кристаллитов в кристаллографическом направлении [020] от 0,5 до 2 нм и размер кристаллитов в кристаллографическом направлении [120] от 0,5 до 3 нм, очень предпочтительно от 0,5 до 1,5 нм и от 0,5 до 2,5 нм, соответственно.
Согласно изобретению, гель оксида алюминия, полученный в соответствии с изобретением, имеет содержание примесей, в частности, хлора, измеренное методом рентгеновской флуоресценции, в интервале от 0,001 до 2 вес.% и содержание натрия, измеренное методом ICP, или спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой, от 0,001 до 2 вес.%, причем весовые содержания выражены в расчете на полную массу геля оксида алюминия.
Предпочтительно, гель оксида алюминия, полученный согласно изобретению, имеет содержание хлора от 0,001 до 1 вес.%, предпочтительно от 0,001 до 0,70 вес.%, очень предпочтительно от 0,003 до 0,60 вес.% и более предпочтительно от 0,005 до 0,50 вес.%.
Предпочтительно, гель оксида алюминия, полученный согласно изобретению, имеет содержание натрия от 0,001 до 1 вес.%, предпочтительно от 0,001 до 0,80 вес.%, очень предпочтительно от 0,0015 до 0,60 вес.% и более предпочтительно от 0,002 до 0,050 вес.%.
Способ получения
Согласно изобретению, предлагаемый изобретением способ получения геля оксид алюминия включает, а предпочтительно состоит из единственной стадии a) осаждения, причем указанная стадия осаждения заключается в растворении кислотного предшественника алюминия, хлорида алюминия, в воде при температуре от 10°C до 90°C, чтобы pH раствора составлял от 0,5 до 5, в течение периода от 2 до 60 минут, затем в доведении pH до значения в интервале от 7,5 до 9,5 путем добавления в полученный раствор щелочного предшественника, гидроксида натрия, чтобы получить суспензию, при температуре от 5°C до 35°C, в течение периода от 5 минут до 5 часов; стадию b) фильтрации суспензии, полученной на выходе стадии a), чтобы получить осадок, причем указанный способ не включает стадии промывки осадка, полученного на выходе стадии b) фильтрации, и за указанной стадией фильтрации факультативно можно осуществить стадию сушки указанного осадка, чтобы получить порошок оксида алюминия, а за указанной стадией сушки факультативно можно провести стадию формования указанного порошка оксида алюминия, чтобы получить полуфабрикат, и указанный полуфабрикат, в свою очередь, при необходимости можно подвергнуть по меньшей мере одной стадии термической обработки.
Указанная стадия осаждения состоит в растворении особого кислотного предшественника алюминия, хлорида алюминия AlCl3, в воде при температуре от 10°C до 90°C, предпочтительно от 10°C до 80°C, предпочтительно от 10°C до 75°C и более предпочтительно от 15°C до 70°C. pH полученного раствора составляет от 0,5 до 5, предпочтительно от 1 до 4, предпочтительно от 1,5 до 3,5. Раствор продолжают перемешивать в течение периода от 2 до 60 минут, предпочтительно от 5 до 30 минут, предпочтительно от 5 до 10 минут.
Затем pH полученной суспензии доводят до так называемого pH окончания осаждения, составляющего от 7,5 до 9,5, предпочтительно от 7,5 до 9 и предпочтительно от 7,7 до 8,8, путем добавления особого щелочного предшественника, гидроксида натрия NaOH, при температуре в интервале от 5°C до 35°C, предпочтительно от 10°C до 30°C и предпочтительно от 10°C до 25°C, в течение периода от 5 минут до 5 часов, предпочтительно от 10 минут до 5 часов, предпочтительно от 15 минут до 2 часов.
Добавление NaOH позволяет осадить бемит и получить суспензию.
Предпочтительно, осаждение реализуют в отсутствие органических добавок.
Предпочтительно, осаждение геля оксида алюминия проводят при перемешивании.
Предпочтительно, способ согласно изобретению не включает дополнительной стадии осаждения и не включает позднейшей стадии соосаждения путем контакта в водной реакционной среде по меньшей мере одного щелочного предшественника и по меньшей мере одного кислотного предшественника, когда по меньшей мере один из щелочного или кислотного предшественников содержит алюминий.
Выбор конкретных предшественников в сочетании с выбранными условиями по температуре и pH позволяет получить гель оксида алюминия, имеющий меньший размер кристаллитов по сравнению с гелями оксида алюминия, полученными способами предшествующего уровня, в частности, гель оксида алюминия или бемита, состоящий из кристаллитов, размер которых, определенный по формуле Шеррера для дифракции рентгеновских лучей в кристаллографических направлениях [020] и [120], составляет соответственно от 0,5 до 10 нм и от 0,5 до 15 нм, предпочтительно составляет соответственно 0,5-2 нм и 0,5-3 нм и очень предпочтительно от 0,5 до 1,5 нм и от 0,5 до 2,5 нм, соответственно.
Согласно изобретению, предлагаемый способ получения геля оксида алюминия включает также стадию b) фильтрации суспензии, полученной на выходе стадии осаждения, с получением осадка.
Указанную стадию фильтрации осуществляют методами, известными специалисту.
Согласно изобретению, способ получения не включает стадии промывки осадка, полученного на выходе стадии b) фильтрации.
Гель оксида алюминия, полученный в результате стадии осаждения с последующей стадией b) фильтрации и без стадии промывки полученного осадка, затем предпочтительно можно высушить на стадии сушки указанного осадка, полученного на выходе стадии фильтрации, чтобы получить порошок, причем указанную стадию сушки предпочтительно проводят путем сушки при температуре больше или равной 100°C, или путем распыления, или любым другим способом сушки, известным специалисту.
В случае, когда указанную стадию сушки осуществляют путем сушки при температуре больше или равной 100°C, указанную стадию сушки можно с успехом реализовать в закрытой и вентилируемой сушильной печи. Предпочтительно, указанную стадию сушки проводят при температуре от 100°C до 300°C, очень предпочтительно при температуре от 120°C до 250°C.
В случае, когда указанную стадию сушки проводят путем распыления, осадок на фильтре, полученный на выходе стадии второго осаждения, после стадии фильтрации переводят в суспензию. Затем указанную суспензию распыляют с получением мелких капелек в цилиндрической вертикальной камере в контакте с потоком горячего воздуха, чтобы испарить воду, по принципу, хорошо известному специалисту. Полученный порошок увлекается с потоком тепла к циклону или рукавному фильтру, где воздух отделяется от порошка.
Предпочтительно, в случае, когда указанную стадию сушки проводят путем распыления, распыление реализуют в соответствии с методикой, описанной в публикации Asep Bayu Dani Nandiyanto, Kikuo Okuyama, Advanced Powder Technology, 22, 1-19, 2011.
Порошок, полученный на выходе факультативной стадии сушки, можно затем с успехом подвернуть формованию, чтобы получить полуфабрикат.
Под полуфабрикатом понимается формованный материал, не подвергавшийся стадии термической обработки.
Предпочтительно, указанную стадию формования можно реализовать путем размешивания-экструзии, грануляцией, методом oil drop (стекание или коагуляция капель), таблетированием.
Очень предпочтительно, указанную стадию формования осуществляют путем размешивания-экструзии или капельного стекания.
Полученный полуфабрикат, возможно формованный, затем можно факультативно подвергнуть стадии термической обработки при температуре в интервале от 500°C до 1000°C, предпочтительно в течение периода от 2 до 10 ч, в присутствии или в отсутствии потока воздуха, содержащего до 60 об.% влаги.
Предпочтительно, указанную термическую обработку проводят в присутствии потока воздуха, содержащего влагу.
Предпочтительно, указанную стадию термической обработки проводят при температуре от 540°C до 850°C.
Предпочтительно, указанную стадию термической обработки проводят в течение периода от 2 ч до 10 ч.
Указанная стадия термической обработки позволяет превратить бемит в конечный оксид алюминия.
Стадии термической обработки факультативно может предшествовать сушка при температуре от 50°C до 120°C любым способом, известным специалисту.
Способ согласно изобретению позволяет получать гель оксида алюминия, факультативно в виде порошка, имеющего размер кристаллитов меньше, чем у гелей оксида алюминия, полученных в соответствии с уровнем техники.
В частности, гель оксида алюминия или бемит, полученный в виде порошка согласно изобретению, состоит из кристаллитов, размер которых, рассчитанный по формуле Шеррера для дифракции рентгеновских лучей, в кристаллографических направлениях [020] и [120] составляет соответственно от 0,5 до 10 нм и от 0,5 до 15 нм, предпочтительно составляет соответственно от 0,5 до 2 нм и от 0,5 до 3 нм и очень предпочтительно от 0,5 до 1,5 нм и от 0,5 до 2,5 нм, соответственно.
Настоящее изобретение относится также к гелю оксида алюминия, получаемому способом получения согласно изобретению.
Далее изобретение иллюстрируется на примерах, которые никоим образом не имеют ограничительного характера.
Выход суспензии, получаемой на стадии a) осаждения, улучшается благодаря отсутствию стадии промывки, что способствует производительности способа согласно изобретению (экономия воды, и время синтеза бемита намного меньше, чем при обычных способах), а также внедрению способа в промышленном масштабе. Отсутствие промывки и, таким образом, значительное присутствие солей на поверхности кристаллитов бемита позволяет получать гель оксида алюминия, имеющий лучшую диспергируемость.
Примеры
Пример 1 (сравнительный, золь-гель)
Коммерческий порошок геля оксида алюминия Pural SB3 готовят способом золь-гель путем гидролиза-поликонденсации алкоксида алюминия.
Характеристики геля бемита Pural SB3 указаны в таблице 1.
Таблица 1. Характеристики Pural SB3
Содержание хлора, измеренное методом рентгеновской флуоресценции, и содержание натрия, измеренное методом ICP (спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой), ниже предела обнаружения этих методов измерения.
Полученный гель оксида алюминия имеет очень хороший показатель диспергируемости, но большой размер кристаллитов.
Пример 2 (сравнительный, высокая температура, без промывки)
Гель оксида алюминия готовят способом синтеза, не соответствующим изобретению тем, что осаждение геля оксида алюминия проводят при температуре выше 35°C.
Осаждение бемита AlOOH
В химическом стакане, охлаждаемом на ледяной бане, готовят раствор, содержащий 326 мл пермутированной воды и 135,6 г шестиводного хлорида алюминия (AlCl3), при температуре 55°C, в течение 5 минут, чтобы получить раствор с pH 0,5.
Затем при перемешивании магнитной мешалкой добавляют 67,5 г гидроксида натрия (NaOH) в течение 30 минут, чтобы подогнать pH. Величина pH, достигнутая в конце синтеза, равна 8. В продолжение всей стадии поддерживается температура 55°C. Затем твердую фазу фильтруют.
Из реакционной среды отбирают образец полученного осадка. Рентгенограмма осадка (фигура 1) показывает, что осадок, полученный в примере 2, представляет собой осадок бемита. Осадок бемита, полученный в примере 2, является высоко кристаллизованным.
Размер кристаллитов полученного бемита измеряли методом Шеррера.
Характеристики геля, полученного по примеру 2, приведены в таблице 2.
Таблица 2. Характеристики геля, полученного по примеру 2
Высокая температура осаждения привела к гелю оксида алюминия, имеющему большой размер кристаллитов и посредственный показатель диспергируемости.
Пример 3 (сравнительный, повышенный pH, без промывки)
Гель оксида алюминия готовят способом синтеза, не соответствующим изобретению тем, что pH окончания осаждения геля оксида алюминия составляет более 9,5.
Осаждение бемита AlOOH
В химическом стакане, охлаждаемом на ледяной бане, готовят раствор, содержащий 326 мл пермутированной воды и 135,6 г шестиводного хлорида алюминия (AlCl3), при температуре 20°C, в течение 5 минут, чтобы получить раствор с pH 0,5.
Затем при перемешивании магнитной мешалкой добавляют 67,5 г гидроксида натрия (NaOH) в течение 30 минут, чтобы подогнать pH. Величина pH, достигнутая в конце синтеза, равна 10,5. В продолжение всей стадии поддерживается температура 20°C. Затем твердую фазу фильтруют.
Из реакционной среды отбирают образец полученного осадка. Рентгенограмма осадка (фигура 2) показывает, что осадок, полученный в примере 3, представляет собой осадок бемита. Осадок бемита, полученный в примере 3, является высоко кристаллизованным.
Характеристики геля, полученного по примеру 3, приведены в таблице 3.
Таблица 3. Характеристики геля, полученного по примеру 3
Повышенный pH при осаждении привел к большому размеру кристаллитов, и полученный гель имеет посредственный показатель диспергируемости.
Пример 4 (сравнительный: pH и T согласно изобретению, но с глубокой промывкой)
Гель оксида алюминия готовят способом синтеза, не соответствующим изобретению тем, что после стадии фильтрации проводят промывку осадка.
Осаждение бемита AlOOH
В химическом стакане, охлаждаемом на ледяной бане, готовят раствор, содержащий 326 мл пермутированной воды и 135,6 г шестиводного хлорида алюминия (AlCl3), при температуре 25°C, в течение 5 минут, чтобы получить раствор с pH 0,5.
Затем при перемешивании магнитной мешалкой добавляют 67,5 г гидроксида натрия (NaOH) в течение 30 минут, чтобы подогнать pH. Величина pH, достигнутая в конце синтеза, равна 8. В продолжение всей стадии поддерживается температура 20°C. Затем твердую фвзу фильтруют, после чего промывают 3 л воды деминерализованной воды.
Из реакционной среды отбирают образец полученного осадка. Рентгенограмма осадка (фигура 3) показывает, что осадок, полученный в примере 4, представляет собой осадок бемита. Полученный осадок бемита является плохо кристаллизованным.
Характеристики геля, полученного по примеру 4, приведены в таблице 4.
Таблица 4. Характеристики геля, полученного по примеру 4
Размер кристаллитов является значительным, и полученный гель имеет посредственный показатель диспергируемости из-за интенсивной промывки осадка, полученного на выходе стадии осаждения.
Пример 5 (согласно изобретению, pH и T по изобретению и без промывки)
Гель оксида алюминия готовят способом синтеза согласно изобретению.
Осаждение бемита AlOOH
В химическом стакане, охлаждаемом на ледяной бане, готовят раствор, содержащий 326 мл пермутированной воды и 135,6 г шестиводного хлорида алюминия (AlCl3), при температуре 25°C, в течение 5 минут, чтобы получить раствор с pH 0,5.
Затем при перемешивании магнитной мешалкой добавляют 67,5 г гидроксида натрия (NaOH) в течение 30 минут, чтобы подогнать pH. Величина pH, достигнутая в конце синтеза, равна 8. В продолжение всей стадии осаждения поддерживается температура 20°C. Затем осадок фильтруют, но никакой промывки после этой стадии не проводят.
Из реакционной среды отбирают образец полученного осадка. Рентгенограмма осадка (фигура 4) показывает, что осадок, полученный в примере 5, представляет собой осадок бемита. Осадок бемита, полученный в примере 5, является плохо кристаллизованным.
Характеристики геля, полученного по примеру 5, указаны в таблице 5.
Таблица 5. Характеристики геля, полученного по примеру 5
Предлагаемый изобретением способ получения, позволяющий получить на 100% диспергируемый гель, является также менее дорогим, чем классические способы получения оксида алюминия предшествующего уровня, такие, например, как получение способом типа золь-гель (Pural SB3 из примера 1). Кроме того, размер кристаллитов меньше, чем получается при любом другом варианте получения гелей оксида алюминия, известном из литературы.
Изобретение относится к способу получения геля оксида алюминия. Полученный в результате гель оксида алюминия затем можно формовать в виде шариков и использовать в качестве подложки катализатора в процессах олигомеризации или каталитического риформинга, а также в качестве адсорбента. Гель оксида алюминия получают единственной стадией осаждения, причем указанная стадия осаждения состоит в растворении кислотного предшественника алюминия, хлорида алюминия, в воде при температуре от 10 до 90°C, чтобы pH раствора составлял от 0,5 до 5, в течение периода от 2 до 60 мин, затем проводится корректировка pH до значения pH в интервале от 7,5 до 9,5 путем добавления в полученный раствор щелочного предшественника, гидроксида натрия, чтобы получить суспензию, при температуре от 5 до 35°C, в течение периода от 5 мин до 5 ч, с последующей стадией фильтрации, причем указанный способ не включает стадии промывки. Изобретение позволяет получать гель оксида алюминия, имеющий повышенный показатель диспергируемости, выше 80%, пониженный размер кристаллитов от 0,5 до 15 нм с содержанием хлора от 0,001 до 2 вес.% и содержанием натрия от 0,001 до 2 вес.%, причем весовые содержания выражены в расчете на полную массу геля оксида алюминия. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил., 5 табл., 5 пр.
1. Гель оксида алюминия, имеющий показатель диспергируемости выше 80%, размер кристаллитов, рассчитанный по формуле Шеррера для дифракции рентгеновских лучей в кристаллографических направлениях [020] и [120], составляющий значение между 0,5 и 10 нм и между 0,5 и 15 нм, а также содержание хлора от 0,001 до 2 вес.% и содержание натрия от 0,001 до 2 вес.%, причем весовые содержания выражены в расчете на полную массу геля оксида алюминия.
2. Гель оксида алюминия по п. 1, имеющий показатель диспергируемости от 85% до 100%.
3. Гель оксида алюминия по п. 2, имеющий показатель диспергируемости от 88% до 100%.
4. Способ получения геля оксида алюминия по одному из пп. 1-3 за одну стадию a) осаждения, причем указанная стадия осаждения состоит в растворении кислотного предшественника алюминия, хлорида алюминия, в воде, при температуре от 10°C до 90°C, чтобы pH раствора составил от 0,5 до 5, в течение периода от 2 до 60 мин, затем в корректировке pH до значения в интервале от 7,5 до 9,5 путем добавления в полученный раствор щелочного предшественника, гидроксида натрия, чтобы получить суспензию, при температуре от 5°C до 35°C, в течение периода от 5 мин до 5 ч, с последующей стадией b) фильтрации суспензии, полученной на выходе стадии a), причем указанный способ не включает стадии промывки осадка, полученного на выходе стадии b) фильтрации.
5. Способ по п. 4, причем растворение кислотного предшественника алюминия, хлорида алюминия AlCl3, в воде, проводят при температуре от 10°C до 75°C.
6. Способ по одному из пп. 4 или 5, причем pH раствора хлорида алюминия AlCl3 в воде составляет от 1 до 4.
7. Способ по одному из пп. 4-6, причем корректировку pH осуществляют при температуре от 10°C до 30°C.
8. Способ по п. 7, причем корректировку pH осуществляют при температуре между 10°C и 25°C.
9. Способ по одному из пп. 4-8, причем корректировку pH осуществляют до значения pH в интервале между 7,7 и 8,8.
10. Способ по одному из пп. 4-9, причем способ получения дополнительно включает стадию сушки фильтрованной суспензии, полученной на выходе стадии осаждения, чтобы получить порошок, причем указанную стадию сушки осуществляют путем сушки при температуре больше или равной 100°C или путем распыления.
11. Способ по п. 10, причем способ получения дополнительно включает стадию формования полученного порошка, чтобы получить полуфабрикат.
12. Способ по п. 11, причем стадию формования реализуют путем размешивания-экструзии или способом стекания капель.
13. Способ по одному из пп. 11 или 12, причем формованный полуфабрикат можно подвергнуть позднее стадии термообработки при температуре между 500°C и 1000°C в течение периода между 2 и 10 ч, в присутствии или отсутствии потока воздуха, содержащего до 60 об.% влаги.
| WO 2015189203 A1, 17.12.2015 | |||
| Способ получения адсорбента на основе оксида алюминия | 1990 |
|
SU1738326A1 |
| СПОСОБ УСТАНОВЛЕНИЯ ЛОКАЛИЗАЦИИ МЕСТА УДАРА ТУПОГО ТВЕРДОГО ПРЕДМЕТА НА КОСТИ | 1996 |
|
RU2123804C1 |
| TAICHI SATO, Preparation of Gelatinous Aluminium Hydroxide, "Z | |||
| anorg | |||
| allg | |||
| Chem.", 1972, 391, 69-78. | |||
