Способ получения носителя сорбента или катализатора

 

Использование: в области сорбционных и каталитических процессов различного назначения. Сущность: предложен способ получения носителя на основе Al₂O₃, включающий размол глинозема и его смешение с модифицирующими добавками, формование гранул методом горячего литья под давлением и одностадийный высокотемпературный обжиг. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к получению сорбентов и может быть использовано для получения пористых сорбентов на основе оксидов металлов, и, в частности пористого оксида алюминия, используемого в качестве носителя сорбента и/или катализатора.

Известен способ получения пористого носителя, включающий смешение гидроксида алюминия, диоксида титана и порошкообразного графита, измельчение шихты в шаровой мельнице, добавление раствора декстрина или крахмала, уплотнение шихты, формование гранул в виде колец Рашига и прокаливание их при температуре 1200^oС (Авторское свидетельство СССР N 412928, 1974).

Недостатком способа является нестабильность технологических параметров процесса.

Для стабилизации параметров процесса предложен способ получения носителя путем размола глинозема, содержащего 15-25% альфа Al₂О₃, 50-83% низкотемпературной фазы Al₂O₃ и 1-34% переходной фазы Al₂O₃, смешение размолотого глинозема с раствором азотной кислоты до получения пластической массы, формирование массы в гранулы, их сушку и прокаливание в две стадии при 500^oС и при 1400^oС (Патент RU N 2000136, 1993).

Недостатком способа является его сложность, а также снижение прочности целевого продукта при незначительных отклонениях от регламента.

Известен способ получения высокопрочного носителя на основе оксида алюминия, имеющего поры со средним диаметром 5-100 мм с узким распределением пор по размеру, включающий смешение порошкообразного оксида алюминия и пептизатора, добавление к смеси сульфоновой смолы, вымешивание пасты, формование, сушку и прокаливание в две стадии при 600^oС. (Патент RU N 5217900, 1993).

Недостатком данного способа является пониженная термостойкость целевого продукта.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения шарикового носителя, включающий размол глинозема в шаровой мельнице, его смешение с модифицирующими добавками (SiO₂, CaO, MgO, B₂O₃), добавление азотной кислоты, формовку носителя экструзией, сушку, виброобработку, шлифовку, термообработку при 1200^oС. (Авторское свидетельство SU N 390818, 1973).

Недостатком данного способа является низкая прочность и нестабильность работы носителя при высоких температурах его эксплуатации, а также высокие потери сырья.

Задачей изобретения является разработка простого, высокопроизводительного способа изготовления носителя с получением продукта, отличающегося стабильной работой при высоких температурах.

Поставленная задача решается описываемым способом получения носителя для сорбентов или катализаторов, включающим одновременный размол глинозема и его смешение с модифицирующими добавками элементов II-III-IV групп периодической системы в шаровой мельнице, формование носителя горячим литьем под давлением при добавлении в полученную смесь парафина, воска и олеиновой кислоты и обжиг формованного носителя при 1450-1580^oС в течение 6-8 ч в присутствии адсорбента парафина, в частности, в качестве адсорбента парафина рекомендован технический углерод при массовом отношении углерод:носитель, равном 1:2.

Поставленная задача решается также тем, что в качестве модифицирующих добавок преимущественно используют карбонат кальция, борную кислоту и гидрид титана,взятых в количествах: 12-13 мас. 0,7-0,9 мас. и 0,5-1,5 мас. соответственно.

На стадии формования предпочтительно добавлять парафин в количестве 29-35 мас. воск и олеиновую кислоту в количествах 0,5-1,0 мас. при этом производить формование при избыточном давлении 0,2-0,4 МПа и температуре 70-75^oС.

Размол и смешение в шаровой мельнице предпочтительно производить в течение 2-2,5 ч.

Пример. Технический глинозем, представляющий собой конгламерат кристалликов гамма Аl₂O₃ и альфа Al₂O₃, объединяют в сферолиты размером 40-70 мкм, смешивают и размалывают в шаровой мельнице с добавками мела (СаСО₃), взятого в количестве 13 мас. борной кислоты, взятой в количестве 0,8 мас. и гидрида титана, взятого в количестве 1 мас. Смешение и помол ведут уралитовыми шарами в отношении 1:1 в течение 2 ч.

В результате помола резко уменьшается количество крупных сферолитов и возрастает количество средних фракций (5-10 мкм).

Далее готовится литейный шликер путем введения связки, содержащей 30% парафина, 1% воска, 1% олеиновой кислоты. Горячий шликер при 70-75^oС нагнетают в форму под избыточным давлением 0,2-0,4 МПа. Время заливки и затвердевания отливки 10-25 с. Отлитые заготовки носителя поступают на обжиг вместе с адсорбентом техническим углеродом, взятым в количестве 1:2 по отношению к носителю, и проводят обжиг при 1500^oС в течение 7 ч. При таком температурном режиме (1450-1580^oС) происходит удаление технологической связки и прокалка носителя, сопровождающиеся уплотнением и упрочнением обжигаемого материала и изменением его пористости.

Увеличение температуры обжига более 1580^oС снижает его пористость и водопоглощение, несмотря на возможное увеличение прочности носителя, а снижение температуры ниже 1450^oС приводит к снижению прочности.

Результаты испытаний носителя при различных составах исходных шихт приведены в таблице.

Предлагаемый способ является высокопроизводительным. Изготовлена опытно-промышленная партия, обеспечена производительность 600 кг/сут носителя.

Целевой продукт высокопористый материал на основе Al₂O₃ может использоваться в качестве адсорбента, носителя, сорбента и/или катализатора, фильтрующего материала.

Формула изобретения

1. Способ получения носителя для сорбентов или катализаторов, включающий размол глинозема в шаровой мельнице, его смешение с модифицирующими добавками элементов II-III-IV групп Периодической системы, формование носителя и его обжиг, отличающийся тем, что размол глинозема и его смешение с добавками ведут одновременно в шаровой мельнице, формование ведут при добавлении в смесь парафина, воска и олеиновой кислоты горячим литьем под давлением, а обжиг производят при температуре 1450 1580^oС в течение 6 8 ч в присутствии адсорбента парафина.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве модифицирующих добавок используют карбонат кальция, борную кислоту и гидрид титана, в количествах 12 13 мас. 0,7 0,9 мас. и 0,5 1,5 мас. соответственно.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии формовании в смесь добавляют парафин в количестве 29 35 мас. воск в количестве 0,5 1,0 мас. и олеиновую кислоту в количестве 0,5 1,0 мас. и формование ведут при избыточном давлении 0,2 0,4 МПа и температуре 70 75^oС.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве адсорбента парафина используют технический углерод при массовом отношении углерод носитель, равном 1 2.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что размол и смешение в шаровой мельнице производят в течение 2 2,5 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1