Способ получения носителя для сорбентов и катализаторов

 

использование: в области получения сорбентов и катализаторов, используемых в различных процессах. Сущность изобретения: технический глинозем размалывают и смешивают с модифицирующими добавками элементов II - III - IY групп Периодической системы, смесь пептизируют, вводят связующее и пластификатор, проводят формование и полученные заготовки обжигают при 1450 - 1580^oС. Способ обеспечивает получение носителя с высокой прочностью и развитой поверхностью. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано для получения сорбентов на основе оксида алюминия и приготовления носителей сорбентов и катализаторов.

Известен способ получения носителя на основе оксида алюминия путем смешения гидроокиси алюминия с двуокисью титана и графитом и помола смеси в шаровой мельнице, добавления раствора декстрина, таблетирования смеси в виде колец Рашига и прокаливания при 1250^oС в течение 10 ч (Авт.св. СССР N 412928, 1974).

Полученный носитель обладает недостаточной пористостью.

Для получения высокопористых носителей предложен способ получения составов на основе окиси алюминия и/или кремния, модифицированных гидридом магния, бария или циркония в форме геля, для чего безводный гель оксида алюминия приводят в контакт с вышеуказанными добавками, диспергированными в органической жидкости, после чего гель сушат для удаления органической жидкости. (Заявка ЕР N 0122644, 1984).

Полученный носитель обладает высокой пористостью, однако для него характерна низкая термостабильность и прочность.

Известен способ получения высокопрочных подложек из оксида алюминия, согласно которому смешивают порошкообразный оксид алюминия и пептизатор до получения однородной свободно текущей массы, в которую добавляют сульфоновую смолу, повторно вымешивают и прокаливают в несколько этапов. (Патент США N 5217940, 1993).

Полученный известными способами носитель имеет поры со средним диаметром 5-100 нм, характеризуется узким распределением пор по размеру и относительно высокой прочностью. Однако он требует точного соблюдения режима тепловой обработки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения носителя, включающий размол глинозема в шаровой мельнице в течение 24-36 ч, смешивание с доломитом, имеющим в составе Са, Мg, Si, B, пептизацию шихты азотной кислотой, экструзию в "колбаски", подсушку, размол, шлифовку, сушку, повторную шлифовку до получения шарообразных гранул, прокаливание при 1200^oС в течение 4 ч со скоростью подъема температуры 300^oС и охлаждение со скоростью 150-200^oС/ч. (Авт.св. СССР N 390818, 1973).

Известный способ отличает сложность и большая продолжительность технологического процесса.

Задачей изобретения является разработка способа получения носителя, обладающего высокой прочностью, развитой поверхностью, устойчивого к воздействиям реакционной среды и термическим ударам.

Поставленная задача решается описываемым способом получения носителя для сорбентов и катализаторов, включающем размол и смешение глинозема с модифицирующими добавками элементов II-III-IV групп периодической системы, проводимые в шаровой мельнице, пептизацию шихты азотной кислотой, формование носителя экструзией путем протяжки через фильеру смеси пептизированной шихты со связующим водным раствором метилцеллюллозы и пластификатором глицерином и обжиг носителя при 1450-1580^oС в течение 6-8 ч.

Предпочтительно использование в качестве модифицирующих добавок карбоната кальция 12-13 мас. борной кислоты 0,7-0,9 мас. и гидрида титана 0,5-1,5 мас.

При формовании предпочтительно протягивать через фильеру смесь следующего состава, мас. 4-6%-ный водный раствор метилцеллюлозы 16,7-22,8; глицерин 0,7-0,9; глинозем с модифицирующими добавками остальное.

Рекомендовано одновременно проводить размол и смешение глинозема с добавками в течение 2-2,5 ч в шаровой мельнице.

При соблюдении вышеуказанной совокупности признаков удается добиться проведения стабильного технологического процесса с обеспечением получения носителя с развитой поверхностью, насыпной плотностью 1±0,2 т/м³, механической прочностью не менее 500 кг/м², пористостью не менее 40% водопоглощением не менее 22% Обеспечена производительность 600 кг носителя в сутки.

Пример. Технический глинозем загружают в шаровую мельницу, туда же загружают карбонат кальция из расчета 12,5 мас. борную кислоту 0,8 мас. и гидрида титана 1 мас. Проводят смешение и помол компонентов уралитовыми шарами в соотношении 1:1.

После 2 ч работы шаровой мельницы удельная поверхность получаемой шихты составила 6500 см²/г.

К получаемой шихте при перемешивании добавляют 30%-ную азотную кислоту в количестве, необходимом для пептизации шихты.

В приготовленную таким образом шихту вводят 4-6%-ный водный раствор метилцеллюлозы в количестве 20 мас. и глицерин в количестве 0,8 мас.

Для оформления формованной заготовки разработана и изготовлена оснастка фильера. После протяжки через фильеру шихты получена заготовка носителя в виде цилиндрической трубки. После подсушки при температуре 40^oС в течение 1 ч заготовку режут алмазными кругами.

Далее образцы носителя обжигают в газовой высокотемпературной печи вагонеточного типа при 1550^oС в течение 7 ч.

Получен носитель с пористостью 53,7% водопоглощением 21,8% механической прочностью 100 кг/см².

Аналогичным образом были получены образцы носителя на основе Al₂O₃ с другими модифицирующими добавками II-III-IV групп, в том числе с углеродом и цирконием.

Испытанные добавки также снижают температуру спекания технического глинозема до 1500-1580^oС, увеличивают механическую прочностью носителя, обеспечивая при этом заданную пористость и водопоглощение.

Увеличение температуры спекания выше 1580^oС при выдержке более 8 ч несмотря на увеличение механической прочности, снижает пористость и водопоглощение носителя и поэтому недопустимо. Оптимальное количество модифицирующих добавок подобрано опытным путем.

Описанный способ прост в исполнении и обеспечивает высокую производительность процесса.

Формула изобретения

1. Способ получения носителя для сорбентов и катализаторов, включающий размол глинозема в шаровой мельнице и его смешение с модифицирующими добавками элементов II-III-IV групп Периодической системы, пептизацию полученной шихты азотной кислотой, формование носителя экструзией и его обжиг, отличающийся тем, что экструзию проводят путем протяжки через фильеру смеси пептизированной шихты со связующим и пластификатором, при этом в качестве связующего используют водный раствор метилцеллюлозы, в качестве пластификатора глицерин, а обжиг проводят при температуре 1450 1580^oС в течение 6 8 ч.

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

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что экструзии подвергают смесь состава, мас.

4-6%-ный Водный раствор метилцеллюлозы 16,7 22,8 Глицерин 0,7 0,9 Глинозем с модифицирующими добавками Остальное 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что размол глинозема и его смешение с модифицирующими добавками в шаровой мельнице проводят одновременно в течение 2,0 2,5 ч.