Способ получения порошкообразного гидроксида алюминия

 

Изобретение относится к способам получения катализаторов, адсорбентов и их компонентов на основе гидроксида алюминия. Способ получения порошкообразного гидроксида алюминия включает термообработку гиббсита и распылительную сушку. Термообработку гиббсита ведут в токе воздуха при 350-550°С. После термообработки гиббсита осуществляют отмывку получаемого продукта от натрия и последующую пластификацию суспензии с концентрацией твердого продукта термообработки 8-15 мас. % и рН 1-4 с подъемом температуры суспензии на стадии пластификации от 50 до 130-200^oС со скоростью 10-25°С/ч в течение 6-15 ч. Значение рН суспензии, направляемой на распылительную сушку, варьируют в интервале 4-10. Изобретение позволяет повысить качество продукта. 1 табл.

Изобретение относится к нефтепереработке, нефтехимии и химии, в частности к способам получения носителей, катализаторов, адсорбентов и их компонентов на основе гидроксида алюминия.

Известен способ получения аморфной гидроокиси алюминия термообработкой гиббсита [Авт. св. СССР N 517564 C 01 F 7/30]. Получаемый с использованием этого способа продукт не может быть напрямую использован для изготовления катализаторов нефтепереработки и является исходным материалом для последующей переработки с целью получения гидроксида алюминия моногидратной (псевдобемитной) структуры, используемой в производстве катализаторов нефтепереработки.

Переработка продукта термообработки гиббсита, с целью получения порошкообразного моногидроксида алюминия псевдобемитной структуры, включает в себя отмывку от примесей натрия и гидротермальную обработку.

Известен способ очистки гиббсита от натрия, включающий измельчение и промывку гиббсита. Промывку гиббсита от натрия осуществляют в дезинтеграторе, одновременно измельчая до размера частиц менее 10 мкм в количестве 50-100 мас.% [Пат. РФ N 17838744 C 01 F 7/46, оп. 24.06.93]. Недостатком данного способа является использование дополнительного оборудования (дезинтегратора), что приводит к удорожанию процесса.

Известен способ получения активной окиси алюминия, включающий в себя промывку малогидратированных окисных соединений алюминия с последующей пластификацией путем обработки минеральной кислотой [Авт. св. СССР N 1133830 C 01 F 7/02, оп. 30.08.94, бюл. N 16]. Недостатком указанного способа является использование дополнительных химических соединений, что приводит к увеличению стоимости конечного продукта.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения порошкообразного гидроксида алюминия, включающий термообработку гиббсита и распылительную сушку [SU 1721990, оп. 19.06.95]. Недостатком данного способа является сложная энергозатратная технология. Кроме того, качество получаемого продукта не позволяет использовать его для приготовления современных высокоэффективных носителей катализаторов, адсорбентов и их компонентов. В частности, синтезированный из гидроксида алюминия, полученного по указанному выше способу, алюмооксидный носитель характеризуется величиной водопоглощения не более 35%, что не позволяет использовать такой носитель при производстве катализаторов методом пропитки, а именно такие катализаторы являются высокоэффективными в современных процессах нефтепереработки.

Целью настоящего изобретения является упрощение процесса и повышение качества получаемого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что порошкообразный гидроксид алюминия получают способом, включающим термообработку гиббсита и распылительную сушку, при условии, что термообработку гиббсита ведут в токе воздуха при 350-550^oC, после термообработки гиббсита осуществляют отмывку получаемого продукта от натрия и последующую пластификацию суспензии с концентрацией твердого продукта термообработки 8-15 мас.% и pH 1-4 с подъемом температуры суспензии на стадии пластификации от 50 до 130-200^oC со скоростью 10-25^oC/ч в течение 6-15 ч, значение pH суспензии, направляемой на распылительную сушку, варьируют в интервале 4-10.

Отличительным признаком предполагаемого изобретения является то, что термообработку гиббсита ведут в токе воздуха при температуре 350-550^oC, после термообработки гиббсита осуществляют отмывку получаемого продукта от натрия и последующую пластификацию суспензии с концентрацией твердого продукта термообработки 8-15 мас.% и pH 1-4 с подъемом температуры суспензии на стадии пластификации от 50^oC до 130-200^oC со скоростью 10-25^oC/ч в течение 6-15 ч, значение pH суспензии, направляемой на распылительную сушку, варьируют в интервале 4-10.

Совокупность операций, включающих проведение процесса пластификации суспензии с концентрацией твердого продукта 8-15 мас.% и значении pH 1-4 при условии, что подъем температуры суспензии на стадии пластификации от 50 до 130-200^oC осуществляется со скоростью 10-25^oC/ч, продолжительность пластификации ограничивается временем в течение 6-15 ч, значение pH массы, направляемой на распылительную сушку, варьируется в интервале 4-10, позволяет использовать на стадии пластификации исходный продукт с размерами частиц до 100 мкм, что значительно понижает затратность процесса.

Условие подъема температуры на стадии пластификации в интервале температур от 50 до 130-200^oC со скоростью 10-25^oC/ч позволяет поддерживать давление в аппарате в оптимальных пределах (не выше 1,0 МПа). Подъем температуры со скоростью выше 25^oC/ч приводит к резкому повышению давления в аппарате, что может вызвать аварийную ситуацию. Подъем температуры со скоростью ниже 10^oC/ч резко снижает производительность процесса.

Проведение процесса пластификации в кислой среде (значение pH 1-4) позволяет получить стабильный псевдозоль, что является необходимым условием для приготовления устойчивой суспензии, пригодной для распылительной сушки. Варьирование величиной pH массы псевдозоля в интервале pH 4-10 дает возможность получать порошки разных типов (с разной удельной поверхностью).

Таким образом, предлагаемое изобретение отвечает критериям "новизна" и "существенное отличие".

Ниже приведены примеры экспериментальной проверки предлагаемого способа на 4 образцах, 2 из которых показывают оптимальные результаты.

Гиббсит или технический тригидрат алюминия (ТУ 48-5-128-79) переводят в мелкодисперсный порошок с размером частиц до 100 мкм путем его термохимической активации в термоактиваторе при 350-550^oC. При этом в термоактиваторе за время прохождения частиц в течение 1-5 с происходит быстрое разложение гиббсита с образованием рентгеноаморфного продукта. Полученный продукт направляется в аппарат (автоклав), в котором проводятся последовательно операции его отмывки от натрия и пластификация. Примеси натрия, находящиеся в полученном аморфизованном продукте, отмываются химочищенной водой в автоклаве при 40-60^oC и значениях pH 6,5-7. Массовое соотношение твердого жидкого поддерживается 1:3 - 1:5. Продолжительность репульпации 2 ч. По истечении 2 ч производится декантация воды, к отмытой массе добавляются свежая порция химочищенной воды для получения суспензии с концентрацией 8-15 мас.% (оксида алюминия) и азотная кислота до значения pH 1-4.

Автоклав герметизируется, включается перемешивание и содержимое автоклава при перемешивании нагревается до 50^oC. После достижения в автоклаве температуры 50^oC скорость ее подъема контролируется и поддерживается 10-25^oC/ч. Подъем температуры с указанной скоростью ведется до 130-200^oC. Процесс пластификации при этой температуре продолжается в течение 6-15 ч. При этом давление в автоклаве достигает 0,4-1,0 МПа. По окончании автоклавирования получается стабильный псевдозоль, значение pH которого составляет 4-5. В зависимости от требований к качеству конечного продукта (удельная поверхность) pH массы изменяется в интервале 4-10 путем добавления аммиачной воды. Полученная масса репульпируется химочищенной водой до получения однородной суспензии с содержанием 5-20 мас.% сухого вещества. Суспензию подают на распылительную сушку в аппарат с прямотоком распыляемой суспензии и горячего воздуха или дымовых газов. Распыление ведут при температуре на выходе 100 - 150^oC.

Пример 1. 200 г продукта термохимической активации гиббсита загружается в автоклав и смешивается с 600 мл химочищенной воды при температуру 50^oC, значение pH смеси 6. Репульпация продолжается в течение 2 ч. По истечении 2 ч производится декантация воды. К отмытой массе добавляются свежая порция химочищенной воды в количестве 2300 мл (для получения суспензии с концентрацией 8 мас.%) и азотная кислота до значения pH 1. Автоклав герметизируется и его содержимое при перемешивании нагревается до 50^oC. После достижения в автоклаве температуры 50^oC скорость ее подъема контролируется и поддерживается равной 10^oC/ч. С указанной скоростью подъем ведется до 130^oC. Процесс пластификации при этой температуре продолжается в течение 15 ч. При этом давление в автоклаве достигает 0,4 МПа. По окончании автоклавирования получается стабильный псевдозоль, имеющий pH 4. Путем добавления аммиачной воды показатель кислотности стабильного псевдозоля доводится до значения pH 10. Полученная масса репульпируется водой до получения однородной суспензии с содержанием 5 мас.% сухого вещества. Суспензия подается на распылительную сушку в аппарат с прямотоком распыляемой суспензии и горячего воздуха или дымовых газов. Распыление ведется при температуре на выходе 100 - 150^oC.

Полученный порошок загружают в смеситель, оборудованный валами с Z-образными лопастями, и добавляют туда техническую воду в количестве, необходимом для получения массы c 48-58 мас.%. Содержимое смесителя перемешивают в течение 40 минут. Полученную массу формуют экструзией через матрицу с отверстием с диаметром 5 мм, экструдаты сушат при 120^oC в течение 8 ч и прокаливают при 550^oC в течение 8 ч.

Сопоставительные данные по условиям приготовления и свойствам полученного порошка гидроксида алюминия по предлагаемому способу и способу по прототипу (пример 5) приведены в таблице. Как видно из представленных данных, порошок гидроксида алюминия, полученный по предлагаемому способу, имеет более высокое содержание целевой моногидратной фазы, а гранулированный из полученного порошка оксид алюминия имеет высокую удельную поверхность и механическую прочность (примеры 1-2) по сравнению с прототипом (пример 5). Выход за пределы заявляемого технического решения (примеры 3-4) не позволяет достичь желаемого результата.

Таким образом, описываемый способ по сравнению со способом-прототипом позволяет повысить удельную поверхность оксида алюминия гранулированного до 280-320 против 260 м²/г, прочность до 2,2 - 2,5 кг/мм² против 1,6 кг/мм². Кроме того, предлагаемый способ позволяет упростить технологию получения порошка гидроксида алюминия за счет исключения из цепочки аппаратурного оформления дезинтегратора и емкости, в которой проводится предварительная отмывка аморфизованного продукта от натрия.

Формула изобретения

Способ получения порошкообразного гидроксида алюминия, включающий термообработку гиббсита и распылительную сушку, отличающийся тем, что термообработку гиббсита ведут в токе воздуха при 350-550°С, после термообработки гиббсита осуществляют отмывку получаемого продукта от натрия и последующую пластификацию суспензии с концентрацией твердого продукта термообработки 8-15 мас.% и pH 1-4 с подъемом температуры суспензии на стадии пластификации от 50°С до 130-200°С со скоростью 10-25°С/ч в течение 6-15 ч, значение pH суспензии, направляемой на распылительную сушку, варьируют в интервале 4-10.

РИСУНКИ

Рисунок 1