拟薄水铝石
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氢氧化铝和拟薄水铝石的区别
氢氧化铝化学式Al(OH)3,氢氧化铝用途分工业级和医药级。
氢氧化铝,是铝的氢氧化物。
氢氧化铝既能与酸反应生成盐和水又能与强碱反应生成盐和水,因此也是一种两性氢氧化物。
化学式Al(OH)3,是铝的氢氧化物。
由于又显一定的酸性,所以又可称之为铝酸(H3AlO3)。
但实际与碱反应时生成的是四羟基合铝酸盐([Al(OH)4]-)。
因此通常在把它视作一水合偏铝酸(HAlO2·H2O)外观与性状:白色非晶形的粉末,密度:2.40,熔点:300℃,水溶解性:难溶,抗酸作用慢、持久、较强,有收敛作用,有粘膜保护作用,导致便秘,不产生CO2(二氧化碳),无酸反跳,无碱血症。
拟薄水铝石无毒、无味、无臭,外观与性状白色胶体状(湿品)或粉末(干品),晶相纯度高、胶溶性能好,粘结性强。
拟薄水铝石(α′-AlOOH),也称假一水软铝石,是一类颗粒细小、结晶不完整、具有薄的褶皱片层的一种氢氧化铝,其含水态为触变性凝胶,具有比表面高、孔容大等特点,其含水态为触变性凝胶。
拟薄水铝石可用作生产催化剂载体、活性氧化铝的原料,也用作分子筛、硅酸盐耐火材料制品等的成型粘结剂及酒精脱水制乙烯和环氧乙烷的催化剂等;于400- 700℃间焙烧的产物γ-Al2O3广泛用作催化剂载体、催化剂和吸附剂等;于1 100- 1 200℃间煅烧可得纳米级α- Al2O3,
广泛用作涂料添加剂、高档陶瓷、石油化工的高效催化剂、亚微米/纳米级研磨材料和抛光材料、化妆品填料和无机膜材料等,是一类具有广阔发展前途的新型材料。
拟薄水铝石的特性:
拟薄水铝石是一种无毒、无味、无臭的白色胶状(湿品)或粉状(干品)产品,粒度小,孔
容高,比表面积大,胶溶性能好,晶相纯度高,具有触变凝胶的特点,极易溶于强酸、强碱,干粉暴露在空气中有吸湿现象。
拟薄水铝石主要应用形式:
1.用作石油化工及炼制催化剂行业的粘结剂及分子筛合成的铝源
拟薄水铝石主要用作催化裂化催化剂作粘结剂。
拟薄水铝石作粘结剂除能提高催化剂强度外,还可以调节催化剂孔径分布,提高催化剂热和水热稳定性,调节催化剂酸性活性中心密度,
提高催化活性。
2.用作催化剂载体
拟薄水铝石广泛用于化工、炼油及石油化工各类反应做催化剂载体,其典型例子如加氢精制
催化剂载体,重整催化剂载体,甲烷化催化剂载体等。
拟薄水铝石经脱水后成为γ-氧化铝也
可作为催化剂使用。
常见的拟薄水铝石生产方法拟薄水铝石的制备过程主要包括中和或水解成胶,再进行老化(对结构尚未完全稳定的新鲜固体形成物在特定环境条件下保持一定时间,使其结构按一定要求转化成相对稳定的产物,有些场合成为陈化、晶化、熟化等)处理,最后通过过滤、洗涤、干燥、粉碎而制得。
国内外相关资料报道拟薄水铝石的制备方法很多,实际可产业化的主要有中和法及有机醇铝水解法等工艺。
其中,国外以德国为代表,采用有机醇铝水解法生产的拟薄水铝石称为SB粉,是齐格勒法合成高密度聚乙稀过程中的副产品,化学纯度高,孔容和比表面积大,一直占领国际主要市场。
因其属于用溶胶成形法制成,属于高档产品。
国内以铝酸钠溶液碳酸化法为主,生产中低档产品。
1.酸碱中和法中和法是采用不同含铝原料及相对应的沉淀剂,在一定条件下进行中和反应生成基本相为无定形的氧氧化铝产物,然后经多工序处理作业而得到拟薄水铝石。
其制备工艺较多,例如氯化铝与氢氧化钠溶液反应成胶:中和法选择的含铝原料与沉淀剂及其制备技术参数不同,所得拟薄水铝石的理化性质各具特色,适应下游制品的应用也不尽相同。
此类液—液反应的中和法加工过程略显复杂,所生产的氯化盐和硫酸盐等盐类需要进行专门处理,制造成本较高。
2.碳化法碳酸化法是中和法的一种,不仅用于烧结法生产氧化铝中的分解工序,在适宜的分解工艺制度和设备条件下也可以用来制备拟薄水铝石。
实际上碳酸化法也属于中和法,区别在于它是气液反应过程成胶。
以铝酸钠溶液为原料,做沉淀剂,其化学反应通式为:碳酸化成胶采用低温、快速、低PH值成胶工艺制度,溶液的初始温度、浓度、通气速度及值等控制参数的微小变化都将直接影响成胶产物、后处理作业及最终产品的质量,特别是形成晶相的纯度、胶溶指数、胶溶速率等关键技术指标。
快速成胶的产物多为无定形并伴有少量丝钠铝石复盐生成,这都需要经过老化等后续加工过程才能获得符合使用要求的拟薄水铝石产品。
3.有机醇盐法有机醇铝水解法是借金属铝能够生成有机化合物的特性,在一定条件下先制备有机醇铝Al(OR)3(OR示为铝氧基),然后再进行水解反应而得到拟薄水铝石:有机醇铝水解法制备的拟薄水铝石与其他工艺生产的产品相比较,具有化学纯度高、杂项少、结晶度及胶溶性能好等特点。
EDTA容量法测定拟薄水铝石的胶溶指数田蕊【摘要】拟薄水铝石胶溶指数系指其在一定作用下,已胶溶的Al2O3与原所含Al2O3的百分比.它能反映拟薄水铝石的晶相纯度、结晶程度及其使用性能,是衡量拟薄水铝石产品质量一项十分重要的指标.将拟薄水铝石在550℃灼烧2h,计算出样品中氧化铝的含量,根据Al2O3含量准确加入去离子水,配成10%的浆液,加入一定量硝酸,在磁力搅拌下,形成胶体,离心分离,弃取不成胶部分,样品中可胶溶部分的氧化铝溶解后用EDTA络和滴定法测定,从而求得样品的胶溶指数.该方法灵敏度高,重现性好,使用可靠.【期刊名称】《中国金属通报》【年(卷),期】2018(000)009【总页数】2页(P4-5)【关键词】硝酸;离心;EDTA络和【作者】田蕊【作者单位】中国铝业山东有限公司研究院,山东淄博 255000【正文语种】中文【中图分类】TQ133.1拟薄水铝石胶溶指数系指其在一定作用下,已胶溶的Al2O3与原所含Al2O3的百分比。
它能反映拟薄水铝石的晶相纯度、结晶程度及其使用性能,是衡量拟薄水铝石产品质量一项十分重要的指标。
目前国内拟薄水铝石胶溶指数的测定基本有两种方法,一是山东分公司使用的测定方法[1],该方法对样品胶溶指数高低反应不是很灵敏,测定周期长;一是湖南长炼使用的[2],该方法对样品胶溶指数高低反应灵敏,但在EDTA络和滴定氧化铝时,终点不易观察。
我们通过对拟薄水铝石产品特性及胶溶时的酸性影响研究,发现使用硫酸不成胶,盐酸与硝酸都能成胶,但是对于胶溶不好的样品来说,硝酸比盐酸灵敏性要好。
本文介绍了拟薄水铝石胶溶指数测定的分析方法,将拟薄水铝石在550℃灼烧2h,使样品中的水分全部失去,从而计算出样品中氧化铝的含量,根据Al2O3含量准确加入去离子水,用滴定管加入,配成10%的浆液,再按配比加入硝酸,在磁力搅拌下,形成胶体,离心分离,弃取不成胶部分,样品中可胶溶部分的氧化铝用EDTA络和滴定法测定,从而求得样品的胶溶指数。
拟薄水铝石市场调查报告一、拟薄水铝石的特性拟薄水铝石,是一种无毒、无味的白色胶体(湿品)或粉末(干品),属于化学品氧化铝的一种系列产品。
拟薄水铝石分子具有空间的网状结构,有较大的孔隙、有发达的比表面积、酸性环境下变为具有粘性胶态物的触变性等,使得该产品具有晶相纯度高、胶溶性能好、粘结性强、触变性凝胶等特点。
二、拟薄水铝石的应用领域拟薄水铝石作为催化剂、粘结剂、干燥剂及其载体的原料,可应用于石油化工、氮肥、环保、医药、耐火材料等行业,是一种使用最为广泛的催化剂及其载体原料,约占工业上负载型催化剂的70%。
拟薄水铝石产品名称、牌号及主要用途产品名称牌号牌号说明主要用途拟薄水铝石P-G-03 孔容为0.3ml/g拟薄水铝石催化剂、分子筛、耐火纤维制品等P-D-03 孔容为0.3ml/g烘干拟薄水铝石P-DF-03-LS 孔容为0.3ml/g低钠粉碎拟薄水铝石P-DF-08-HSi 孔容为0.8ml/g高硅粉碎拟薄水铝石P-DF-08 孔容为0.8ml/g粉碎拟薄水铝石P-DF-03-HV 孔容为0.3ml/g高粘度粉碎拟薄水铝石P-DF-03-LD 孔容为0.3ml/g低密度粉碎拟薄水铝石催化剂等1、拟薄水铝石在催化剂行业中的应用(1)在石油化工方面的应用拟薄水铝石在石油化工方面大部分应用于其催化过程,用作裂化、加氢和重整催化剂的粘结剂或催化剂载体。
(2)在氮肥生产方面的应用在氮肥行业,拟薄水铝石主要用作制氨催化剂载体。
2、拟薄水铝石在环保方面的应用随着汽车数量的不断增加,汽车尾气已成为目前我国城市大气的主要污染源。
治理尾气排放,除了需要对汽车本身进行改进外,还需要使用高活性、高热稳定性的贵金属密耦催化剂(前置)与主催化剂配合共同完成尾气净化。
三元催化转化器技术是目前应用最多的净化技术。
三元催化转化器一般由三部分组成,蜂窝状多孔陶瓷、高比表面r-AL2O3涂层、稀土金属和贵金属的催化剂。
其中高比表面r-AL2O3涂层即为大孔拟薄水铝石制成,要求这种涂层能够与蜂窝状多孔陶瓷紧密粘接,同时具有较高的比表面积。
从拟薄水铝石到薄水铝石的改变进程,是一个由层错和缺点较严峻、有序度和对称性较低、晶粒仅有2~3nm 巨细,到结晶的完整性、晶格有序度及对称性均比较高、具有数百纳米或微米级晶粒巨细、规模恰当广泛且很有规则的改变进程。
也就是说,在薄水铝石和拟薄水铝石之间没有截然的分界线,任何差异办法都是人为规则的。
但是,因为描绘和运用等方面的需求,对它们进行恰当的差异也是十分必要的。
Sanchez等在一项制备球状氧化铝的专利顶用020衍射峰d 值的改变来差异薄水铝石和拟薄水铝石。
具体办法是:d 020小于0162nm 时以为是薄水铝石,d 020在0166~0167nm 之间以为是拟薄水铝石;d 020在0162~0165nm之间以为是薄水铝石与拟薄水铝石的中心产品。
从各项参数的改变速率可见,晶粒度10nm 以下样品改变速率最大;晶粒度在10~50nm 之间改变较缓;而晶粒度在50nm 以上改变很小,且脱水后直接转化成D2A l2O 3。
从这类结晶产品的布局、织构、含水状况(关于织构和含水状况的调查成果另行评论) 及脱水相变特性各方面思考,作者以为,以均匀晶粒巨细为首要判据来区分薄水铝石和拟薄水铝石更为适合。
具体办法是:均匀晶粒度小于10nm 的产品视为拟薄水铝石;大于50nm 的产品视为薄水铝石;在10~50nm 规模时,视为薄水铝石与拟薄水铝石的中心产品,也能够把中心产品划为拟薄水铝石拟薄水铝石。
工业上运用的大多数C2Al2O 3载体是由10nm 以下拟薄水铝石脱水构成的;真实被称作薄水铝石的50nm 以上大晶粒结晶产品脱水后不能转化成C2Al2O 3,而是直接转化成D2Al2O 3,它们较少用作催化剂载体。
此外,因为影响低视点衍射峰强度、峰形和方位的要素比较多,用020衍射峰丈量的结晶度、晶粒巨细等参数其可靠性是较低的,应尽能够防止运用。
拟薄水铝石的生产方法有哪几种?天然或生产的一水氧化铝和三水氧化铝具有孔体积小、比表面积小、活性低一级特色,不能作为枯燥剂、吸附剂、催化剂和催化剂载体。
因而,一水氧化铝或三水氧化铝有必要加工成拟薄水铝石。
该产品具有高比表面积、大孔容、大孔径、高活性等特色,适用于石油化工、化肥、尾气等范畴作为枯燥剂、吸附剂、催化剂和催化剂载体。
一种是碳化法制备拟薄水铝石。
碳化法制备该产品是在烧结法制备氧化铝工艺的基础上进行的。
以生产过程中的中心产品NaAlO2溶液和CO2为反响质料。
工艺简略,本钱最低,基本无废物排放,环境污染小。
这是一种竞赛优势,也是一种很有出路的办法。
碳化法制备该产品的质量与质料浓度、胶凝温度、pH值、老化温度和时刻、湿滤饼枯燥温度等生产条件有关。
碳化法生产该产品的缺陷是产品中含有杂质,纯度不高,钠洗水耗费量大。
阿尔法二是碱法生产该产品。
为习惯化肥厂催化剂的代替,处理了化肥催化剂的研发与生产。
氧化铝载体的技术指标为:表观密度为0.5~0.65 kg/L,氧化铝质量分数为94%~95.5%,氧化钠质量分数为0.01%~0.03%,比表面积为175-250M2/g,孔体积约为0.50ML/g,孔径为3-6nm。
产品孔径为0.7-1ml/g,孔径散布在10-50nm,最适合的孔径为40nm。
它是一种用处广泛的优质产品。
三是酸法生产该产品。
沉积剂氨(或氢氧化钠、碳酸钠等)加入到三氯化铝(或硫酸铝)溶液中,然后经过沉积、过滤、洗刷和枯燥取得该产品。
研讨了中和温度、pH值、反响物浓度和老化条件对孔结构的影响。
该办法具有孔容大、比表面积大、本钱高级长处。
四是双铝法生产拟薄水铝石。
所谓“双铝法”是硫酸铝与偏铝酸钠平行活动反响制备该产品。
拟薄水铝石具有独特的结构,因而表现出独特的物化性质,其与其它氧化铝水合物不同的物
化性质具体表现在以下几方面。
1.比表面积与孔容
拟薄水铝石层面结构水可高达30%,因而在其脱水过程中就会形成许多内孔及内表面积。
下
表列出不同结晶度的拟薄水铝石比表面积的变化。
可以看出拟薄水铝石随着结晶度的增加,其比表面积大幅降低,究其原因主要是结晶度增加,其层面结构水减少,脱水后内孔和内比表面积减少所致。
而且拟薄水铝石在120℃和150℃
下干燥,比表面积也有明显差别,高温干燥,比表面积减少。
因此通过调节拟薄水铝石晶粒
的表面性能及改善脱水条件,可使拟薄水铝石的孔容和孔结构发生较大的变化。
2.热稳定性
拟薄水铝石具有较高的热稳定性,它的DTA(差热分析)曲线在400—450℃间出现吸热峰,而一般三水铝石的DTA曲线在200℃左右出现吸热峰,拟薄水铝石脱水后的比表面积还要进
一步增大,比三水铝石制成的催化剂的比表面积大100mL/g左右。
氧化铝载体是化工领域中使用最为广泛的一种催化剂载体,目前发展趋势主要体现:开发低成本、绿色环保的制备工艺,对氧化铝的孔径及孔径分布进行控制,提高氧化铝的热稳定性,制备纳米氧化铝等。
由于活性氧化铝应用广泛,结构形态变化复杂,作为催化剂载体的γ一
Al
2O
3
,的制备及性质的研究迄今仍是比较活跃的领域。
目前对氧化铝载体的研究
进展主要体现在以下几方面;
一开发低成本、绿色环保的制备工艺
制备氧化铝的方法很多,根据原料的不同,常用的有以下几种制备方法:(1)从铝盐或铝酸盐制备,包括碱沉淀(即酸法),即用碱从铝盐溶液中沉淀出水合氧化铝和酸沉淀(即碱法),即用酸从铝酸盐溶液中沉淀出一水合氧化铝;(2)从醇铝制备;(3)从铝汞齐制备。
用酸法制备氧化铝时,对原料铝盐的纯度要求很高碳化法制备拟薄水铝石是一种比较年轻的方法,它利用二氧化碳和偏铝酸钠反应制备氧化铝,该法操作简单,无污染、成本低,是一种非常受欢迎的方法。
实际上碳化法也是碱法制备氧化铝的方法之一,就是在NaA102溶液通入CO2,进行沉淀,因为这种方法利用中间产物NaA102溶液和C02废气作为反应原料,是成本最低的工艺路线,且对环境的污染较小,是一种比较有前途的方法,因而对这种方法的研究较多,所以把它专称为碳化法。
用C02碳化铝酸钠溶液所制得的氧化铝,可以制成含Na20较低的活性氧化铝通过控制碳化温度、碳化速度和终点pH值等条件可制得不同孔容和孔径的氧化铝,而且碳化法制得的氧化铝还具有比表面积大、纯度高、抗腐蚀好、催化活性高的优点。
在NaA102-C02法成胶过程中存在4种反应:NaOH与CO2的快速中和反应,NaA102与CO2的中和反应,NaA102自发水解反应以及水合氧化铝和Na2CO3的复合反应,即
2NaOH+CO2→Na2CO3+H20
2NaA102+C02+3H20→2Al(OH)3+Na2CO3
NaA102+2H20→Al(OH)3+NaOH
Na2CO3+2C02+2A1(OH)3→2NaAl(CO3)(OH)2+H20
拟薄水铝石也称准薄水铝石或假一水软铝石,是含有1.8—2.5个结晶水分子的氧化铝晶体,它是在合成氢氧化铝中最先生成的一种晶相,是氢氧化铝的过渡态,其结晶不完整,典型晶形是很薄的具有褶皱的片晶。
拟薄水铝石与氢氧化铝相比,具有不完整的结晶水分子,因此具有许多特殊的性质,.如:拟薄水铝石分子具有空间的网状结构、有较大的孔隙、有发达的比表面积、酸性环境下变为具有粘性胶态物的触变性等。
所有的这些特性都使得拟薄水铝石具有了与氢氧化铝完全不同的用途。
1、拟薄水铝石在催化剂行业中的应用
在现代炼油和化学工业中,90%以上的化学反应过程是通过催化过程实现的,因此催化剂已成为实现炼油与化工新工艺、新产品开发的关键。
在炼油行业中一般使用固体催化剂,它是由载体和活性组分两部分组成的。
载体是固体催化剂所特有的组分,它可以起增大比表面积、提高耐热性和机械强度的作用,是活性组分的分散剂、粘接剂或支载物。
催化剂使用的载体种类很多,如:氧化铝、分子筛、硅胶、硅铝胶、活性炭以及硅藻土等。
但氧化铝载体的用量占催化剂载体总用量的一半以上。
氧化铝有8种品型,应用最广泛
的是一Al,0 。
而d— A1 0,主要应用于高温或外扩散控制反应,也可用于床层支撑物以促进气流均匀分布。
11一A1,O 有时用于石油重整催化剂。
8一A1,O,用于只需较小比表面的催化反应。
x —A1,O 和P—Al,O,只作为干燥剂使用。
K-A1,O,和0一Al,O,是过程
型的,催化剂中很少使用。
一A1,O,还可直接用作克劳斯硫回收、乙醇脱水、氨化或脂化等反应。
催化裂化是当前炼油厂中最重要的二次加工过程,是生产轻质油品特别是高辛烷值汽油的重要手段。
催化裂化(FCC)催化剂是催化裂化过程的核心。
山东分公司生产的普通拟薄水铝石,主要用作石油催化裂化(FCC)催化剂中的载体。
随着世界原油的重质化和劣质化,在催化裂化原料中掺炼重油、渣油已成为普遍采用的加工方式,因此就要求石油催化裂化(FCC)催化剂具有可扩散重油分子的大孔,而且这些大孔中要有适宜的酸中心密度,以提高催化剂对原料中大分子化合物的裂化能力。
为满足这一要求,人们通常采用两种方法:一是改性Y沸石使之具有发达的二次大孔,二是在催化剂中引入高水热稳定性的固体酸化合物,以改善基质的孔径分布和酸性活性中心密度。
目前普遍采用第二种方法,即在催化剂中添加活性氧化铝来改善催催化剂基质。
Fihrol公司最早将活性氧化铝应用于FCC催化剂中,在其专利技术中,使用两种不同的拟薄水铝石,一种作为粘接剂用于改进催化剂强度,另一种用以调节催化剂活性;该公司的另一专利技术中称,在催化剂中添加氧化铝,可以提高沸石的稳定性。
Engelhand公司也成功地将氧化铝应用于催化剂基质的改性,以提高重油转化能力,同时改善了焦炭和干气的选择性,通过控制基质酸性分布来控制基质的活性。
在我国,石油化工科学研究院提出,采用胶溶拟薄水铝石与铝溶胶相结合的双铝基粘接剂,可以集胶溶拟薄水铝石裂化活性高和铝溶胶粘接性能好、反应产物焦炭少的优点于一体,改善FCC催化剂的活性和焦炭选择性。
有数据表明在FCC催化剂中引入拟薄水铝石,能够增加催化剂的孔体积25%,提高催化剂活性6个单位,催化剂的选择性得到明显改善。
引入拟薄水铝石后的催化剂具有始终的酸性及良好的水热稳定性,较好的反应活性和反应选择性。
目前我国的兰炼、长岭、周村等催化剂厂生产的FCC催化剂均采用这种方式。
2、拟薄水铝石在汽车尾气净化过程中的应用。