[发明专利]一种水热稳定型球形γ-Al2O3及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于无机功能材料制备技术领域，特别涉及一种水热稳定性良好的球形γ-Al₂O₃及其制备方法。

背景技术：

γ-Al₂O₃具有较大的比表面积、特殊的孔结构、良好的吸附性和一定的酸性，且热稳定性较高等特点，被广泛用于催化剂、催化剂载体、吸附、特种陶瓷、航空航天等领域。尤其在铂重整催化中是性能良好的催化剂载体。

球形氧化铝用作石油化工和环境化工的催化剂载体时，通常在较高的操作温度和有水蒸气存在的情况下使用。目前，常用的球形氧化铝由于制备方法和制备工艺存在缺陷，其水热稳定性较差，在使用过程中容易发生烧结和相变，使其比表面积大幅度下降，导致催化剂不可逆失活。比如铂重整催化反应在高温高压下进行，由于反应过程中会产生大量积碳，催化剂使用一段时间后需要再生以去除积碳。再生过程中生成的高温水蒸气会导致铂晶粒团聚和长大，并破坏氧化铝的微孔结构，使催化剂的稳定性降低，导致其比表面积大幅度下降而无法再次使用，造成催化剂的极大浪费，增加生产成本。所以制备水热稳定性优异的氧化铝载体成为相关领域研究的热点。

近年来，许多专利采用德国Condea公司生产的拟薄水铝石(SB粉)为原料来制备球形度好、收率高、比表面积大的球形γ-Al₂O₃。中国专利CN103011213A在SB粉中添加非离子型表面活性剂，用油氨柱法制备出球形γ-Al₂O₃，解决了成球过程中的粘连现象，提高了成球收率，但该发明需要添加较多的有机物，过程繁琐，成本较高。中国专利CN101774615A和CN101935060A采用SB粉为原料并添加水溶性有机化合物、小分子添加剂和水制得改性铝溶胶，经油氨柱成型得到球形γ-Al₂O₃，同样需要添加有机物，存在成本高、工序复杂等缺点。目前国内外工业生产中所使用的铂重整催化剂载体均为Sasol公司所制备的球形Al₂O₃，该Al₂O₃的水热稳定性比其他公司生产的Al₂O₃存在一定优势，但是该公司的Al₂O₃是以醇铝水解法制备拟薄水铝石前驱体，再经高温煅烧得到；制备过程中产生的有机物有毒性，而且产生大量废水，生产成本也高。其他公司制备的球形Al₂O₃载体在水热稳定性上尚存在较大差距。

发明内容：

本发明的目的是提供一种水热稳定型球形γ-Al₂O₃及其制备方法，该水热稳定型球形γ-Al₂O₃水热稳定性好，适于用作铂重整等催化领域催化剂。

本发明所提供的水热稳定型球形γ-Al₂O₃，比表面积为240-300m²·g^-1，机械强度为30-60N/颗；将其在温度为600℃条件下反复水热处理4次每次处理48小时，其比表面积仍能维持在200-280m²·g^-1，机械强度仍然能达到30-60N/颗。

本发明采用拟薄水铝石为原料，经酸化胶溶、混合后制成具有一定粘度的拟薄水铝石成型溶液，经油氨柱成型、老化、洗涤、干燥、焙烧后制备成球形γ-Al₂O₃。

本发明所提供的水热稳定型球形γ-Al₂O₃的制备方法，具体步骤如下：

A.将拟薄水铝石加入到去离子水中配制成质量固含量为20-40％的悬浊液，搅拌0.5-1h后，加入质量浓度为3-30％的酸，并使H⁺和Al³⁺的物质的量比＝0.035-0.05，控制pH在2-5之间，在80-100℃下搅拌2-6h后得到溶胶A；所述的酸是硝酸、盐酸、硫酸中的任意一种；

B.再称取一份拟薄水铝石，将该拟薄水铝石加入到去离子水中并球磨成质量固含量为20-60％的拟薄水铝石悬浊液B，将悬浊液B和溶胶A按质量比＝0.1-1：1的比例混合，搅拌0.5-2h，制成粘度系数为0.2-0.5Pa.s且均匀无块状物的乳白色成型溶液；