一種高純一水水鋁石的製備方法與流程

2023-05-27 16:17:36

本發明屬於催化劑材料領域，具體為一種高純一水水鋁石的製備方法。

背景技術：

一水水鋁石，也稱假一水軟鋁石，是一類顆粒細小、結晶不完整、具有薄的褶皺片層的一種氫氧化鋁，其含水態為觸變性凝膠，具有比表面高、孔容大等特點。可用作生產催化劑載體、活性氧化鋁的原料，也用作分子篩、矽酸鹽耐火材料製品等的成型粘結劑及酒精脫水制乙烯和環氧乙烷的催化劑等。於400-700℃間焙燒的產物γ-Al2O3廣泛用作催化劑載體、催化劑和吸附劑等；於1100-1200℃間煅燒可得納米級γ-Al2O3，廣泛用作塗料添加劑、高檔陶瓷、石油化工的高效催化劑、亞微米/納米級研磨材料和拋光材料、化妝品填料和無機膜材料等。

目前國內生產一水水鋁石的方法主要是碳化法和沉澱法和醇鋁法，使用碳化法和沉澱法現有的一水水鋁石生產工藝生產的產品雜質較高，可幾孔徑不均一、晶相純度低、產品不穩定。使用醇鋁法製備水鋁石時，目前都是使用低碳醇如異丙醇，需要加入催化劑進行反應，造成設備腐蝕，導致過濾乾燥困難，低碳醇存在安全問題，回收困難，成本增加，因此用於催化重整和加氫的高純一水水鋁石一直從國外進口，始終沒有國產化產品問世。

技術實現要素：

本發明的目的是要克服現有技術的不足，利用低碳醇鋁可以蒸餾純化得到高純醇鋁，高碳醇和低碳醇鋁可以進行置換反應，高碳醇鋁水解後得到的高碳醇回收容易，製備出一種雜質含量低、孔分布集中、單一晶相的材料。

為解決以上技術問題，本發明一種高純一水水鋁石，採用以下步驟製備：

(1)製備醇鋁，

(2)水化反應，

(3)分醇，

(4)老化蒸醇，

(5)過濾，乾燥得到高純一水水鋁石。

步驟(1)為，把低碳醇鋁和高碳醇加入四口燒瓶，加熱回流一定時間後，減壓蒸醇，至分水器不再有液體流出時，反應完成，得到高碳醇鋁。其中，高碳醇可以為C5-C10醇中的一種或幾種，低碳醇鋁為C2-C4中的任一種；高碳醇與低碳醇鋁的摩爾比為1-5∶1。高碳醇與低碳醇鋁反應溫度在70-140℃；反應時間2-7h，減壓蒸出低碳醇，減壓溫度50-80℃，得到高碳醇鋁。

步驟(2)為，在燒瓶內加入去離子水和硫酸鋁，硫酸鋁加入量與去離子水的摩爾比是0.001-0.003∶1，升溫到80度後，開始向去離子水溶液中滴加高碳醇鋁，去離子水與醇鋁的摩爾比是3-10∶1，邊滴加邊攪拌。水化反應的溫度為60-100℃，反應時間為20-120min；水解反應生成羥基水鋁石。

步驟(3)為，將水化反應生成的醇抽出，經處理後可重複使用。

步驟(4)為，在燒瓶中再次加入去離子水，對羥基水鋁石進行老化，加入的去離子水量與羥基水鋁石的摩爾比是40-300∶1，老化的溫度為60-100℃，時間為30-900min，老化同時蒸餾分出剩餘醇。

步驟(5)為，加入非離子表面活性劑溶液對老化的物質進行過濾，加入的表面活性劑量與水鋁石的摩爾比是0.0001-0.001∶1，濾網目數300-500，濾餅在120℃乾燥後粉碎，得到高純一水水鋁石。過濾後的水經過處理後可以循環使用。

本發明的優點在於沒有使用汞鹽和氯化鋁等催化劑，避免了燒瓶的腐蝕及最終產物的過濾困難，低碳醇鋁可以廣泛獲得，可以通過蒸餾等方法獲得高純度，高碳醇具有不溶於水的優點，後處理簡單，製備工藝環保，無三廢排放。製作的一水水鋁石產品具有雜質含量低，孔分布集中，晶相單一，產品穩定等優點；得到的產品可廣泛應用於重整催化劑和加氫催化劑載體。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明的實施方式作進一步描述。

實施例1：

把20.4克異丙醇鋁、30.6克正己醇加入四口燒瓶，加熱回流4h，減壓蒸醇。至分水器不再有液體流出時，反應完成，得到正己醇鋁。在帶攪拌的四口燒瓶中加入18mL去離子水和0.4g硫酸鋁，升溫到80度後，開始攪拌，同時向去離子水溶液中滴加正己醇鋁，反應時間為30min；抽出水解出的正己醇，得到羥基水鋁石。燒瓶中再加入100mL去離子水和0.07g OP-10，升溫至85℃，老化12小時後過濾。濾餅在120℃乾燥後粉碎，得到高純一水水鋁石。

實施例2：

把20.4克異丙醇鋁、40克正辛醇加入四口燒瓶，加熱回流4h，減壓蒸醇。至分水器不再有液體流出時，反應完成，得到正辛醇鋁。在帶攪拌的四口燒瓶中加入18mL去離子水和0.4g硫酸鋁，升溫到80度後，開始攪拌，同時向去離子水溶液中滴加正辛醇鋁，反應時間為30min；抽出水解出正辛醇，得到羥基水鋁石。燒瓶中再加入100mL去離子水升溫和0.07g TX-10，至85℃，老化12小時後過濾。濾餅在120℃乾燥後粉碎，得到高純一水水鋁石。

實施例3：

把20.4克異丙醇鋁、40克異辛醇加入四口燒瓶，加熱回流4h，減壓蒸醇。至分水器不再有液體流出時，反應完成，得到異辛醇鋁。在帶攪拌的四口燒瓶中加入18mL去離子水和0.4g硫酸鋁，升溫到80度後，開始攪拌，同時向去離子水溶液中滴加正己醇鋁，反應時間為30min；抽出水解出異辛醇，得到羥基水鋁石。燒瓶中再加入100mL去離子水和0.03g AEO9，升溫至85℃，老化12小時後過濾。濾餅在120℃乾燥後粉碎，得到高純一水水鋁石。

實施例4：

把25克正丁醇鋁、30.6克正己醇加入四口燒瓶，加熱回流4h，減壓蒸醇。至分水器不再有液體流出時，反應完成，得到正己醇醇鋁。在帶攪拌的四口燒瓶中加入18mL去離子水和0.4g硫酸鋁，升溫到80度後，開始攪拌，同時向去離子水溶液中滴加正己醇鋁，反應時間為30min；抽出水解出正己醇，得到羥基水鋁石。燒瓶中再加入200mL去離子水和0.007g OP-10，升溫至85℃，老化12小時後過濾。濾餅在120℃乾燥後粉碎，得到高純一水水鋁石。

實施例5：

把25克正丁醇鋁、48克正癸醇加入四口燒瓶，加熱回流4h，減壓蒸醇。至分水器不再有液體流出時，反應完成，得到正癸醇鋁。在帶攪拌的四口燒瓶中加入18mL去離子水和0.4g硫酸鋁，升溫到80度後，開始攪拌，同時向去離子水溶液中滴加正己醇鋁，反應時間為30min；抽出水解出正癸醇，得到羥基水鋁石。燒瓶中再加入100mL去離子水和0.005g OP-10，升溫至85℃，老化12小時後過濾。濾餅在120℃乾燥後粉碎，得到高純一水水鋁石。

實施例6：

把20.4克異丙醇鋁、30.6克正己醇加入四口燒瓶，加熱回流4h，減壓蒸醇。至分水器不再有液體流出時，反應完成，得到正己醇醇鋁。在帶攪拌的四口燒瓶中加入18mL去離子水和0.4g硫酸鋁，升溫到80度後，開始攪拌，同時向去離子水溶液中滴加正己醇鋁，反應時間為30min；抽出水解出正己醇，得到羥基水鋁石。燒瓶中再加入150mL去離子水和0.008g AEO7，升溫至85℃，老化12小時後過濾。濾餅在120℃乾燥後粉碎，得到高純一水水鋁石。高純一水水鋁石雜質含量和孔結構數據參見表1。

表1