一种高纯度高结晶度拟薄水铝石的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高纯度高结晶度拟薄水铝石的制备方法，包括如下内容：（1）将反应器的压力区和反应区加入底水，并在反应区内水中加入稳定剂；（2）将酸性铝盐水溶液和碱性溶液分别由反应器反应区上部的进料口I和II注入，进行成胶反应，成胶反应过程中，待生成氢氧化铝溶胶达到一定浓度后，通过压力泵将压力区中的水通过半透膜进入到反应区，维持溶胶在该浓度范围内，继续反应一段时间；（3）反应结束后，启动反应器底部搅拌桨，调节反应器pH值并且快速升温至老化温度，进行老化，经过滤、洗涤和干燥，得到拟薄水铝石。本发明专利技术方法采用半透膜渗透方式来制备拟薄水铝石，得到的拟薄水铝石产品纯度高、结晶度高、粒径分布均匀，适用于蜡油、重油等劣质原料加氢处理催化剂载体及催化剂的制备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种拟薄水铝石的制备方法，具体地说是一种高纯度高结晶度拟薄水铝石的制备方法。
技术介绍
目前国内主要采用工业氢氧化铝经酸溶解后用氨水或其他碱再沉淀等工艺路线来制备氢氧化铝。这种方法生产工艺复杂、需要防腐蚀设备和消耗昂贵的化工原料。国内以其它工业生产的副产品有机铝化合物水解制备的成本则低得多。且目前国内所制备的拟薄水铝石杂质含量高，粒径分布不均，结晶度低，孔结构不理想等缺点。CN85100161A公开了一种“碳酸法工艺（CO2法）生产拟薄水铝石的方法，该方法利用中间产物-工业铝酸钠溶液为原料，用高浓度CO2气体做沉淀剂，在低温低浓度下快速碳酸化成胶而得到拟薄水铝石，碳酸化成胶过程可以间断和连续化进行，所得到的产品纯度高，胶溶性好。但所制备的拟薄水铝石晶粒不完整，粒径分布弥散，结晶度低。CN103789390A公开了一种拟薄水铝石的制备方法，包括如下过程：（1）酸性铝盐溶液与碱性化合物进行成胶反应，然后进行老化；成胶反应与老化均在超声波辐射条件下进行，成胶反应过程与老化过程采用不同频率的超声波，成胶反应过程采用频率为10～160kHz超声波；老化过程采用超声波频率高于成胶反应过程1～50KHz；（2）老化后的物料进行过滤、洗涤；（3）将步骤（2）得到的物料进行干燥，得到拟薄水铝石。目前拟薄水铝石多采用中和成胶的方式制备，制备过程中拟薄水铝石溶胶的浓度不断增加，很容易造成溶胶快速聚集成凝胶，从而导致无定形拟薄水铝石的生成，且其粒径分布不均，结晶度低，杂质含量高等缺点。半透膜是一种只给某种分子或离子扩散进出的薄膜，对不同粒子的通过具有选择性的薄膜。半透膜用于渗透溶胶和测定渗透压强等。是用高分子材料经过特殊工艺制成的半透膜，溶液中的溶剂和电解质等能透过半渗透膜，而胶体、微粒和分子量较大的物质则被截留。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种高纯度高结晶度拟薄水铝石的制备方法，本专利技术方法采用半透膜渗透方式来制备拟薄水铝石，得到的拟薄水铝石产品纯度高、结晶度高、粒径分布均匀。本专利技术的高纯度高结晶度拟薄水铝石的制备方法，包括如下内容：（1）将反应器的压力区和反应区加入底水，并在反应区内底水中加入稳定剂；（2）将酸性铝盐水溶液和碱性溶液分别由反应器反应区上部的进料口I和II注入，进行成胶反应，成胶反应过程中，待生成氢氧化铝溶胶浓度达到5～15g/100ml之后，通过压力泵将压力区中的水通过半透膜进入到反应区，维持溶胶浓度在该浓度范围内，继续反应一段时间；（3）反应结束后，启动反应器底部搅拌桨，调节反应器pH值并且快速升温至老化温度，进行老化，经过滤、洗涤和干燥，得到拟薄水铝石。本专利技术方法中，步骤（1）所述的底水的体积占反应器体积的1/10～1/5；本专利技术方法中，步骤（1）中所述的稳定剂为含氧有机化合物、含氮有机化合物或含硫有机化合物中的一种或几种；所述含氧有机化合物为醇类、醚类或糖类；其中醇类选自乙二醇、丙二醇和甘油中一种或几种，醚类选自二甘醇、双丙甘醇、三甘醇、三丁二醇和四甘醇中一种或几种，糖类选自葡萄糖、果糖、乳糖、麦芽糖和蔗糖中一种或几种；所述含氮有机化合物选自乙二胺、三乙胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺四乙酸、氮川三乙酸和环乙二胺四乙酸中的一种或几种；所述含硫有机化合物选自乙硫醇、乙丙基硫醚、二甲基二硫、巯基乙酸，巯基丙酸，二巯基丙醇、二甲基亚砜和二甲基砜中的一种或几种；加入的稳定剂的量占最终拟薄水铝石质量的10%～20%，优选10%～15%。本专利技术方法中，步骤（2）中所述的酸性铝盐水溶液为AlCl3、Al2(SO4)3或Al(NO)3的水溶液中的一种或几种，优选Al2(SO4)3水溶液；酸性铝盐水溶液的浓度以Al2O3计为3～15g/100mL；所述的酸性铝盐水溶液的流量为15～30ml/min，优选15～25ml/min。本专利技术方法中，所述的碱性溶液为碱金属铝酸盐水溶液或碱性沉淀剂水溶液；碱金属铝酸盐水溶液为NaAlO2或KAlO2，其浓度以Al2O3计为8～35g/100mL。碱性沉淀剂水溶液(NH4)2CO3或NH4OH水溶液中的一种或几种，其浓度以NH4+计为10～40g/100ml；所述的碱性溶液的流量为5～20ml/min，优选15～20ml/min。本专利技术方法中，步骤（2）中所述的成胶反应温度为20～50℃，优选25～45℃。本专利技术方法中，步骤（2）中所述的氢氧化铝溶胶浓度达到5～15g/100mL的时间为10～60min，优选15～40min。本专利技术方法中，步骤（2）中所述压力区与反应区的压差（△P）控制在0.5～5.0MPa之间，优选0.5～4.0MPa之间。该压差在成胶过程中随着反应区中溶液的增多而不断增加，其目的是为了保持反应区中溶胶浓度在一特定范围内变化。本专利技术方法中，步骤（2）所述的继续反应时间为0.5～2.0小时，优选0.5～1.5小时。本专利技术方法中，步骤（2）所述的半透膜可以是生物膜，也可以是物理性膜，也可以是复合膜。如：动物的膀胱膜、肠衣、蛋壳膜，还有人工制备的半透膜如玻璃纸、胶棉膜等中的一种或几种。所述半透膜的孔径<1nm。所述半透膜能够承受的最大压力为5.0～6.0MPa。本专利技术方法中，步骤（3）所述的搅拌桨的转速为500～2000r/min，优选1000～1500r/min。本专利技术方法中，步骤（3）所述的pH值范围为8.0～10.0，优选9.0～9.5；步骤（3）中所述的升温速度为5～20℃/min；，优选10～15℃/min；所述的老化温度为70～100℃，优选70～90℃；所述老化的时间为0.5～2h，优选1.0～2.0h。根据本专利技术方法制备的拟薄水铝石，具有如下特征：结晶度≥85%，优选90%～95%，最大粒径范围为70～75μm，最小粒径范围为10～20μm；而且粒径分布非常集中：其粒径分布中，＜20μm粒径所占比例为10%～15%；20～40μm粒径所占比例为80%～85%，＞40μm粒径所占比例为1%～5%。本专利技术方法中的结晶度采用XRD进行测定，粒径分布采用激光粒度仪来进行测定。本专利技术同时提供一种半透膜反应器，由左至右依次为压力区I、反应区和压力区II，压力区与反应区之间通过半透膜相隔，反应区上部连接进料口I和II，压力区I和II分别与压力泵连接，压力区顶部为封闭结构。与现有技术相比较，本专利技术方法具有以下优点：1、采用半透膜渗透方式来制备拟薄水铝石，利用半透膜只允许水分子和电解质透过，而溶胶无法透过的原理，在制备过程中反应初期溶液中形成稳定的溶胶，当溶胶中氧化铝达到一定浓度之后，通过两端压差将水渗透到反应器中，从而保持反应器中溶胶浓度的恒定，在低温和恒定浓度条件下，溶胶保持稳定并持续增加，且降低了溶胶的聚集速率，形成大量有助于结晶的拟薄水铝石晶核；2、通过高温反应阶段（老化反应），增加溶胶本身的布朗运动，从而使体系均一的溶胶发生凝胶，最终形成的拟薄水铝石具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯度高结晶度拟薄水铝石的制备方法，其特征在于包括如下内容：（1）将反应器的压力区和反应区加入底水，并在反应区内底水中加入稳定剂；（2）将酸性铝盐水溶液和碱性溶液分别由反应器反应区上部的进料口I和II注入，进行成胶反应，成胶反应过程中，待生成氢氧化铝溶胶浓度达到5～15g/100ml之后，通过压力泵将压力区中的水通过半透膜进入到反应区，维持溶胶浓度在该浓度范围内，继续反应一段时间；（3）反应结束后，启动反应器底部搅拌桨，调节反应器pH值并且快速升温至老化温度，进行老化，经过滤、洗涤和干燥，得到拟薄水铝石。

【技术特征摘要】
1.一种高纯度高结晶度拟薄水铝石的制备方法，其特征在于包括如下内容：（1）将反应器的压力区和反应区加入底水，并在反应区内底水中加入稳定剂；（2）将酸性铝盐水溶液和碱性溶液分别由反应器反应区上部的进料口I和II注入，进行成胶反应，成胶反应过程中，待生成氢氧化铝溶胶浓度达到5～15g/100ml之后，通过压力泵将压力区中的水通过半透膜进入到反应区，维持溶胶浓度在该浓度范围内，继续反应一段时间；（3）反应结束后，启动反应器底部搅拌桨，调节反应器pH值并且快速升温至老化温度，进行老化，经过滤、洗涤和干燥，得到拟薄水铝石。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）所述的底水的体积占反应器体积的1/10～1/5。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的稳定剂为含氧有机化合物、含氮有机化合物或含硫有机化合物中的一种或几种；所述含氧有机化合物为醇类、醚类或糖类；其中醇类选自乙二醇、丙二醇和甘油中一种或几种，醚类选自二甘醇、双丙甘醇、三甘醇、三丁二醇和四甘醇中一种或几种，糖类选自葡萄糖、果糖、乳糖、麦芽糖和蔗糖中一种或几种；所述含氮有机化合物选自乙二胺、三乙胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺四乙酸、氮川三乙酸和环乙二胺四乙酸中的一种或几种；所述含硫有机化合物选自乙硫醇、乙丙基硫醚、二甲基二硫、巯基乙酸，巯基丙酸，二巯基丙醇、二甲基亚砜和二甲基砜中的一种或几种；加入的稳定剂的量占最终拟薄水铝石质量的10%～20%。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）中所述的酸性铝盐水溶液为AlCl3、Al2(SO4)3或Al(NO)3的水溶液中的一种或几种，酸性铝盐水溶液的浓度以Al2O3计为3～15g/100mL；所述的酸性铝盐水溶液的流量为15～30ml/min。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）所述的碱性溶液为碱金属铝酸盐水溶液或碱性沉淀剂水溶液；碱金属铝酸盐水溶液为NaAlO2或KAlO2，其浓度以Al2O3计为8～35g/100m...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛冬，吕振辉，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21