一种大孔高纯硅铝胶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及硅铝胶制备领域，公开了一种大孔高纯硅铝胶及其制备方法。本发明专利技术生产的大孔高纯硅铝胶，Al2O3所占质量分数可达9%，SiO2所占质量分数可达95%，孔容积可达1.2ml/g，Na2O所占质量分数≤0.1%，CaO所占质量分数≤0.05%，MgO所占质量分数≤0.03%。大孔高纯硅铝胶的制备方法包括配制铝盐的酸溶液、配制泡花碱的水溶液、溶胶凝胶反应、第一次助剂浸泡、用酸性物浸泡、第一次水洗、第二次助剂浸泡、第一次烘干、第三次助剂浸泡、第二次水洗及第二次烘干等十一个生产步骤，本发明专利技术的大孔高纯硅铝胶孔容和比表面积大，配位铝和键合铝含量高，金属杂质含量低，纯度高，骨架结构稳定，产品质量好，应用领域广泛。应用领域广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种大孔高纯硅铝胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及硅铝胶制备领域，具体涉及一种大孔高纯硅铝胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]硅铝胶是一种含有氧化铝的硅胶，化学分子式mSiO2·
nAl2O3·
xH2O，其化学性质稳定、不燃烧、不溶于任何溶剂，主要用于石油化工行业的催化剂和催化剂载体，工业上还用于干燥剂、液体吸附剂和气体分离等。
[0003]现有技术中硅铝胶的制备方法，主要有三种：（1）溶胶凝胶法加铝盐，这种方法得到的硅铝胶中硅氧铝化学键配位键稳定、骨架结构稳定、产品强度高，稳定的骨架结构有利于孔结构的调整与催化剂的负载，但这种方法在溶胶和凝胶的过程中溶液控制不均匀，不能形成均一的溶液，多数为悬浊液或乳浊液，从而影响硅氧铝配位的活性，导致产品的均匀性不好；（2）采用模板剂法制备硅铝胶，需要增加模板剂去除工序，该工序复杂，在去除模板剂的高温煅烧过程中影响骨架强度、孔结构、配位键断裂和杂质含量的问题，并且模板剂法还存在环保处理难和成本高的问题；（3）碳化法利用铝盐和含硅化合物与二氧化碳反应凝胶，凝胶过程通过pH摆动法，摆动过程中引入硅源，该方法得到的硅铝胶孔容孔径较小，需要扩孔，扩孔后的骨架强度和比表面积都会下降，硅氧铝配位键被破坏，导致其在应用领域中受到一定的限制。
[0004]中国专利CN106587085A公开了一种大孔硅铝胶的制备方法，将薄水铝石打浆后加入硅溶胶，控制pH值在3-5并保温后加入碱调节浆液pH值在9-10得到硅铝凝胶，烘干后得到大孔硅铝胶；该方法反应过程受搅拌均匀度、原料薄水铝石打浆、pH值均匀度的限制，反应过程不能得到均匀的硅铝凝胶，硅氧铝化学配位键含量低，并且得到的大孔硅铝胶强度低，其在使用领域上受到了限制。中国专利CN1765742A公开了一种碳化法制备无定型硅铝胶的方法，铝酸钠溶液和含硅化合物溶液混合，通入二氧化碳气体通过控制pH值成胶，过滤洗涤干燥后得到产品；该方法的制备成本低，得到的无定型硅铝胶具有大的比表面积和孔容，可作为催化裂化加氢裂化催化剂载体，虽然该方法反应过程初期得到的硅铝溶胶较均匀，随着后期凝胶过程的进行，产品均匀度下降，配位键复杂不可控，且得到的产品强度低，应用领域受限。中国专利CN108046280A公开了一种硅铝胶的制备方法，采用铝盐和酸碱共同溶胶凝胶反应，反应均匀骨架结构稳定，得到的硅铝胶孔结构和铝含量可控，但该方法生产的硅铝胶中较高反应活性的配位铝和键合铝含量低，且硅铝胶金属离子等杂质含量高不利于高端领域的应用。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种大孔高纯硅铝胶及其制备方法，其技术方案如下：一种大孔高纯硅铝胶，所述大孔高纯硅铝胶之中，配位活化铝以Al2O3计所占质量分数为0.5%-5%，键合铝以Al2O3计所占质量分数为0.5%-5%，Al2O3所占质量分数为3%-9%，SiO2所
占质量分数为75%-95%。
[0006]所述大孔高纯硅铝胶的孔容积为0.8-1.2ml/g，吸附孔径为80-140埃，脱附孔径为70-120埃，比表面积为280-420
㎡
/g。
[0007]所述大孔高纯硅铝胶之中，Na2O所占质量分数≤0.1%，CaO所占质量分数≤0.05%，MgO所占质量分数≤0.03%。
[0008]一种大孔高纯硅铝胶的制备方法，包括以下生产步骤：（1）配制铝盐的酸溶液：将铝盐溶解到原料酸中，配成铝盐的酸溶液，其中：铝盐质量浓度为0.5%-15%，原料酸质量浓度为3%-35%；所述铝盐为硝酸铝、草酸铝、硫酸铝、硅酸铝、氯化铝中的一种或几种；所述原料酸采用无机酸，其为硫酸、盐酸、硝酸中的一种或两种；（2）配制泡花碱的水溶液：将泡花碱配成以二氧化硅计的质量浓度为2%-20%的水溶液；（3）溶胶凝胶反应：将步骤（1）所得铝盐的酸溶液与步骤（2）所得泡花碱的水溶液按体积比1:(1.5-5)在混合反应器内混合并进行溶胶凝胶反应，反应温度20-48℃，反应压力控制在0.1-0.55Mpa，溶胶及凝胶pH值为5-9；（4）第一次助剂浸泡：将步骤（3）所得凝胶进行第一次助剂浸泡；所述助剂为氨水、氢氧化钠、氯化铵、碳酸铵、硝酸铵、硫酸铵、碳酸氢铵中的一种或几种，其质量浓度为0.001%-3%，浸泡温度为30-90℃，浸泡时间为1-24h，浸泡浴比为1:(0.5-2)；（5）用酸性物浸泡：将步骤（4）所得凝胶用酸性物浸泡；所述酸性物为盐酸、硫酸、硝酸、硫酸铝、草酸、醋酸、EDTA、EDTA二钠、柠檬酸中的一种或几种，其质量浓度为0.05%-8%，浸泡温度为25-85℃，浸泡时间为0.5-12h，浸泡浴比为1:(0.5-2)；（6）第一次水洗：将步骤（5）所得凝胶进行第一次水洗，水洗浴比为1:(0.5-2)，水洗水电阻率≥2000Ω
·
cm，水洗温度为25-90℃，水洗终点时凝胶pH值为5-7，水洗时间为5-40h；（7）第二次助剂浸泡：将步骤（6）所得凝胶进行第二次助剂浸泡；所述助剂为氨水、氢氧化钠、氯化铵、碳酸铵、硝酸铵、硫酸铵、碳酸氢铵中的一种或几种，其质量浓度为0.001%-3%，浸泡温度为30-90℃，浸泡时间为1-24h，浸泡浴比为1:(0.5-2)；（8）第一次烘干：将步骤（7）所得凝胶进行第一次烘干，烘干温度为80-180℃，烘干时间为10-48h，烘干相对湿度为5%-90%，烘干物料固含量为50%-100%；（9）第三次助剂浸泡：将步骤（8）所得凝胶进行第三次助剂浸泡；所述助剂为氨水、氢氧化钠、氯化铵、碳酸铵、硝酸铵、硫酸铵、碳酸氢铵中的一种或几种，其质量浓度为0.001%-3%，浸泡温度为30-90℃，浸泡时间为1-24h，浸泡浴比为1:(0.5-2)；（10）第二次水洗：将步骤（9）所得凝胶进行第二次水洗，水洗浴比为1:(0.5-2)，水洗水电阻率≥2000Ω
·
cm，水洗温度为25-70℃，水洗终点时凝胶pH值为5-9，水洗时间5-40h；（11）第二次烘干：将步骤（10）所得凝胶进行第二次烘干，烘干温度为100-700℃，烘干时间为5-40h，烘干相对湿度为5%-90%，烘干物料固含量为50%-100%；经过第二次烘干，得大孔高纯硅铝胶。
[0009]所述生产步骤（3）溶胶凝胶反应所得凝胶的成球距离为1-3m，并在接收器中进行缓冲，接收器中水的pH值为6.0-9.0，接收器中水的温度为20-40℃。
[0010]所述生产步骤（4）第一次助剂浸泡时助剂的质量浓度为0.1％-1％，浸泡温度为50-90℃，浸泡时间为4-12h；所述生产步骤（7）第二次助剂浸泡时助剂的质量浓度为0.05%-2.5%，浸泡温度为40-90℃，浸泡时间为4-20h；所述生产步骤（9）第三次助剂浸泡时助剂的
质量浓度为0.2%-2.8%，浸泡温度为30-60℃，浸泡时间为2-12h。
[0011]所述生产步骤（5）酸性物为硫酸和硫酸铝组成的混合酸，其质量浓度为0.1％-5％，浸泡温度为30-60℃，浸泡时间为2-8h。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大孔高纯硅铝胶，其特征在于，所述大孔高纯硅铝胶之中，配位活化铝以Al2O3计所占质量分数为0.5%-5%，键合铝以Al2O3计所占质量分数为0.5%-5%，Al2O3所占质量分数为3%-9%，SiO2所占质量分数为75%-95%。2.根据权利要求1所述的一种大孔高纯硅铝胶，其特征在于，所述大孔高纯硅铝胶的孔容积为0.8-1.2ml/g，吸附孔径为80-140埃，脱附孔径为70-120埃，比表面积为280-420
㎡
/g。3.根据权利要求1所述的一种大孔高纯硅铝胶，其特征在于，所述大孔高纯硅铝胶之中，Na2O所占质量分数≤0.1%，CaO所占质量分数≤0.05%，MgO所占质量分数≤0.03%。4.根据权利要求1、2或3所述的一种大孔高纯硅铝胶的制备方法，其特征在于，包括以下生产步骤：（1）配制铝盐的酸溶液：将铝盐溶解到原料酸中，配成铝盐的酸溶液，其中：铝盐质量浓度为0.5%-15%，原料酸质量浓度为3%-35%；所述铝盐为硝酸铝、草酸铝、硫酸铝、硅酸铝、氯化铝中的一种或几种；所述原料酸采用无机酸，其为硫酸、盐酸、硝酸中的一种或两种；（2）配制泡花碱的水溶液：将泡花碱配成以二氧化硅计的质量浓度为2%-20%的水溶液；（3）溶胶凝胶反应：将步骤（1）所得铝盐的酸溶液与步骤（2）所得泡花碱的水溶液按体积比1:(1.5-5)在混合反应器内混合并进行溶胶凝胶反应，反应温度20-48℃，反应压力控制在0.1-0.55Mpa，溶胶及凝胶pH值为5-9；（4）第一次助剂浸泡：将步骤（3）所得凝胶进行第一次助剂浸泡；所述助剂为氨水、氢氧化钠、氯化铵、碳酸铵、硝酸铵、硫酸铵、碳酸氢铵中的一种或几种，其质量浓度为0.001%-3%，浸泡温度为30-90℃，浸泡时间为1-24h，浸泡浴比为1:(0.5-2)；（5）用酸性物浸泡：将步骤（4）所得凝胶用酸性物浸泡；所述酸性物为盐酸、硫酸、硝酸、硫酸铝、草酸、醋酸、EDTA、EDTA二钠、柠檬酸中的一种或几种，其质量浓度为0.05%-8%，浸泡温度为25-85℃，浸泡时间为0.5-12h，浸泡浴比为1:(0.5-2)；（6）第一次水洗：将步骤（5）所得凝胶进行第一次水洗，水洗浴比为1:(0.5-2)，水洗水电阻率≥2000Ω
·
cm，水洗温度为25-90℃，水洗终点时凝胶pH值为5-7，水洗时间为5-40h；（7）第二次助剂浸泡：将步骤（6）所得凝胶进行第二次助剂浸泡；所述助剂为氨水、氢氧化钠、氯化铵、碳酸铵、硝酸铵、硫酸铵、碳酸氢铵中的一种或几种，其质量浓度为0.001%-3%，浸泡温度为30-90℃，浸泡时间为1-24h，浸泡浴比为1:(0.5-2)；（8）第一次烘干：将步骤（7）所得凝胶进行第一次烘干，烘干温度为80-180℃，烘干时间为10-48h，烘干相对湿...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀辉，孙明成，杨朋山，常朝霞，朱小良，
申请(专利权)人：东营一鸣新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：