[發明專利]高抗磨損性氧化鋁載體及其制備方法

在審

• 申請號: 201810121625.1
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108371949A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 程鳳;李程根;宋德臣;韓奕銘;施樰;劉倩倩;李昌元;海國良;詹曉東
• 申請（專利權）人: 武漢凱迪工程技術研究總院有限公司
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;B01J21/12;B01J37/00;B01J37/02;B01J37/03;B01J37/08;B01J32/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;馮超

本發明公開了一種高抗磨損性氧化鋁載體及其制備方法，該氧化鋁載體以氧化鋁纖維增韌的氧化鋁為基體，并用改性元素Si對基體表面進行改性；其方法主要是將γ?氧化鋁纖維增韌的氧化鋁加入到浸漬溶液中，然后進行干燥焙燒得到所述載體。本發明制備的改性氧化鋁載體的體相中含有γ?氧化鋁纖維，其作為結構增強劑大幅度提高了載體的體相斷裂強度，同時硅通過Al?O?Si化學鍵連在氧化鋁的表面，降低了載體表面磨損，兩者相互作用，從提高載體體相強度和表面強度兩個方面對氧化鋁載體進行改性，發揮了體相和表面協同作用，大大提高了載體的抗磨損性。

技術領域

本發明涉及催化劑載體成型和表面改性的技術領域，具體地指一種高抗磨損性氧化鋁載體及其制備方法。

背景技術

催化劑主要由活性金屬和載體組成，其強度和抗磨損性能主要取決于載體。氧化鋁具有優良的比表面積，適宜的孔結構，豐富的酸性中心和堿性中心，價格便宜，是廣泛使用的催化劑載體之一。研究表明，以氧化鋁載體制備的催化劑在漿態床反應器和流化床反應器中進行諸如費托合成反應這類多相反應中，在受到劇烈碰撞和攪拌摩擦時會發生明顯的磨損，導致催化劑的流失和細粉的產生，提高了成本。因此，氧化鋁載體的抗磨損性能有待提高。

為了提高氧化鋁的抗磨損性能，利用硅對其進行表面改性是常用的方法。現有技術公開了一種制備改性催化劑載體的方法，將正硅酸乙酯加入水和有機溶劑的混合物中，采用過量浸漬的方法將其浸漬于氧化鋁載體上，經過減壓干燥和煅燒得到硅改性的氧化鋁載體。該改性方法使氧化鋁載體的D10磨損指數由7.5最低降至2.7，但該改性工藝的Si的利用率平均為80％左右，利用率較低，造成了原料的浪費，同時過量浸漬和減壓干燥的工藝對設備要求較高，增加了改性成本。

針對上述傳統硅改性工藝中Si利用率低的問題，對改性工藝進行了改進；該改性方法使氧化鋁載體的空氣噴射磨損(ASTM D5757-00)由7.2％降至4.3％，同時Si的利用率能超過90wt％。但該改性工藝涉及5次浸漬和多次水處理，程序復雜，同時改性過程中涉及到真空干燥和750～950℃的高溫煅燒，對設備的要求較高，限制了該工藝的應用。

上述的改性方法都是在氧化鋁載體成型后進行表面Si改性，達到減小催化劑的表面磨損的目的，這些方法不僅工藝復雜，設備要求高，而且催化劑的磨損機制主要分為表面磨損和體相斷裂，而催化劑在漿態床或流化床反應器中的磨損是表面磨損與體相斷裂同時存在，尤其隨著時間的推移，體相斷裂的情況越明顯，只減小催化劑的表面磨損在提高氧化鋁的抗磨損性能上作用有限。因此，要提高氧化鋁載體的抗磨損性能，不僅需要對氧化鋁進行表面改性，同時需要研究合適的載體制備方法，提高氧化鋁的體相強度，減小載體在反應過程中發生體相斷裂的幾率，這樣才能大幅提升氧化鋁載體抗磨損性能。

發明內容

本發明針對現有技術的缺陷，提供了一種高抗磨損性氧化鋁載體及其制備方法，該氧化鋁載體適用于流化床或漿態床反應器。本發明從提高催化劑載體表面強度和體相強度兩個方面出發，在氧化鋁載體體相中引入γ-氧化鋁纖維，同時對氧化鋁載體表面進行硅改性，發揮了二者的協同作用，大幅提升了氧化鋁載體的抗磨損性能。

為實現上述目的，本發明提供一種高抗磨損性氧化鋁載體，所述氧化鋁載體包括作為基體的纖維增韌的氧化鋁和作為改性元素負載在基體表面上的硅元素，所述硅的負載量為基體質量的1～10wt％；其中，所述基體的原料按重量百分數計由10～30％的異丙醇鋁、0.3～1％的硝酸、1～20％的氧化鋁纖維和50～75％的水組成。

進一步地，所述硅的負載量為基體質量的1～5wt％。

再進一步地，所述基體的原料按重量百分數計由15～25％的異丙醇鋁、0.5～0.8％的硝酸、10～20％的氧化鋁纖維和55～65％的水組成。