一种蜂窝状氧化铝载体的制备方法

本发明涉及氧化铝制备，涉及一种蜂窝状氧化铝载体的制备方法，具体涉及一种高比表面积多孔蜂窝状氧化铝载体的制备方法。

背景技术：

1、粉末催化剂在工业应用中存在床层压降高、传质和传热较差等问题无法直接应用于工业反应，因此需要将有发展前景的基础研究催化剂，成型加工为具有一定形状、机械强度高、孔结构好的催化剂。

2、al2o3具有广泛的用途，可用于催化剂及其载体领域、冶炼金属铝、耐火材料、电子封装用衬底、结构材料、磨料等。其中，过渡态的γ-a12o3具有很多优良特点，如丰富的孔隙结构、高的比表面积、良好的吸附性等，在石油、生物化工等工业中的应用也越来越多。目前市场上使用较多的为球形氧化铝。使用球形氧化铝制备的催化剂具有填充均匀、流体阻力均匀且稳定，堆密度高，装填量和处理量大，耐磨性能好，吸附效率或者反应效率高等优点。但在实际应用中，球形颗粒床层的气体阻力随着其填充密度的增加呈指数关系上升，因此为使气体穿过床层，需要使用大功率风机，增加了设备能耗。

3、蜂窝状催化剂由许多平行且直的孔道构成，其大孔隙率和直孔道结构，使流体流动的路径更加畅通。因此，催化剂不仅床层阻力小，压降低，还具有传质效率高、催化剂分离及再生容易、放大效应小等优点。蜂窝陶瓷是作为物理结构载体用于接纳具有化学活性的高比表面积催化剂载体涂层。其中一种代表性涂层是沉积在蜂窝陶瓷壁上的氧化铝涂层。专利cn103508755a公开了一种在堇青石蜂窝陶瓷上涂覆氧化铝涂层的方法，这种方法涂层涂覆均匀且不易于龟裂脱落。专利cn103506099a公开了一种蜂窝陶瓷载体上制备氧化铝涂层浆液的制备方法，这种方法可使氧化铝涂层浆液流变性好，可以均匀涂覆到蜂窝陶瓷载体上，且残余溶胶浆液也易于吹尽。专利cn101734946a改善了浸渍涂覆工艺，采用真空抽提浸渍法在蜂窝陶瓷上均匀涂覆氧化铝涂层，并用于甲苯催化燃烧净化处理。但这种涂层的方法普遍存在涂层易脱落的缺陷，而且涂覆成本较高。

4、并不是所有反应都适用于涂覆多孔涂层的方式制备催化剂，有些反应更加适用于将活性组分负载在大部分或者全部由高比表面积材料制成的载体。这种反应包括相对于总体过程中的扩散和传质步骤在催化剂的化学反应动力学发生较慢的化学过程。例如，石化工业中矿物燃料的氢化脱硫制备低硫汽油和柴油的反应需要载体具有较大的比表面积，以便更有效地利用反应器的容积，这就要求催化剂载体的结构全部由高比表面积材料制成。具有适当的孔隙度和比表面积的蜂窝结构适用于这种用途，并且蜂窝结构传质效率高、催化剂分离及再生容易、压降较低、废弃物较少，并使反应器结构更加紧凑。

5、因此，具有高孔隙率和高比表面积的多孔蜂窝状氧化铝载体的制备工艺有待进一步开发。

技术实现思路

1、本发明的内容是制备一种比表面积大、强度高、高孔隙率的蜂窝状氧化铝载体，而且工艺简单、污染小、不引入杂质，具有一定工业化前景。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种蜂窝状氧化铝载体的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)将含铝化合物粉体与粘结剂粉体均匀混合，记为粉料a；将水、胶溶剂和助挤剂混合均匀，记为溶液b；将粉料a加入捏合机中，将溶液b加入其中，再对混合物料进行捏合，得到泥料；所述含铝化合物为氢氧化铝和/或拟薄水铝石；所述水的用量以质量记为含铝化合物质量的70-85％；所述胶溶剂包括硝酸和醋酸中的一种或两种；所述胶溶剂的用量以质量记为含铝化合物质量的2-3.25％；

5、(2)将捏合好的泥料取出进行老化；

6、(3)放入双螺杆挤出机中，并经圆形孔板挤出；

7、(4)挤出后的物料使用装配有蜂窝模具的垂直挤出机挤出成型，获得蜂窝状坯体；

8、(5)将蜂窝状坯体进行干燥、焙烧获得蜂窝状氧化铝载体。

9、所述胶溶剂还包括柠檬酸，胶溶剂中柠檬酸的质量百分数为1-50％。

10、所述粘结剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、田菁粉和淀粉中的一种或多种，所述粘结剂的用量以质量计为含铝化合物质量的3-10％。

11、所述的助挤剂为丙三醇、酒石酸、聚乙二醇和草酸中的一种或多种，所述助挤剂的用量以质量记为含铝化合物质量的1-2％。

12、所述老化时间为3-24h。

13、所述的干燥是室温阴干后于25-50℃烘干，保持蜂窝孔道的平行结构且不开裂。

14、所述的焙烧温度为600-1000℃，焙烧时间为2-4h；升温速率为1-3℃/min。

15、所制得的蜂窝状氧化铝载体轴向抗压强度为3-10mpa，且有有序轴向通道；进一步地，所述蜂窝状氧化铝载体的比表面积为250-350g/m2，孔容为0.5-0.7cm3/g。

16、所述蜂窝状氧化铝的外形为方形、圆形、六边形、三角形。

17、本发明的有益效果如下：

18、本发明各物质相互配合使蜂窝状坯体无需密封老化，直接干燥不开裂，经焙烧获得蜂窝状氧化铝载体。所述的蜂窝状氧化铝载体以粒径较小的含铝化合物为无机主料，材料粒度小，致使颗粒间隙小，颗粒间接触点多，挤出成型后载体的轴向抗压强度大。并且添加助剂及胶溶剂用量少、对环境污染小、都可在焙烧中去除，载体不会在成型的过程中引入杂质。载体组成为单一的氧化铝，有较大的比表面积，介孔孔径较为集中，原料廉价易得，制备工艺简单，在制备催化剂的过程中避免了涂覆高比表面积涂层的步骤，节约成本，具有良好的工业化前景。

技术特征：

1.一种蜂窝状氧化铝载体的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种蜂窝状氧化铝载体的制备方法，其特征在于：所述胶溶剂还包括柠檬酸，胶溶剂中柠檬酸的质量百分数为1-50％。

3.如权利要求1所述的一种蜂窝状氧化铝载体的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、田菁粉和淀粉中的一种或多种，所述粘结剂的用量以质量计为含铝化合物质量的3-10％。

4.如权利要求1所述的一种蜂窝状氧化铝载体的制备方法，其特征在于：所述的助挤剂为丙三醇、酒石酸、聚乙二醇和草酸中的一种或多种，所述助挤剂的用量以质量记为含铝化合物的质量比为1-2％。

5.如权利要求1所述的一种蜂窝状氧化铝载体的制备方法，其特征在于：所述老化时间为3-24h。

6.如权利要求1所述的一种蜂窝状氧化铝载体的制备方法，其特征在于：所述的干燥室为温阴干后于25-50℃烘干。

7.如权利要求1所述的一种蜂窝状氧化铝载体的制备方法，其特征在于：所述焙烧温度为600-1000℃，焙烧时间为2-4h。

技术总结本发明提供一种蜂窝状氧化铝载体的制备方法，包括将含铝化合物粉体与粘结剂粉体均匀混合，加入捏合机中；将水、胶溶剂和助挤剂混合均匀，加入捏合机中，进行捏合，得到泥料；含铝化合物为氢氧化铝和/或拟薄水铝石；水的质量为含铝化合物质量的70‑85％；胶溶剂包括硝酸和醋酸中的一种或两种；胶溶剂的质量为含铝化合物质量的2‑3.25％；将捏合好的泥料取出进行老化；经挤出成型，获得蜂窝状坯体；将蜂窝状坯体进行干燥、焙烧获得蜂窝状氧化铝载体。本发明各物质相互配合使蜂窝状坯体直接干燥不开裂；所得蜂窝状氧化铝载体的轴向抗压强度大，具有较大的比表面积，介孔孔径较为集中，原料廉价易得，制备工艺简单，节约成本，具有良好的工业化前景。技术研发人员：陆安慧,徐红亮,吴凡受保护的技术使用者：大连理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/2