活性氧化铝及其发展[1]
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3 活性氧化铝的活性及催化剂的选择 性
表征活性氧化铝活性特征的主要指标为孔容 、 比表面积 。这两个参数高时 ,一般认为活性高 。人 们对于活性方面已经有了较高的重视程度 。通常在 原料的制备 、成型时原料的配比 、助剂的选择 、成型 工艺 、烘干及活化焙烧工艺等方面严加控制来保证 和提高活性氧化铝的活性 。而有关催化剂的选择性 这一指标 ,主要与其载体有主要对应关系 。所以在 提到活性氧化铝的活性时往往还要提到用活性氧化 铝作载体的催化剂的选择性问题 。因为催化剂的活 性及选择性与载体直接相关 。催化剂的选择性与其 孔径分布直接相关 ,催化剂的孔径分布又与载体的 孔径分布直接相关 。因此 ,作为载体的活性氧化铝 必须有合理的孔径分布 。
· 24 · 轻 金 属 2001 年第 4 期
活性氧化铝及其发展
刘纯玉1 ,刘朝霞2
(1. 山东铝业公司 ,山东 淄博 255065 ;2. 威海市招商引资中心 ,山东 威海 264200) )
摘要 : 烧结法生产氧化铝厂家适当发展特种氧化铝 ,对于降低综合生产成本 ,增加企业经济效益是一条可行的路子 。 作为特种氧化铝中的活性氧化铝 ,提高其质量 ,尤其是从孔结构等方面提高活性氧化铝的质量是发展活性氧化铝的关 键所在 。孔结构是活性氧化铝在不同应用行业的至关重要的技术指标 。 关键词 : 特种氧化铝 ;活性氧化铝 ;孔结构 ;质量 ;效益 中图分类号 : TF821 文献标识码 : C 文章编号 : 1002 1752 (2001) 04 0024 02
化铝 ,但国内现有产品能达到要求的并不很多 ,离催 化行业要求还存在不小差距 。因此 ,重视和开展孔 结构研究是发展特种氧化铝 ,尤其是活性氧化铝的 需要 。
那么如何开展孔结构研究呢 ? 我们知道 ,载体 的孔有小孔 、中孔 、大孔及其相互交联的几种类型 。 不同催化剂要求的孔结构不尽相同 。通常活性氧化 铝的大孔 (微米级) 是参与反应物质进入催化剂内部 的通道 ;而具有丰富表面积的小孔或中孔才是催化 反应的发生地点 。小孔或中孔通常与原料的特性有 关 。因此要制备出合格孔结构的催化剂载体 ,首先 是制备合格 原料 ;而原料 ———氧化铝水合物 ,例如 拟薄水铝石的制备又与制备该原料的原料有关 ,与 制备工艺有关 ,与制备过程中助剂的选择及用量等 有关 。原料决定着载体的孔径结构 。山东铝业公司 开展科技攻关 ,目前孔径 100A 、300A 高质量的拟薄 水铝石已经研制成功 ,正在进一步进行成型工艺及 开发应用研究 。
我国烧结法氧化铝生产厂家生产特种氧化铝已 有三四十年的历史 ,其品种品牌已有百余种 ,可归纳 为氢氧化铝系列 ,拟薄水铝石系列 ,活性氧化铝系 列 、煅烧氧化铝系列 、高纯氧化铝系列及其衍生产品 铝钙水泥系列和分子筛系列 。这些系列产品广泛应 用于各个不同行业 ,与国民经济的发展密切相关 。
特种氧化铝是指非冶金用氧化铝 ,是一种经特 殊加工而产出的性质独特 、经济效益丰厚的氧化铝 或其水合物 。特种氧化铝对于铝矿资源贫乏品位较 低的生产厂家 ,尤其是对于成本相对较高的烧结法 厂家 ,无疑是发展生产 、提高效益 、增加就业机会的 一条路子 。因此 ,发展特种氧化铝应该引起人们的 重视 。
通常谈及的活性高的催化剂并不一定选择性 好 。人们要求的既活性高又选择性好的催化剂是一 种孔容 、比表面积相对较大 ,孔径分布合理的产品 。 有关孔结构问题老早就被人们认识 ,也进行过研究 , 但对其重视程度远不及对孔容 、比表面积的重视 。 随着人们认识程度的提高及催化剂的实际需要 ,开 展对活性氧化铝孔结构研究是提高特种氧化铝质量 的必然 。目前 ,人们希望有孔径分布合理的恬性氧
对于微米级的大孔 ,通常是通过成型过程中控 制工艺条件 、添加造孔剂等方法来实现 。如上文所 述 ,不同的催化剂需要不同孔径的大孔 ,具体的要求 尚需具体的工艺条件及造孔方法来实现 。
总之 ,高附加值的特种氧化铝的高附加值是以 优良质量为前提 ;优良的质量是高附加值和高效益 的必要条件 。对于活性氧化铝而言 ,如前所述必须 有良好的活性和合理的孔结构等必要条件 。可以用 简单的一句话概括特种氧化铝的发展前景 ,即高质 量 →高附加值 →高效益 →大发展 。
碳酸化法生产活性氧化铝过程中 ,通过变化偏 铝酸钠溶液的浓度 、温度 、碳酸化速度以及控制不同 的终点 p H 值可以制取不同性质的氧化铝水合物 ; 采用不同特性的氧化铝水合物为原料 ,通过添加不 同的肋剂并采取不同的成型 (球形或条形) 及活化工 艺可以制备出特性各异的活性氧化铝载体 。这些活 铝载体按特性区分有大孔容类 (016～018ml/ g) ,大 比表面积类 ( 250 ～ 350m2/ g) , 低堆比重类 ( 012 ～ 016g/ ml) ,小孔径类 ( < 40A) ,中孔径类 (40～100A) 及大孔径类 (100～500A) 等 。从化学组分上区分又 可分为高钠型 (Na2O 1 %～2 %) 、中钠型 ( Na2O 012 ～013 %) 和低钠型 ( Na2O < 0101 %) ; 高硅型 ( SiO2 1 %～10 %) ; 低铁型 ( Fe2O3 < 01005 %) 。目前国内 的氧化铝生产厂家如山西铝厂 、贵州铝厂 、长城铝业 公司等也在研制和生产活性氧化铝及其原料拟薄水 铝石 ,但多处于起步阶段 ,今后要走的路还长 。山东 铝业公司在这方面走在国内各大氧化铝厂的前面 。 他们生产的拟薄水铝石系列产品 (表 1) 已具有特 色 ,在国内已具一定的水平 。他们生产的活性氧化 铝 (表 2) 距国外某些优质品虽存在某些差距 ,但在 国内也属较先进水平 。目前他们正组织攻关以使活 性氧化铝质量 、产量向国际先进水平迈进 。由于得 天独厚的原料优势 ,他们的产品可以而且已经在工 业大批量生产 ,其成本降至较低水平 ,具有竞争优 势。
2001 年第 4 期 刘纯玉 ,刘朝霞 :活性氧化铝及其发展 · 2 5 ·
牌 号
HF159 HF160 HF163 HF171 HF172 HF181
Na2O
% ≤011 ≤0105 ≤0130 ≤0105 ≤0110 ≤0110
Fe2O3
% ≤0103 ≤0103 ≤0103 ≤0103 ≤0103 ≤0103
≥250
≥0180
Байду номын сангаас
≤25
≤0140
≥200
≥0155
胶溶率
% ≥95 ≥95 ≥95
杂相 (Al2O3·3 H2O) % <4 <4 <5 <4 <5 <5
型号
AA - 341 AA - 314 AA - 315 AA - 332 (L S - 811) AA - 335 (L S - 931)
SiO2
(责任编辑 刘中凡)
2 活性氧化铝的发展及其产业化
要发展高档次活性氧化铝产品 ,人们必须首先
收稿日期 :2000 - 10 - 30
考虑生产方法及其成本 。目前国内不少单位虽也可 生产小批量高档产品 ,但由于方法及产量所致 ,成本 很高 ,影响了企业的生产积极性 。是否存在既可生 产高档次产品又不需过高的投入 ,从而以较低的成 本生产出高档产品呢 ? 通过近几年的考察认为是存 在的 。烧结法生产氧化铝的厂家采用碳酸化法生产 高档次活性氧化铝及其水合物 ———拟薄水铝石及其 活性氧化铝系列产品是完全可能的 。
比表面积 m2/ g
200 ±30 ≥220 ≥150
压碎强度 N/ 颗 ≥80 ≥100 ≥80
磨耗 % ” / /
≥0140
≥230
≥100
/
≥0140
≥200
≥100
< 110
Al2O3 % ”
/ /
/ ≥92
外形尺寸
mm Φ3 ×(3 - 10) 条
Φ3～5 球
% ≤0135 ≤0106 ≤811 ≤0135
Fe2O3
Na2O
% ≤0104 ≤0103 ≤0103
% ≤0103 ≤015 ≤015
≤0104
≤014
助催化剂 110 ±012 %
灼减
% ≤6 ≤6 ≤6 ≤7
表 2 山东铝业公司活性氧化铝
孔容
ml/ g ≥0140 ≥0145 ≥0142
表 1 山东铝业公司拟薄水铝石系列产品
灼减 %
堆比重 kg/ l
比表面积 (B ET) m2/ g
孔容 (CCL4) ml/ g
18～22
≤0175
240～280
013～014
18～22
≤0175
240～280
013～014
≤25
≤0175
≥250
≥013
≤25
≤0140
≥300
≥0180
≤25
≤0150
本文重点就特种氧化铝中活性氧化铝的发展及 应注意的问题 ,谈一点肤浅看法 。
1 发展活性氧化铝的必要性
特种氧化铝中的活性氧化铝是应用于石油化 工 、化肥等行业用作催化剂或催化剂载体的一组性 质差异较大的独特产品 。按照性质或用途可分成许 多品牌型号 ,其制备过程技术含量高 ,因此经济效益 也十分可观 。优质产品市场价格每吨在数万元至十 万元级不等 。然而某些高档产品目前国内还不能生 产或者尚无有大批量生产的厂家 ,国内应用厂家花 费大量外汇进口这类产品 。目前国内已有部分厂家 可小批量生产某些高档产品 ,其产品质量已接近国 外水平 ,只要人们重视及适当投入 ,高档次产品的生 产是完全可能的 。届时可以自产自销 ,甚至出口赚 外国人的钱 。
/
/ Φ4～6 球
吸温率 堆比重
%
g/ ml
/
/
≥40
/
≥70
≤016
/
/
其他
余量
由此可见 ,只要研制出先进的生产工艺 ,生产出 优质适用的特种氧化铝就能得到用户的青睐 。随着 用户需求量增多 ,产量的增长 ,成本自然会下降 ,利 润也就丰厚了 。这是氧化铝生产厂家 ,尤其是烧结 法生产氧化铝厂家发展特种氧化铝的美好前景 。
表征活性氧化铝活性特征的主要指标为孔容 、 比表面积 。这两个参数高时 ,一般认为活性高 。人 们对于活性方面已经有了较高的重视程度 。通常在 原料的制备 、成型时原料的配比 、助剂的选择 、成型 工艺 、烘干及活化焙烧工艺等方面严加控制来保证 和提高活性氧化铝的活性 。而有关催化剂的选择性 这一指标 ,主要与其载体有主要对应关系 。所以在 提到活性氧化铝的活性时往往还要提到用活性氧化 铝作载体的催化剂的选择性问题 。因为催化剂的活 性及选择性与载体直接相关 。催化剂的选择性与其 孔径分布直接相关 ,催化剂的孔径分布又与载体的 孔径分布直接相关 。因此 ,作为载体的活性氧化铝 必须有合理的孔径分布 。
· 24 · 轻 金 属 2001 年第 4 期
活性氧化铝及其发展
刘纯玉1 ,刘朝霞2
(1. 山东铝业公司 ,山东 淄博 255065 ;2. 威海市招商引资中心 ,山东 威海 264200) )
摘要 : 烧结法生产氧化铝厂家适当发展特种氧化铝 ,对于降低综合生产成本 ,增加企业经济效益是一条可行的路子 。 作为特种氧化铝中的活性氧化铝 ,提高其质量 ,尤其是从孔结构等方面提高活性氧化铝的质量是发展活性氧化铝的关 键所在 。孔结构是活性氧化铝在不同应用行业的至关重要的技术指标 。 关键词 : 特种氧化铝 ;活性氧化铝 ;孔结构 ;质量 ;效益 中图分类号 : TF821 文献标识码 : C 文章编号 : 1002 1752 (2001) 04 0024 02
化铝 ,但国内现有产品能达到要求的并不很多 ,离催 化行业要求还存在不小差距 。因此 ,重视和开展孔 结构研究是发展特种氧化铝 ,尤其是活性氧化铝的 需要 。
那么如何开展孔结构研究呢 ? 我们知道 ,载体 的孔有小孔 、中孔 、大孔及其相互交联的几种类型 。 不同催化剂要求的孔结构不尽相同 。通常活性氧化 铝的大孔 (微米级) 是参与反应物质进入催化剂内部 的通道 ;而具有丰富表面积的小孔或中孔才是催化 反应的发生地点 。小孔或中孔通常与原料的特性有 关 。因此要制备出合格孔结构的催化剂载体 ,首先 是制备合格 原料 ;而原料 ———氧化铝水合物 ,例如 拟薄水铝石的制备又与制备该原料的原料有关 ,与 制备工艺有关 ,与制备过程中助剂的选择及用量等 有关 。原料决定着载体的孔径结构 。山东铝业公司 开展科技攻关 ,目前孔径 100A 、300A 高质量的拟薄 水铝石已经研制成功 ,正在进一步进行成型工艺及 开发应用研究 。
我国烧结法氧化铝生产厂家生产特种氧化铝已 有三四十年的历史 ,其品种品牌已有百余种 ,可归纳 为氢氧化铝系列 ,拟薄水铝石系列 ,活性氧化铝系 列 、煅烧氧化铝系列 、高纯氧化铝系列及其衍生产品 铝钙水泥系列和分子筛系列 。这些系列产品广泛应 用于各个不同行业 ,与国民经济的发展密切相关 。
特种氧化铝是指非冶金用氧化铝 ,是一种经特 殊加工而产出的性质独特 、经济效益丰厚的氧化铝 或其水合物 。特种氧化铝对于铝矿资源贫乏品位较 低的生产厂家 ,尤其是对于成本相对较高的烧结法 厂家 ,无疑是发展生产 、提高效益 、增加就业机会的 一条路子 。因此 ,发展特种氧化铝应该引起人们的 重视 。
通常谈及的活性高的催化剂并不一定选择性 好 。人们要求的既活性高又选择性好的催化剂是一 种孔容 、比表面积相对较大 ,孔径分布合理的产品 。 有关孔结构问题老早就被人们认识 ,也进行过研究 , 但对其重视程度远不及对孔容 、比表面积的重视 。 随着人们认识程度的提高及催化剂的实际需要 ,开 展对活性氧化铝孔结构研究是提高特种氧化铝质量 的必然 。目前 ,人们希望有孔径分布合理的恬性氧
对于微米级的大孔 ,通常是通过成型过程中控 制工艺条件 、添加造孔剂等方法来实现 。如上文所 述 ,不同的催化剂需要不同孔径的大孔 ,具体的要求 尚需具体的工艺条件及造孔方法来实现 。
总之 ,高附加值的特种氧化铝的高附加值是以 优良质量为前提 ;优良的质量是高附加值和高效益 的必要条件 。对于活性氧化铝而言 ,如前所述必须 有良好的活性和合理的孔结构等必要条件 。可以用 简单的一句话概括特种氧化铝的发展前景 ,即高质 量 →高附加值 →高效益 →大发展 。
碳酸化法生产活性氧化铝过程中 ,通过变化偏 铝酸钠溶液的浓度 、温度 、碳酸化速度以及控制不同 的终点 p H 值可以制取不同性质的氧化铝水合物 ; 采用不同特性的氧化铝水合物为原料 ,通过添加不 同的肋剂并采取不同的成型 (球形或条形) 及活化工 艺可以制备出特性各异的活性氧化铝载体 。这些活 铝载体按特性区分有大孔容类 (016～018ml/ g) ,大 比表面积类 ( 250 ～ 350m2/ g) , 低堆比重类 ( 012 ～ 016g/ ml) ,小孔径类 ( < 40A) ,中孔径类 (40～100A) 及大孔径类 (100～500A) 等 。从化学组分上区分又 可分为高钠型 (Na2O 1 %～2 %) 、中钠型 ( Na2O 012 ～013 %) 和低钠型 ( Na2O < 0101 %) ; 高硅型 ( SiO2 1 %～10 %) ; 低铁型 ( Fe2O3 < 01005 %) 。目前国内 的氧化铝生产厂家如山西铝厂 、贵州铝厂 、长城铝业 公司等也在研制和生产活性氧化铝及其原料拟薄水 铝石 ,但多处于起步阶段 ,今后要走的路还长 。山东 铝业公司在这方面走在国内各大氧化铝厂的前面 。 他们生产的拟薄水铝石系列产品 (表 1) 已具有特 色 ,在国内已具一定的水平 。他们生产的活性氧化 铝 (表 2) 距国外某些优质品虽存在某些差距 ,但在 国内也属较先进水平 。目前他们正组织攻关以使活 性氧化铝质量 、产量向国际先进水平迈进 。由于得 天独厚的原料优势 ,他们的产品可以而且已经在工 业大批量生产 ,其成本降至较低水平 ,具有竞争优 势。
2001 年第 4 期 刘纯玉 ,刘朝霞 :活性氧化铝及其发展 · 2 5 ·
牌 号
HF159 HF160 HF163 HF171 HF172 HF181
Na2O
% ≤011 ≤0105 ≤0130 ≤0105 ≤0110 ≤0110
Fe2O3
% ≤0103 ≤0103 ≤0103 ≤0103 ≤0103 ≤0103
≥250
≥0180
Байду номын сангаас
≤25
≤0140
≥200
≥0155
胶溶率
% ≥95 ≥95 ≥95
杂相 (Al2O3·3 H2O) % <4 <4 <5 <4 <5 <5
型号
AA - 341 AA - 314 AA - 315 AA - 332 (L S - 811) AA - 335 (L S - 931)
SiO2
(责任编辑 刘中凡)
2 活性氧化铝的发展及其产业化
要发展高档次活性氧化铝产品 ,人们必须首先
收稿日期 :2000 - 10 - 30
考虑生产方法及其成本 。目前国内不少单位虽也可 生产小批量高档产品 ,但由于方法及产量所致 ,成本 很高 ,影响了企业的生产积极性 。是否存在既可生 产高档次产品又不需过高的投入 ,从而以较低的成 本生产出高档产品呢 ? 通过近几年的考察认为是存 在的 。烧结法生产氧化铝的厂家采用碳酸化法生产 高档次活性氧化铝及其水合物 ———拟薄水铝石及其 活性氧化铝系列产品是完全可能的 。
比表面积 m2/ g
200 ±30 ≥220 ≥150
压碎强度 N/ 颗 ≥80 ≥100 ≥80
磨耗 % ” / /
≥0140
≥230
≥100
/
≥0140
≥200
≥100
< 110
Al2O3 % ”
/ /
/ ≥92
外形尺寸
mm Φ3 ×(3 - 10) 条
Φ3～5 球
% ≤0135 ≤0106 ≤811 ≤0135
Fe2O3
Na2O
% ≤0104 ≤0103 ≤0103
% ≤0103 ≤015 ≤015
≤0104
≤014
助催化剂 110 ±012 %
灼减
% ≤6 ≤6 ≤6 ≤7
表 2 山东铝业公司活性氧化铝
孔容
ml/ g ≥0140 ≥0145 ≥0142
表 1 山东铝业公司拟薄水铝石系列产品
灼减 %
堆比重 kg/ l
比表面积 (B ET) m2/ g
孔容 (CCL4) ml/ g
18～22
≤0175
240～280
013～014
18～22
≤0175
240～280
013～014
≤25
≤0175
≥250
≥013
≤25
≤0140
≥300
≥0180
≤25
≤0150
本文重点就特种氧化铝中活性氧化铝的发展及 应注意的问题 ,谈一点肤浅看法 。
1 发展活性氧化铝的必要性
特种氧化铝中的活性氧化铝是应用于石油化 工 、化肥等行业用作催化剂或催化剂载体的一组性 质差异较大的独特产品 。按照性质或用途可分成许 多品牌型号 ,其制备过程技术含量高 ,因此经济效益 也十分可观 。优质产品市场价格每吨在数万元至十 万元级不等 。然而某些高档产品目前国内还不能生 产或者尚无有大批量生产的厂家 ,国内应用厂家花 费大量外汇进口这类产品 。目前国内已有部分厂家 可小批量生产某些高档产品 ,其产品质量已接近国 外水平 ,只要人们重视及适当投入 ,高档次产品的生 产是完全可能的 。届时可以自产自销 ,甚至出口赚 外国人的钱 。
/
/ Φ4～6 球
吸温率 堆比重
%
g/ ml
/
/
≥40
/
≥70
≤016
/
/
其他
余量
由此可见 ,只要研制出先进的生产工艺 ,生产出 优质适用的特种氧化铝就能得到用户的青睐 。随着 用户需求量增多 ,产量的增长 ,成本自然会下降 ,利 润也就丰厚了 。这是氧化铝生产厂家 ,尤其是烧结 法生产氧化铝厂家发展特种氧化铝的美好前景 。