[发明专利]含有添加剂的微晶体勃姆石以及含有这种微晶体勃姆石的成型颗粒和催化剂组合物

说明书

本发明涉及一种含有添加剂的微晶体勃姆石。氧化铝、α一水合物或勃姆石及其脱水和或烧结形式是一些应用最广泛的氧化铝-氢氧化铝材料。一些主要的工业应用如陶瓷、研磨材料、阻燃剂、吸附剂、组合物中的催化剂填料等等，均涉及这些材料中的一种或多种。另外，大部分工业勃姆石氧化铝均用于催化用途，如精制催化剂、加氢处理烃类进料的催化剂、重整催化剂、控制污染的催化剂、裂解催化剂。本文中术语“加氢处理”包括在升温、升压下烃类进料与氢反应的所有过程。这些过程包括加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱金属、加氢脱芳、加氢异构化、加氢脱蜡、加氢裂解及在温和压力条件下的加氢裂解，通常称之为温和加氢裂解。这类氧化铝也用作特定化学过程的催化剂，如环氧乙烷的制备及甲醇的合成。相对而言勃姆石类氧化铝或其改进形式更为近期的工业应用包括转化对环境不友好的化学组分如氯氟代烃(CFCs)及其它不希望的污染物。勃姆石类氧化铝还用作燃气轮机中还原氮氧化物的催化剂材料。

这些材料在如此众多的工业应用中具有如此广泛和多样的成功应用的主要原因是它的灵活性，这使得它们能够制作成具有广泛的物化及机械性能的产品。

决定其工业应用包括气固相的相互作用，例如催化剂与吸收剂适用性的一些主要性能有孔体积、孔径分布、孔结构、比密度、表面积、密度及活性中心的类型、碱度和酸度、挤压强度、磨损性能、热和水热陈化性能(烧结性能)以及其长期的稳定性。

大体上，通过选择和用心控制一些参数可以获得所要求的氧化铝产品的性能。这些参数通常包括：原料、杂质、沉淀或转化过程的条件、陈化条件以及后续的热处理(煅烧/汽蒸)，以及机械处理。

然而，尽管已知这项专门技术的如此广泛和多样的范围，但该技术仍处于发展阶段，并且对生产者和最终的应用者来说，进一步开发这种以氧化铝为基础的材料，存在着无限的科学和技术挑战。

术语勃姆石在工业上用来描述氧化铝水合物，其XRD图形接近于氧化铝-氢氧化铝[AlO(OH)]，该物质为自然存在的勃姆石或一水硬铝石。另外，通用术语勃姆石可用来描述较宽范围的氧化铝水合物，这些物质含有不同量的水合水，具有不同的表面积、孔体积及比密度，并且在热处理时表现出不同的热特性。虽然它们的XRD图形显示出特定的勃姆石[AlO(OH)]峰，但是它们的宽度通常会变化，并且也可能改变位置。XRD峰的尖锐程度及其位置均被用于表明其结晶度、晶体尺寸以及其杂质的量。

大体上有两类勃姆石氧化铝。通常第一类包括在接近100℃的温度下合成和/或陈化的、大部分时间处于环境大气压力下的勃姆石。这类勃姆石被称为准-晶体勃姆石。第二类勃姆石是本发明的主题，即所谓的微晶体勃姆石。

在现有技术中，第一类勃姆石，即准晶体勃姆石，可互相替换地称为：假勃姆石、凝胶态勃姆石或准晶体勃姆石(QCBs)。通常这些QCB氧化铝有非常高的表面积、大的孔和孔体积，以及比微晶体勃姆石更低的比密度。它们很容易分散在酸的水溶液中，具有比微晶体勃姆石更小的晶体尺寸，并且含有更大数目的水合水分子。QCB的水合程度可以具有宽的取值范围，例如每摩尔AlO，含有大约1.4到大约2摩尔的水，通常可以有序地嵌入或另外位于八面体层间。

从QCB材料中释放出来的水作为温度函数的DTG(差热分析)曲线表明，同更接近晶体的勃姆石相比，主峰出现在低得多的温度下。

QCBs的XRD图形显示了很宽的峰，其半宽值表明晶体尺寸以及晶体完美程度。

最大强度处半宽值的加宽大体上是变化的，并且对于QCBs来说通常为大约2°-6°的2θ。另外随着嵌入QCB晶体中的水量增加，XRD主反射峰(020)移到更低的2θ值，对应于更大的d间隔。一些通常在工业上可以获得的QCB为：Condea Pural、Catapal和Versal产品。

第二类勃姆石为微晶体勃姆石(MCBs)，与QCBs的区别在于它们高的结晶度、相对大的晶体尺寸、很低的表面积及高的密度。与QCBs不同，MCBs所显示的XRD图形具有更高的峰强度和很窄的半峰线宽。这是由于相对少的嵌入水分子数、大的晶体尺寸、主体材料更高的结晶度以及更少量的不完美结晶的存在。通常对于每摩尔AlO，嵌入的水分子数可以从1左右变化至1.4左右。在最大强度的半峰宽处XRD的主反射峰(020)的宽度为大约1.5至大约0.1度2-θ(2θ)。针对本发明的目的，我们定义微晶体勃姆石在最大强度的半峰宽处的020峰宽小于1.5°。而在最大强度的半峰宽处020峰宽大于1.5的勃姆石则被认为是准晶体勃姆石。