[发明专利]水热稳定的氧化铝

说明书

技术领域

本发明涉及水热稳定的氧化铝、其制造方法及其作为干燥剂的用途。 更具体地，本发明涉及用可溶的硅无机化合物处理过渡型氧化铝的方法。

工业活性氧化铝吸附剂只通过将拜耳法生成的氢氧化铝(三水铝石， ATH)粉末迅速(快速)煅烧、然后湿附聚和热活化来制造。这些吸附剂 表现出过渡型氧化铝相的X-射线衍射图。它们通常具有高BET表面积和 对湿气和其它污染物的良好吸附性能。这使它们适用于处理各种工业流体。

使用活性氧化铝的多数吸附法要求频繁的热再生，以去除吸附的水并 使该吸附剂在下一吸附周期保持活性。在再生过程中，在热的液态水渗过 吸附剂床的同时，吸附剂经受升高的温度、压力和高含湿量的影响，造成 水热老化和吸附性能的损失。

尽管在一些干燥剂用途中因再生周期的性能损失小，且吸附剂可以维 持上千个周期，但一些剧烈的用途会造成快得多的性能劣化，这些用途甚 至对大多数稳定的氧化铝吸附剂也是挑战性的。

天然气干燥是剧烈用途的最显著实例。

活性氧化铝在天然气干燥中已广泛使用了20年。但是，水热老化引起 的短寿命使活性氧化铝在多数装置中被分子筛替代。尽管如此，吸附剂床 的入口部分仍然需要能够转移液体和重质烃的另一吸附剂的保护层。

氧化铝在用作保护层时迅速损失其干燥性能。因此，需要一种在床的 平衡部分中既针对重质烃提供保护又提供附加干燥能力的水热稳定氧化 铝。作为在高水浓度下的干燥剂，活性氧化铝已知优于分子筛。

剧烈的干燥剂用途的另一实例是压缩空气的一些内加热干燥器，在其 中发生循环吸附剂性能的迅速劣化。

尽管事实上已经认识到需要改进活性氧化铝的水热稳定性(参看R. Dale Woosley的文章“Activated Alumina Desiccants(活性氧化铝干燥 剂)”，ALUMINA CHEMICALS-SCIENCE AND TECHNOLOGY HANDBOOK，L.D.Hart编辑，American Ceramic Society，1990，第 241-250页)，但仍没有制备水热稳定氧化铝的成功报道。

Murrell等人的US4,778,779公开了一种组合物，其包含负载在多孔γ 氧化铝载体外表面上的本体二氧化硅离散粒子。提出水性胶态二氧化硅作 为二氧化硅材料源。需要在水蒸气存在下在高于500℃加热以，以使至少 一部分二氧化硅分散在氧化铝表面上。Murrell等人的发明的焦点是制备 活性裂化催化剂而非提高材料稳定性。需要高温使氧化铝和二氧化硅组分 形成活性硅铝酸盐相。

US4,013,590公开了通过用溶解在有机溶剂中的有机硅化合物浸渍氧 化铝、然后热处理并在500℃下受控氧化来改进氧化铝的机械和热性能。 胶态二氧化硅不用于此用途，并在该专利中被列作“反面”例子。

上述专利和其它文献资源针对氧化铝对高温处理的BET表面积稳定 性。这些现有技术发展的焦点是在高温用途(例如用于废气处理的催化剂) 中延迟氧化铝相变。除铈、稀土和碱土元素外，还发现硅对氧化铝具有稳 定作用。Bernard Beguin等人所著论文“Stabilization of Alumina toward Thermal Sintering by Silicon Addition”，J.OF CATALYSIS，127，595-604， (1991)研究了氧化铝对于在水蒸气存在下在1050至1220℃的烧结的热稳定 性。该作者假定氧化铝的羟基与含硅的前体反应。

W.R.Grace US5,147,836、US5,304,526和US6,165,351涉及含二氧 化硅的三羟铝石氧化铝的制备，其用于获得水热稳定二氧化硅“稳定的”η 氧化铝。后者可用于制备催化组合物，特别是用于催化裂化的催化组合物。 将硅酸钠添加到硫酸铝、铝酸钠和氢氧化镁中，将它们进一步混合和反应 以沉淀三羟铝石氧化铝。