[发明专利]一种高硅无定形硅铝及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高硅、大孔容、大比表面积的酸性无定形硅铝及其制备方法。

技术背景

在催化领域中，如何制备具有高活性，优良选择性及长寿命的高效催化剂一直是人们关注和重视的课题。对于以无定形硅铝为载体的负载型催化剂来说，无定形硅铝不仅负担着承载其它活性组分的任务，还具有一定的酸性裂解功能，起着固体酸催化的作用。使用高比表面积的无定形硅铝载体，可制备出活性组分分散度高的负载型催化剂，有利于提高催化剂的反应性能；含无定形硅铝的催化剂具有较大的孔容，则会提高其抗结焦或抗积炭性能，进而延长催化剂的使用寿命，同时还有利于催化剂再生。另外无定形硅铝的硅铝比、酸强度和酸分布等性能，对催化剂的使用性能有很大的影响。而无定形硅铝的固体酸性又受硅含量、硅铝相对位置和制备方法等因素影响。

无定形硅铝作为负载型催化剂的载体或酸性裂化活性组分，已广泛应用于各催化领域中，尤其是在炼油行业的催化裂化和加氢裂化技术领域获得了广泛的应用。提高无定形硅铝的硅铝比、孔容、比表面积以及酸分布的均匀度，对提高无定形硅铝的催化性能有着积极的意义。

无定形硅铝制备方法主要为氧化铝前身物和氧化硅前身物进行沉淀反应，然后经过滤、干燥等步骤制得。根据氧化铝和氧化硅的沉淀顺序，无定形硅铝的制备方法大体可分为三种，一、先铝后硅，即先沉淀氧化铝，再在氧化铝上沉淀氧化硅；二、先硅后铝，先沉淀氧化硅，再在氧化硅上沉淀氧化铝；三、同时沉淀，即氧化硅和氧化铝同时沉淀。很明显无论是先硅后铝还是先铝后硅的沉淀方式，都是首先沉淀一种氧化物基质经形成沉淀颗粒，具有相应的颗粒度和孔道结构，然后再将另一种氧化物沉淀颗粒分布在前一种沉淀颗粒之间或孔道中，这样就会出现氧化硅或氧化铝局部富集的现象，造成无定形硅铝的硅铝分布均匀度不高，限制了无定形硅铝性能的进一步发挥。同时沉淀虽然具有较好的硅铝分散度，但由于氧化硅前身物和氧化铝前身物的理想沉淀条件并不完全相同，原料配比也受到限制，因此产品性能需进一步提高。

CN1210755A公开了一种无定形硅铝及其制备方法，制备过程采用先铝后硅的制备方法，首先氨水和铝酸钠先沉淀生成氧化铝，然后引入硅源，所制备的硅铝其二氧化硅含量为10～50w％，比表面积为350～600m²/g，孔容为0.8～1.5mL/g，红外酸度为0.25～0.55mmol/g。该专利提供的无定形硅铝不仅在制备过程中存在着较严重的氨氮污染问题，而且无定形硅铝的硅铝分布不均匀。US4758338专利同样采用先硅后铝的方式制备无定形硅铝，同样存在着硅铝分布不均匀的问题，且硅铝比偏低。GB2166971公开了一种无定形硅铝的制备方法，它先在高pH(12.0-12.5)下将碱金属铝酸盐及硅酸盐混合后，再与硫酸铝反应制得。该法制备过程属于硅铝同时沉淀，硅铝分布较为均匀，但其制备的无定形硅铝，二氧化硅含量较低(＜35wt％)，比表面积不高(＜277m²/g)，孔容较小(＜0.31mL/g)。虽然具有一定的裂解活性，但它承载较高量的金属组分时，制备出的催化剂孔结构不能满足实际使用要求。CN03133986.7和CN200410050785.X介绍了两种采用碳化法成胶制备无定形硅铝的制备方法，然而碳化法的使用受设备、原材料和成胶pH可调变范围小等因素限制，不能很好的满足无定形硅铝性能的提高和工业推广的要求。

通过以上专利分析，采用先硅后铝或先铝后硅等非硅铝同时沉淀方式制备无定形硅铝，不利于无定形硅铝的硅铝均匀分布；而利用现有专利技术，采用同时沉淀方法制备的无定形硅铝又不能得到足够大的表面积和孔容，使用性能较差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种硅铝分布均匀，同时具有大孔容、大比表面积和高硅铝比的无定形硅铝，本发明还提供了上述无定形硅铝的制备方法。

本发明的无定形硅铝具有如下性质，比表面积为400-650m²/g，优选为400～550m²/g；孔容为1.0～2.0cm³/g，优选为1.2～1.6cm³/g，氧化硅重量含量为20％～80％，优选为30％～65％。

上述硅改性无定形硅铝的平均孔直径在10～20nm范围内，通常在10～15nm，红外酸量(160℃吡啶红外吸附光谱法测定)在0.3～0.8mmol/g之间，酸性中心均匀分布，无定形硅铝采用氧化硅、氧化铝同时沉淀，然后使用有机硅改性方法制备。

本发明无定形硅铝制备过程包括如下内容：