[发明专利]一种球形氧化铝的制备方法

说明书

一种球形氧化铝的制备方法，包括如下步骤：将拟薄水铝石粉体、成型助剂进行混合，然后加入含酸去离子水，经捏合挤条后，制成长条形可塑体；在长条形可塑体表面不粘连前提下，将其置于成球装置中实现断条与滚动造粒，在断条和成粒后，保持颗粒旋转的同时，喷入雾状液滴的润湿剂，在颗粒之间无粘连前提下，润湿颗粒表面，停止喷雾并继续旋转，当颗粒变为表面光滑的球形颗粒后，成球装置中的冷风改为热风，将球形颗粒表面干燥硬化，然后停止滚动造粒；对球形颗粒进行干燥，然后焙烧，最终制得氧化铝球形载体。本发明所述方法解决了原方法制备小球表面不光滑、球型度和耐磨性差的难题，并且制备成本低、制备过程无污染。

技术领域

本发明属于无机材料制备领域，涉及一种球形氧化铝的制备方法，更具体的说，涉及一种氧化铝前躯体经混捏、挤条、制粒和成球，最终干燥和焙烧制成球形氧化铝的过程。

背景技术

由于氧化铝具有合适比表面积、孔结构可控、热稳定性好、吸附能力强等特点，被广泛用作催化剂载体与吸附剂。为更好发挥性能，除要求更优或更合适的载体物化指标(通常指比表面、孔容、孔径分布、抗压碎强度等)外，工程化应用(传质、传热、磨损等)对催化剂形状也有要求，常用形状有：球形、环形、片状、条状(圆柱、三叶草、四叶草)、带齿、带孔等。与柱状相比，球形催化剂载体具有独特的优势：球形催化剂表面光滑，可自行滚动，装卸容易，装填后床层均匀；在粒度相同情况下，催化剂压降可降低约30％；球形催化剂颗粒规整，床层气流分布均匀，同平面温差小，不易产生沟流；球形催化剂表面光滑，耐磨性好，不易粉化。目前石油炼制与石油化工的反应器中，球形催化剂几乎可取代其他所有形状催化剂，并显示更优异的催化性能，但由于生产制备技术中的成本因素，球形氧化铝载体没有得到大规模应用。

目前常用的球形氧化铝生产技术方法有：喷雾造粒法、滚动成型法、油(氨)柱成型法和整形造粒法等。

喷雾造粒使载体成型与干燥两个步骤在数秒钟内快速同时完成，但该法仅用于制备平均粒径为几十微米至数百微米的细小颗粒，无法制备较大尺寸载体。

滚动成型法是制备常规载体与吸附剂方法之一，用于水硬性物料如快脱粉的成型，但该法对原料适应性较差，操作环境粉尘大，产品表面不够光滑，应用有限。

油(氨)柱成型法是目前制备低密度、大孔容、表面光滑、强度适中球形载体的重要方法，其基本过程为：将铝溶胶与六亚甲基四胺溶液混合，然后滴入热油柱或油氨柱中，由于表面张力的作用，溶胶在油相中收缩为凝胶小球，将成型后的小球，经老化、干燥、焙烧等步骤得到球形氧化铝颗粒。油(氨)柱成型需在较高温度条件(90℃)下进行，能耗高，且存在固化速度慢、效率低的缺点；采用六亚甲基四胺为凝胶剂时，在高温时会产生有毒挥发性物质，造成环境污染；对于油氨柱，由于存在油水界面，溶胶液滴经过油水界面时表层易被剥落，同时在界面处还易形成乳化层，造成粒子上浮等缺点；溶胶通过针孔在滴球时形成的液滴大小不尽相同，造成小球粒径大小不均，且滴球时还会存在小球带尾巴呈现水滴型的问题，从而成品率大大降低；油(氮)柱成型制备流程长，使得生产成本远高于其他成型方法。

整形造粒法过程相对较简单，在混捏过程中使粉体原料胶溶形成塑性体，经挤压、切粒、整形制得，制备成本低，过程无氨污染。

在整形造粒法中，采用已经被公知的带有齿状摩擦盘的高速转动成球装置，1966年美国专利US3277520首次公开了该球形造粒装置及方法。该专利中，含齿转动摩擦盘(简称转盘)设有规则分布的小齿(或凹槽)，转盘与筒壁留有空隙，运转时从空隙下部通风。由于转盘旋转产生的离心力、摩擦力和通风升力的共同作用下，长条形塑性物料先后发生断条、制粒和成球。功能类似装置在不同文献被称为造粒机或滚圆机，本文统称为“高速成球装置”。