γ型活性氧化铝的制备与应用 - 技术科普 - 新闻动态

γ型活性氧化鋁的制備與應用

日期：2022-03-24 瀏覽次數：次

作為化工原料中的重要成員之一，氧化鋁已經在陶瓷、醫藥、吸附、催化劑等領域得到了廣泛應用。目前已發現氧化鋁存在至少 8 種以上的形態，其各自宏觀結構性質也不盡相同。相比其它形態的氧化鋁，被稱為“活性氧化鋁”的 γ-Al2O3 因具有孔結構可調、比表面積大、吸附性能好、表面活性和熱穩定性好等優點，成為化工和石油工業中最廣泛應用的催化劑或催化劑載體，在石油加氫裂化、加氫精制、加氫重整、脫氫及汽車尾氣凈化等反應過程中發揮著重要作用。

γ型活性氧化鋁的制備

γ-Al2O3 一般是通過其前體擬薄水鋁石在400～600℃下熱處理獲得的，不同原料制備的擬薄水鋁石導致 γ-Al2O3 的多樣性。

1.酸沉淀法

首先酸中和堿性鋁酸鹽溶液得到 Al(OH)₃沉淀，然后依次經成膠、老化、過濾、洗滌、干燥等過程制備擬薄水鋁石，最后經高溫活化得到γ-Al₂O₃。堿性鋁酸鹽一般為鋁酸鈉，所用的酸可以是強酸（HNO₃，H₂SO₄等），也可為弱酸（NH₄HCO₃，NaHCO₃等）及CO₂等。常用的硝酸法可生產出孔徑分布窄、成型好的擬薄水鋁石。

酸沉淀法

優點：工藝較簡單，重復較好，比表面積較大，環境污染較小。

缺點：反應體系穩定性較差，產品質量易波動，完全除去雜質陰離子較困難。

2.堿沉淀法

首先堿中和酸性鋁鹽溶液得到 Al(OH)₃沉淀，然后依次經成膠、老化、過濾、洗滌、干燥等過程制備擬薄水鋁石，最后經高溫活化得到γ-Al₂O₃。常用的鋁鹽有Al₂(SO₄)₃，Al(NO₃)₃，AlCl₃等，常用的堿沉淀劑有NaOH，NH₃·H₂O，NaAlO₂，Na₂CO₃等。其中，雙鋁法因原料 NaAlO₂ 和 Al₂(SO₄)₃均可提供鋁源，反應效率高、生產成本較低，是目前我國生產煉化催化劑，尤其是加氫催化劑主要采用的技術路線。

優點：得到的產品質量較穩定，雜質易去除。

缺點：對原料的純度要求較高，完全除去雜質陰離子較困難。

3.醇鋁水解法

醇鋁水解法是直接用Al和醇溶液反應得到醇鋁，再水解制備Al₂O₃·H₂O，經過老化、過濾、干燥等過程得到擬薄水鋁石，最后經煅燒得γ-Al₂O₃。醇鋁水解后的醇溶液經處理后可循環使用，但醇類等有機物具有一定毒性，目前國內一般僅用于生產高純特種氧化鋁。

醇鋁水解法

優點：純度高，產品晶型好，孔結構容易控制。

缺點：成本高，價格貴。

4.碳化法

碳化法是利用CO₂和NaAlO₂反應，制備出活性氧化鋁載體。即在NaAlO₂溶液中通入CO₂，通過改變偏鋁酸鈉溶液的濃度、溫度等條件，制備出性質不同的擬薄水鋁石，最后經高溫煅燒得到γ-Al₂O₃。

旋轉填料床（超重力）碳化法工藝流程圖

旋轉填料床（超重力）碳化法工藝流程圖（PB為擬薄水鋁石）

碳化法可依托鋁廠已有資源，是目前工業生產擬薄水鋁石成本最低的工藝路線之一，但受限于雜晶的產生，其成膠效率一般控制在較低水平。

γ型活性氧化鋁的性質與用途

γ-Al₂O₃晶體結構中的氧離子近似為立方面心緊密堆積，Al³⁺不規則地分布在由氧離子圍成的八面體和四面體空隙之中。根據γ-Al₂O₃的結構特點，有以下用途：

1.作催化劑載體

擁有高比表面積、強表面吸附性的γ-Al₂O₃，在催化劑工業中常用作負載活性組分的傳統載體。γ-Al₂O₃對催化劑的活性及選擇性有重要影響，被廣泛用于石油化工催化、汽車尾氣凈化、工業廢棄還原等方面。在石油化工中，γ-Al₂O₃載體占催化劑載體用量的絕大部分，比其他催化劑載體總量還略多一些。

活性氧化鋁應用于石油領域的催化劑載體

2.直接作催化劑

由于γ-Al₂O₃具有非常明顯的吸附劑特征，并且能夠活化許多鍵，如H-H，C-H鍵等，因此在化學反應體系中，可直接作活性催化劑。γ-Al₂O₃表面具有良好的酸-堿性，因此本身就是一種極好的催化劑。在石油煉廠中，γ-Al₂O₃的主要用途是除去各種過程中的不良組分，保護煉油廠的設備，提高產品質量，這也是γ-Al₂O₃催化劑的最大用途。在烴類裂化，醇類脫水制烯和醚、脫除等反應中可將其作為活性催化劑加入反應體系中。乙醇在γ-Al₂O₃催化劑存在下發生脫水反應，260℃下主要生成乙醚，300℃以上生成乙烯。