一种合成高铝硅胶的制备方法与流程

本发明属于硅铝胶制备领域，特别涉及一种合成高铝硅胶的制备方法。
背景技术：
：三聚氰胺是一种重要的有机化工中间产品，是制作具有耐热、耐老化、耐酸碱阻燃特性的三胺甲醛树脂的主要原料。工业生产三聚氰胺普遍采用的是以尿素为原料的常、低压法合成三聚氰胺生产工艺。这种生产工艺，采用流化床催化合成工艺，要求催化剂具有高强度、高活性、价格低等优点。国外巴斯夫(BASF)主要采用γ-Al2O3为催化剂，但价格昂贵。国内大部分采用粗孔硅胶作催化剂，其价格便宜但催化活性和强度较低，消耗量大。部分三聚氰胺装置采用含氧化铝含量在8％左右的低铝粗孔微球硅铝胶，在催化活性和强度上高于硅胶，但由于增加了原料硫酸铝投入，其成本相对硅胶高出10％。技术实现要素：为了克服上述不足，本发明提供一种三聚氰胺高铝催化剂的制备方法。采用此方法制备的催化剂生产成本低、产品强度高、磨耗低，同时具有高活性、高选择性、副产物少等优点。氧化铝含量在25％-35％，具有较高的性价比。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高铝硅胶，所述高铝硅胶中铝含量为25％～35％，粒度140～300目。优选的，所述高铝硅胶的比表面积≥300m2/g，堆比重：0.3～0.7t/m3、磨耗：≤1.5％。本发明还提供了一种高硅铝胶的合成方法，包括：将硅胶颗粒老化扩孔，酸泡、水洗浆化，过滤，得SiO2含量8～15％的湿胶；将胶溶态的拟薄水铝石与上述湿胶混合，喷雾干燥成型、焙烧、降温，过筛，即得；所述硅胶颗粒的粒径为1～3mm。现有的硅胶用作催化剂载体时，通常是将硅胶浸渍于含催化活性组分的溶液中，使溶液吸收于硅胶的孔隙内，经干燥、活化等手续，使活性组分分布于硅胶表面上。但现有的硅溶胶由于孔径过小，对氧化铝的负载量过小，不利于反应物分子的扩散，不能满足大流量的三聚氰胺催化处理，为此，本发明提出对硅溶胶进行扩孔处理，提高催化剂内表面利用率，避免孔隙深处生成的产物分子不易逸出孔外，造成的深度副反应。后续研究发现：当高铝硅胶的粒度为140～300目时，高铝硅胶的铝含量可达25％～35％，保证催化组分充分分散的同时，大幅提升了硅溶胶催化效率，尿素承载量每小时可达到175Kg/T。为了实现催化组分分散性和催化效率的平衡，需要对硅溶胶的粒径和铝含量进行精确控制，本发明研究发现：若所述硅胶颗粒的粒径为1～3mm、扩孔后的湿胶中SiO2含量为8～15％，则后续制备的硅铝胶中铝含量可达70％、比表面积≥300m2/g，能够满足高流量三聚氰胺催化的要求。优选的，所述老化的处理条件为：30～70℃下老化1～3h。优选的，所述胶溶态的拟薄水铝石的制备方法为：在拟薄水铝石中加入适量水后，加入硝酸至混合液呈胶状(胶化)、pH在2～4后，过滤，即得。优选的，所述焙烧条件为：于300～600℃下活化1～2h。更优选的，所述焙烧条件为：于500～550℃下活化1～2h。优选的，所述湿胶的比表面积≥300m2/g，孔容0.4-0.7cm3/g，优选孔容≥0.5cm3/g。本发明还提供了一种采用此方法制备的催化剂，粒度140～300目、堆比重：0.3～0.7t/m3、比表面：≥300m2/g、磨耗：≤1.5％。氧化铝含量：25～35％。所述的方法主要涉及以下几个方面：(1)以泡花碱和硫酸为原料，采用空气成型工艺，制成颗粒状硅胶球，硅胶球粒径在1～3mm。(2)硅胶颗粒在30～70℃条件下老化1～3h扩孔，然后经酸泡、水洗至电导率小于1000μs/cm后，进入打浆机浆化，浆液过滤后得SiO2含量8～15％的湿胶备用。(3)在拟薄水铝石中加入适量水后，加入硝酸至混合液呈胶状(胶化)、pH在2～4后过滤得铝溶胶。(4)铝溶胶和硅胶浆液混合，调节混合液pH在6～6.5，在喷雾干燥机喷雾干燥成型。(5)成型后的硅铝胶在干燥焙烧转炉300～600℃，优选500～550℃条件下进一步干燥活化1～2h，至烧失≤0.2％。(6)活化后的硅铝胶降温后，进入筛网筛分，制得所需粒度的成品催化剂。本发明还提供了任一上述的方法制备的高铝硅胶。本发明还提供了上述的高铝硅胶在制备三聚氰胺催化剂中的应用。本发明的有益效果(1)利用本工艺生产方法出的硅铝胶，铝含量可达70％，铝含量的增加有效提高催化剂强度，大大降低磨耗率，试验生产催化剂磨耗率小于1.5％(2)采用本方法制作的硅铝胶催化剂，经老化扩孔后，催化剂孔径和比表面积大(见附图)，在催化反应时大分子产物三聚氰胺分子可在催化剂表面自由脱附，有效提高催化速率。试验得出铝含量在25％～35％时，具有优异的催化活性，其尿素承载量每小时可达到175Kg/T(一般市售催化剂尿素承载量在150-165Kg/T)。催化剂选择性99％以上，副产物少，具有较高的性价比。(3)生产过程采用老化扩孔、酸泡、水洗等，有效去除原料引入的硫酸根离子，大大降低酸根离子对设备腐蚀。(4)催化剂中的铝来源与原料拟薄水铝石，在焙烧活化中转化为γ-型活性氧化铝，有效提高催化剂反应活性。(5)本发明制备方法简单、实用性强，易于推广。附图说明图1吸脱附曲线；图2孔径分布。具体实施方式以下通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：实施例1以泡花碱和硫酸为原料，采用空气成型工艺，制成颗粒状硅胶球，硅胶球粒径在1～3mm。制作成型的硅胶颗粒在30～70℃条件下老化1～3h扩孔。扩孔后的硅胶颗粒经酸泡、水洗至电导率小于1000μs/cm后，进入打浆机浆化，浆液过滤后得SiO2含量8～15％的湿胶备用。称取一定重量的拟薄水铝石(见下表)和2Kg脱盐水混合，在高速搅拌下，加入5％的硝酸至混合液呈胶状(胶化)、pH在2～4后过滤。然后取20Kg湿胶浆液与铝胶液混合，用5％硝酸调节混合液pH在6～6.5。混合液经柱塞泵打入喷雾干燥器喷雾干燥成型，成型产品在干燥焙烧转炉300～600℃条件下进一步干燥活化1～2h。活化后的硅铝胶降温后，进入筛网筛分，制得所需粒度的成品催化剂。通过实施例中拟薄水铝石的调节，达到对硅铝胶内铝含量的调节。对应相应调节生产出的硅铝胶其理化指标见对比例。对比例样品编号堆比重g/ml粒度比表面m2/g孔容g/ml磨耗％实施例1625120-2003960.713.2实施例2678120-2004420.652.2实施例3727120-2004870.61.45实施例4769120-2005140.531.32实施例5813120-2004760.471.23实施例6854120-2004070.411.14实施例7897120-2003380.331.07市售硅铝胶900-1100180-300150-2000.2-0.42-4最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。当前第1页1 2 3