一种生产高纯高黏拟薄水铝石的方法与流程

本发明属于拟薄水铝石制备技术领域，特别涉及一种生产高纯高黏拟薄水铝石的方法。

背景技术：

国外高纯拟薄水铝石采用醇铝法生产，即高纯铝与异丙醇反应生成异丙醇铝，再与水发生水解反应生成异丙醇和高纯拟薄水铝石。国内用的碳化法，即用铝酸钠溶液，通入co2气进行碳酸化分解，生成拟薄水铝石料浆，过滤洗涤，得普通的拟薄水铝石。

随着国家环保力度加大，石油精制(脱硫、脱氮、烷基化)催化剂、重整催化剂和生产尾气、汽车尾气净化催化剂的用量急剧增加，此类催化剂采用高纯拟薄水铝石做粘结剂或载体。而在现阶段工业生产中，铝酸钠溶液的纯度，洗水的纯度，可以满足普通拟薄水铝石的生产，但是普通拟薄水铝石由于杂质含量偏高、粘结性偏低、结晶度偏低等原因，其性能不能满足一些高品质催化剂的要求。

目前主要是sasol公司醇铝水解法生产的拟薄水铝石。该公司的产品sb粉由于晶型好，孔结构易控制，比表面积大和纯度高，广泛应用于催化领域，但该法使用的有机溶剂有一定的毒性，进口成本较高，不易广泛推广。

技术实现要素：

有鉴于此，针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种生产高纯高黏拟薄水铝石的方法，利用高纯铝酸钠溶液和二氧化碳气反应制得高纯拟薄水铝石，再用水热高温高压老化处理深度除钠，得到高纯高黏拟薄水铝石。

本发明第一方面提供了一种生产高纯高黏拟薄水铝石的方法，步骤包括：

s1、高纯铝酸钠溶液的制备：将铝酸钠溶液预分解，控制铝氧损失在5-10％，过滤后获得高纯铝酸钠溶液；

s2、高纯拟薄水铝石的制取：将高纯铝酸钠溶液稀释后与co2反应得到高纯拟薄水铝石料浆；将高纯拟薄水铝石料浆过滤、洗涤，得到高纯拟薄水铝石湿滤饼；

s3、高纯高黏拟薄水铝石的制取：将高纯拟薄水铝石湿滤饼加入水后搅拌化浆，加入高碳醇类添加剂后温度100℃-200℃、压力0.5-1mpa下保温反应2-24h，反应结束后降温出料、过滤、洗涤烘干，得高纯高黏拟薄水铝石。

本发明采用的铝酸钠溶液通过预分解提纯，得到了高纯铝酸钠溶液进行后续反应，从生产源头解决了杂质生成的可能，使得产品质量更稳定应用范围更广。进一步的，利用高纯铝酸钠溶液和二氧化碳气反应制得高纯拟薄水铝石。进一步的，通过加入添加剂对高纯拟薄水铝石进行作用，高温高压下缩聚反应，深度除钠，得到高纯高黏拟薄水铝石。

优选的，步骤s1中，所述铝酸钠溶液制备方法包括：将氢氧化铝和碱液在温度105-120℃下反应2-4h，得到铝酸钠溶液。采用所述方法制备得到的铝酸钠溶液，通过预分解提纯，得到高纯铝酸钠溶液中的na2o≤100ppm，fe2o3≤20ppm，sio2≤50ppm，杂质含量基本已经达标。

由于本发明继续利用高纯铝酸钠溶液和二氧化碳气反应制得高纯拟薄水铝石，而铝酸钠溶液的碳酸化分解是一个气、液、固三相参加的复杂的多相反应，它包括二氧化碳为铝酸钠溶液吸收以及二者间的化学反应和拟薄水铝石析出等过程，在碳分过程中特别是后期还伴随着二氧化硅的析出，并生成丝钠铝石一类化合物，获取杂质含量基本达标的高纯铝酸钠溶液从生产源头解决了杂质生成的可能，可避免后续反应中上述杂质的产生。在本发明的整个过程中尽可能的不带入新的杂质，使最终得到的高纯高黏拟薄水铝石中杂质含量极少。

在制备高纯拟薄水铝石的步骤s2中，铝酸钠溶液的碳酸化分解反应的最终形态是氢氧化铝，拟薄水铝石只是中间的过渡态，因此，本发明需比较严格的控制工艺条件。

优选的，步骤s2中所述高纯铝酸钠溶液稀释后与co2进行反应，反应的条件包括：反应初温20℃-30℃，通入的co2浓度为30-50％，控制co2的流量在1.0-5.0m³/h，反应时间30-80分钟，反应终温25℃-50℃。

更加优选的，步骤s2中，控制所述高纯铝酸钠溶液稀释后与co2的反应产物中al2o3残留3-9g/l。

更加优选的，步骤s2中，所述高纯铝酸钠溶液稀释至al2o3含量40-60g/l。

优选的，步骤s2中，所述洗涤为采用80-100℃的高纯水洗涤至湿滤饼ph＝7.0-7.5。

在制备高纯高黏拟薄水铝石的步骤s3中，必须采用湿滤饼进行后面的高温高压的水热缩聚反应，而不能使用烘干后的样品。使用干品反应会使得高纯高黏拟薄水铝石失去它的高粘结性。该高温高压的缩聚反应主要由加入的助剂对拟薄水铝石进行聚合再结晶作用，游离两个水分子生成双核双桥式配合物，接着这种配合物会失去两个h⁺而形成稳定的氧氧键的双桥式配合物，二氧基双桥式配合物中的水分子脱离成为oh基团，h2o分子形成双桥式配合物,进而形成四氧基桥式多核配合物(结构如下所示)：

优选的，o-o基的交替出现，进一步形成网状或锁状的多核配合物，所得高纯高黏拟薄水铝石具有如下网状或锁状的多核配合物结构：

上述结构使得高纯高黏拟薄水铝石具有更高更稳定的粘结性，拟薄水铝石的xrd衍射图谱中拟薄水铝石的主峰值更加尖锐，峰高变高，峰宽变窄，氧化铝含量增多，水分子含量变少，晶粒度变大，结晶度更高，孔径分布更均匀，形成的形态更完善，实用性更广泛。

优选的，步骤s3中，所述高碳醇类添加剂的添加质量为高纯拟薄水铝石湿滤饼质量的0.5-2％。

更加优选的，步骤s3中，所述高碳醇类添加剂为尿素或胆碱。

本发明第二方面提供了上述方法制备得到的高纯高黏拟薄水铝石。

相比于现有技术，本发明具有以下优点：

(1)本发明利用高纯铝酸钠溶液和二氧化碳气反应制得高纯拟薄水铝石，再通过高温高压的水热处理，得到的高纯高黏拟薄水铝石纯度高，sio2、fe2o3、na2o等杂质含量低，晶型好，比表面积孔容大且可控，产品质量好。

(2)本发明得到的高纯高黏拟薄水铝石具备网状或锁状的多核配合物结构，具有更高更稳定的粘结性，其晶粒度变大，结晶度更高，孔径分布更均匀，形成的形态更完善，实现了拟薄水铝石工艺技术创新和结构调整，扩大了拟薄水铝石应用领域，使石油精制催化剂、重整催化剂和生产尾气、汽车尾气净化催化剂的应用有了更大范围的改善，广泛应用于催化领域，填补了国内催化剂方面的技术空白。

(3)本发明制备高纯高黏拟薄水铝石的过程简单可控，无需采用有毒溶剂，满足了国家环保的要求，且生产成本低，具备良好的工业推广应用前景。

附图说明

图1是本发明提供的一种生产高纯高黏拟薄水铝石的方法的工艺流程图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

本发明提供了一种生产高纯高黏拟薄水铝石的方法，步骤包括：

s1、高纯铝酸钠溶液的制取：

首先，选取氢氧化铝原料，含氢氧化钠30％的碱液加入到不锈钢反应槽中，具体的，每千克氢氧化铝对应添加4l碱液，放置在电热板上进行加热，反应槽温度控制在105℃-120℃之间，反应时间控制在2-4小时，得到铝酸钠溶液。

其次，把铝酸钠溶液加入到分解槽内进行预分解提纯，控制al2o3损失在5-10％内，过滤后得到高纯度铝酸钠溶液，用高纯水进行稀释调配，控制铝酸钠溶液浓度：以al2o3含量40-60g/l配制。

s2、高纯拟薄水铝石的制取：

以高纯铝酸钠溶液为原料，通入co2气进行成胶分解，高纯铝酸钠溶液初温控制在20℃-30℃，通入浓度为30-50％co2气，控制每小时的流量在1.0-5.0m³/h，反应时间控制在30-80分钟，控制al2o3残留3-9g/l，终温控制在25℃-50℃,分解完毕，分离洗涤，接着用80℃-100℃的高纯水洗涤拟薄水铝石滤饼，直至滤饼ph值7.0-7.5，得高纯拟薄水湿滤饼。

s3、高纯高黏拟薄水铝石的制取：

将上述制得的高纯拟薄水铝石滤饼加入80℃-100℃的高纯水，使用高速搅拌化浆，料浆均匀后，再加入高纯水稀释搅拌，在此过程中加入高碳醇类添加剂。具体的，每2kg滤饼对应加入1l高纯水后高速搅拌，再加入3l高纯水稀释，对应高碳醇类添加剂的添加量为10-40g。

搅拌30-60min后，把料浆移入5-10l的高压釜设备，进行高温高压处理，温度在110℃-200℃，压力在0.5-1mpa，保温时间在2-24h范围内控制反应，反应完毕后，降温出料过滤洗涤烘干，洗涤时用水量以控制滤饼ph值7.0-7.5为准，在100℃-200℃烘干使产品水分控制在10％-20％，粉碎得到最终产品高纯高黏拟薄水铝石。整个工艺流程过程尽可能的不要带入新的杂质。

下面将结合具体的3个实例对本发明提供的一种生产高纯高黏拟薄水铝石的方法进行说明。

实施例1

本实施例提供了一种生产高纯高黏拟薄水铝石的方法，步骤包括：

高纯铝酸钠溶液的制取。首先，选取氢氧化铝原料1kg，和4l含氢氧化钠30％的碱液(型号为50sp)加入到5l不锈钢反应槽中，放置在电热板上进行加热，反应槽温度控制在110℃，反应时间控制在3小时，得到铝酸钠溶液。其次，把铝酸钠溶液加入到分解槽内进行预分解提纯，控制al2o3损失在7％，过滤后得到高纯度铝酸钠溶液，用高纯水进行稀释调配，控制铝酸钠溶液浓度：以al2o3含量45g/l配制。

高纯拟薄水铝石的制取：以10l高纯铝酸钠溶液为原料，通入co2气进行成胶分解，高纯铝酸钠溶液初温控制在25℃，通入浓度为40％的co2气体，控制每小时的流量在3.0m³/h，反应时间控制在40分钟，控制al2o3残留5g/l，终温控制在35℃,分解完毕，分离洗涤，接着用85℃的高纯水洗涤拟薄水铝石滤饼，直至滤饼ph值7.0，得高纯拟薄水湿滤饼。

高纯高黏拟薄水铝石的制取：使用5l反应槽化浆，将上述制得的高纯拟薄水铝石滤饼2kg加入1l90℃的高纯水，使用高速搅拌化浆，料浆均匀后，再加入3l高纯水稀释搅拌，在此过程中加入高碳醇类添加剂使添加剂浓度为8g/l，所述高碳醇类添加剂为尿素，搅拌50min后，把料浆移入高压釜设备，进行高温高压处理，控制釜温160℃，压力0.6mpa，保温时间4h反应，反应完毕后，降温出料过滤洗涤，洗涤时用水量以控制滤饼ph值7.0为准，在100℃下烘干使产品水分控制在15％，粉碎得到最终产品高纯高黏拟薄水铝石。整个工艺流程过程尽可能的不要带入新的杂质。本实施例制备得到的高纯高黏拟薄水铝石如下网状多核配合物结构：

将本实施例制备得到的高纯高黏拟薄水铝石进行性能测试，作为对比，对sasol公司sb粉在同等条件下进行性能测试，测试结果如表1所示。

表1本实施例样品与sasol公司sb粉测试指标对照表

实施例2

本实施例提供了一种生产高纯高黏拟薄水铝石的方法，步骤包括：

高纯铝酸钠溶液的制取。选取氢氧化铝原料1kg，和4l含氢氧化钠30％的碱液(型号为50sp)加入到5l不锈钢反应槽中，放置在电热板上进行加热，反应槽温度控制在115℃，反应时间控制在2小时，得到铝酸钠溶液。把铝酸钠溶液加入到分解槽内进行预分解提纯，控制al2o3损失在7％，过滤后得到高纯度铝酸钠溶液，用高纯水进行稀释调配，控制铝酸钠溶液浓度：以al2o3含量55g/l配制。

高纯拟薄水铝石的制取：以10l高纯铝酸钠溶液为原料，通入co2气进行成胶分解，高纯铝酸钠溶液初温控制在28℃，通入浓度为35％的co2气体，控制每小时的流量在2.0m³/h，反应时间控制在60分钟，控制al2o3残留7g/l，终温控制在40℃，分解完毕，分离洗涤，接着用90℃的高纯水洗涤拟薄水铝石滤饼，直至滤饼ph值7.5，得高纯拟薄水湿滤饼。

高纯高黏拟薄水铝石的制取：使用5l反应槽化浆，将上述制得的高纯拟薄水铝石滤饼2kg加入1l90℃的高纯水，使用高速搅拌化浆，料浆均匀后，再加入3l高纯水稀释搅拌，在此过程中加入高碳醇类添加剂使添加剂浓度为8g/l，所述高碳醇类添加剂为胆碱，搅拌50min后，把料浆移入高压釜设备，进行高温高压处理，控制釜温120℃，压力0.8mpa，保温时间20h反应，反应完毕后，降温出料过滤洗涤，洗涤时用水量以控制滤饼ph值7.5为准，在150℃下烘干使产品水分控制在12％，粉碎得到最终产品高纯高黏拟薄水铝石。整个工艺流程过程尽可能的不要带入新的杂质。本实施例制备得到的高纯高黏拟薄水铝石结构及性能与实施例1基本一致。

表2本实施例样品与sasol公司sb粉测试指标对照表

实施例3

本实施例提供了一种生产高纯高黏拟薄水铝石的方法，步骤包括：

高纯铝酸钠溶液的制取。首先，选取氢氧化铝原料1kg，和4l含氢氧化钠30％的碱液(型号为50sp)加入到5l不锈钢反应槽中，放置在电热板上进行加热，反应槽温度控制在115℃，反应时间控制在2小时，得到铝酸钠溶液。其次，把铝酸钠溶液加入到分解槽内进行预分解提纯，控制al2o3损失在10％，过滤后得到高纯度铝酸钠溶液，用高纯水进行稀释调配，控制铝酸钠溶液浓度：以al2o3含量50g/l配制。

高纯拟薄水铝石的制取：以10l高纯铝酸钠溶液为原料，通入co2气进行成胶分解，高纯铝酸钠溶液初温控制在30℃，通入浓度为35％的co2气体，控制每小时的流量在4.5m³/h，反应时间控制在50分钟，控制al2o3残留9g/l，终温控制在45℃,分解完毕，分离洗涤，接着用90℃的高纯水洗涤拟薄水铝石滤饼，直至滤饼ph值7.0，得高纯拟薄水湿滤饼。

高纯高黏拟薄水铝石的制取：使用5l反应槽化浆，将上述制得的高纯拟薄水铝石滤饼2kg加入1l90℃的高纯水，使用高速搅拌化浆，料浆均匀后，再加入3l高纯水稀释搅拌，在此过程中加入高碳醇类添加剂使添加剂浓度为8g/l，所述高碳醇类添加剂为尿素，搅拌50min后，把料浆移入高压釜设备，进行高温高压处理，控制釜温120℃，压力1mpa，保温时间18h反应，反应完毕后，降温出料过滤洗涤，洗涤时用水量以控制滤饼ph值7.0为准，在100℃下烘干使产品水分控制在20％，粉碎得到最终产品高纯高黏拟薄水铝石。整个工艺流程过程尽可能的不要带入新的杂质。本实施例制备得到的高纯高黏拟薄水铝石结构及性能与实施例1基本一致。

表3本实施例样品与sasol公司sb粉测试指标对照表

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。