способ получения носителя для катализаторов

Формула изобретения

Способ получения изомера Аl₂О₃ для носителей катализаторов путем прокаливания гидроксида алюминия, отличающийся тем, что прокаливание гидроксида алюминия проводят воздушной плазмой со скоростью потока Vп 600 м/с и температурой плазменной струи на срезе сопла Т_пл 7500К, при этом плазменная струя воздействует на материал радиационным световым излучением, вибрацией с частотой пульсации струи палзмотрона и кавитацией при заданном времени пребывания в зоне плазменной обработки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии носителей для катализаторов и может быть использовано в химии, нефтеобработке и др.

Известен способ получения носителя, включающий прокаливание гидроксида алюминия, его измельчение до размера частиц менее 2 мкм, смешение с алюминиевой пудрой и водным раствором декстрина, формование шариков 6-8 мм и их обжигом при 1400^oС (авт. св. СССР 445227, кл. В 01 J 21/08, 1973).

Недостатком известного способа является низкая механическая прочность и активность катализатора.

Ближайшим аналогом для решения поставленной технической задачи, выбранным в качестве прототипа, является способ получения носителя для катализатора, в котором прокаливают гидроксид алюминия, измельчают, суспендируют с добавлением поверхностно-активного вещества (порошок поливинилового спирта), формуют и прокаливают (патент РФ 2017523, кл. В 01 J 37/04, 21/04, 1994 г.).

Недостатком прототипа является невозможность получения носителя со значительной удельной поверхностью, в частности из-за загрязнения продуктами горения при прокаливании, вызванного ограниченными температурно-скоростными параметрами горелок на газообразном и жидком топливе, и значительные производственные площади оборудования. Кроме того, при тепловой обработке гидроксида алюминия дымовыми газами наблюдается некоторое предельное значение удельной поверхности и в дальнейшем пористости получаемых носителей, что связано с условиями удаления воды из материала.

Задачей изобретения является получение изомеров Аl₂О₃ для носителей катализаторов со значительной удельной поверхностью и высокой реакционной способностью.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения носителя для катализаторов путем прокаливания гидроксида алюминия прокаливание гидроксида алюминия проводят воздушной плазмой со скоростью V_п < 600 м/с и температурой плазменной струи на срезе сопла Т_пл < 7500К, при этом плазменная струя воздействует на материал радиационным световым излучением, вибрацией с частотой пульсации струи плазмотрона и кавитацией при заданном времени пребывания в зоне плазменной обработки.

Прокаливание гидроксида алюминия заявленное предложение реализует следующим образом.

С помощью бункера-питателя или транспортера организуется свободное падение компактного потока порошка гидроксида алюминия через плазменную струю. При этом расположение плазмотрона (по высоте падения материала и расстоянию до него) выбирают в зависимости от заданных характеристик продукта обработки. Краткосрочные и высокотемпературные воздействия на материал плазменной струи вызывают изменение его структуры (он рассыпается на мельчайшие частички), определяющие его соответствие требованиям к исходному материалу для носителей катализаторов.

Изложенное обусловлено тем, что параметры плазменной струи в наибольшей мере соответствуют задачам прокаливания сыпучего сырья, включающего сушку, вспучивание и сопутствующее им дробление материала: при сушке жидкость удаляется из свободных пор, при вспучивании свободная жидкость удаляется из закрытых пор с разрушением капсул частиц сырья.

Важным фактором, определяющим требуемые фазовые композиции конечного продукта, является динамика воздействия на сырье чрезвычайно резких перепадов температур. Энергетика плазменного потока существенно превышает параметры факела традиционных горелок на газообразном и жидком топливе. К недостаткам последних относится также воздействие на материал дымовых газов, включающих сажу, окись и двуокись углерода, несгоревшее топливо, пыль, пары воды и пр. , что проявляется в ограничении удельной поверхности и в дальнейшем - пористости получаемых носителей (пленка копоти, в частности, запирает выход газов из материала). Отметим также необходимость значительных объемов факелов горелок, без чего не может быть обеспечена равномерность прокаливания сколько-нибудь значительных объемов материала, что вызывает рост производственных площадей.

Таким образом, воздействие на материал плазмы приводит к эффекту раскапсулирования природных конкреций, разрушает их, удаляет органические примеси, очищает от некоторых окислов.

Пример 1.

Прокаливают 1 кг гидроксида алюминия путем подачи порошка из бункера в плазменную струю, образуемую плазмотроном, размещенным под бункером. Ввод порошка осуществляют в зону факела с температурой 7450К, и скоростью плазменного потока _п = 600 м/с. Скорость падения частиц порошка в зоне факела плазменной струи 1,5 м/с. Затем материал охлаждают с градиентом температур 10-15^oС/мин.

В результате получено 840 г -изомера Аl₂О₃ (по рентгенофазовому анализу) с удельной поверхностью 360 м²/г. Гранулометрический состав порошка: 5-20 мкм (по седиментометру). Этот реакционно-обеспеченный материал используют для приготовления носителей для катализаторов с помощью традиционных приемов.

Пример 2.

Все, как в примере 1, кроме скорости падения материала в зоне плазменной обработки - 0,7 м/с. Получено 830 г -изомера Al₂О₃ (по рентгенофазовому анализу) для носителей катализаторов. Охлаждение, как в примере 1. Гранулометрический состав 5-25 мкм. Удельная поверхность 150 м²/г.

Заявленное предложение позволяет получить более высокие, чем в прототипе показатели фазового и фракционного состава материала, а также удельной поверхности носителя для катализаторов при малых производственных площадях и незначительном загрязнении окружающей среды.