大孔氧化铝载体制备条件的研究

唐林

（青岛科技大学化学与分子工程学院，山东青岛266042）

大孔氧化铝载体制备条件的研究

唐林

（青岛科技大学化学与分子工程学院，山东青岛266042）

本文以拟薄水铝石为原料，槽法炭黑为扩孔剂制备了大孔氧化铝载体，并对制备条件进行了研究，找到了制备条件对载体孔结构及强度的影响规律。

大孔氧化铝；孔结构

作为一种重要的催化剂载体材料，Al2O3在石油加工业中始终扮演重要的角色。在催化剂中，载体材料不仅起到负载活性组分的作用，同时给催化剂提供适宜的结构，从而更有效地发挥催化剂的作用。在石油加工，特别是石油精制过程中，往往需要脱除原料油中的重金属，如镍、钒、砷等，而对于脱金属催化剂，随着金属化合物逐渐沉积，极易堵塞催化剂孔道。特别容易堵塞直径小于10nm的小孔。如果催化剂的孔容大部分都由小孔部分提供，那么上述金属化合物的沉积将造成催化剂活性表面迅速下降，从而导致失活。因此，研制一种具有较大孔径的氧化铝载体十分必要。据有关文献记载[1]，扩孔剂的加入可很大程度提高氧化铝的平均孔径，特别是大幅度提高100nm以上的孔容占有率，但过多的加入又会造成载体强度较差。

本文通过在载体成型过程中加入扩孔剂的方法制备大孔氧化铝载体材料，并对其制备条件对载体结构及强度的影响进行了考察。

1 实验部分

1.1 测试方法及仪器

载体强度的测定:仪器采用ZQJ智能强度实验机。取50粒0.5cm长条，测其径向强度，并取其平均值，单位N·cm-1。

载体孔结构的测定：使用美国进口ASAP2400自动物理吸附仪，BET法测量（孔半径范围在1000A以下）。

1.2 制备工艺

选择在载体的成型过程中扩孔的方法对载体进行改性，以山东齐鲁石油化工公司生产的拟薄水铝石（SD粉）为原料，槽法炭黑粉为扩孔剂按专利方法[2]制备大孔、高强度氧化铝载体。制备流程见图1。

图1 载体制备流程图Fig.1Producing scheme of the carrier

2 结果与讨论

2.1 载体制备工艺条件的研究

以SD粉为原料，槽法炭黑粉为扩孔剂按上述路线分别制成相同尺寸与形状的载体，分别考察了扩孔剂用量、焙烧温度对所制备的氧化铝载体结构的影响，见图2～4。

图2 扩孔剂加入量对载体平均孔径的影响Fig.2Effection of pore enlarger amount on the average pore size

图3 培烧温度对载体比表面积的影响Fig.3Effection of calcination temperature on the surface of carrier

图4 扩孔剂加入量对载体强度的影响Fig.4Effection of pore enlarger amount on the strength of carrier

分析图2～4可以发现，在改善载体孔径方面，扩孔剂的加入量与载体焙烧温度都有很大的影响。随着扩孔剂量的增加和焙烧温度的提高，载体平均孔径增大，这是因为扩孔剂的加入量较高时，它在载体中以较大的颗粒存在，高温焙烧后，则留下较大的孔隙，从而形成大孔；而随着载体焙烧温度的提高，小孔径的孔穴会烧结，这样载体中的小孔减少，从而导致载体的平均孔径增大。

对于载体的比表面积，扩孔剂的加入量对其影响表现为两种趋势：当焙烧温度较低时，载体比表面随扩孔剂加入量的增加而增大，而当焙烧温度增高到一定程度后载体比表面与扩孔剂加入量之间的关系无明显规律性，这可能是由于扩孔和焙烧过程对载体表面积的影响不同而造成的。一方面，由于扩孔，使载体孔增加，可以在一定程度上提高载体的表面积，而焙烧过程中又会由于载体中小孔的烧结而使表面积下降。

焙烧温度对载体的比表面积影响较大，随着温度的升高，比表面积降低，这主要是因为高温有利于载体小孔烧结，大孔形成，比表面积也就随之下降。所以，为了保证载体具有较高的比表面积，焙烧温度不宜过高。

对载体的耐压强度的影响方面，主要因素是扩孔剂的加入量，过高则造成载体强度大幅度下降，无法满足工业运转的需要。

2.3 载体形状及尺寸对强度的影响

将同种物料经不同孔板挤压成条，在相同的条件下进行干燥和焙烧，制得了4种不同尺寸的三叶草形和圆柱形的载体条，并将测得的强度结果列于表1。由试验结果可以看出，三叶草形载体强度明显高于同等半径的圆柱形载体。

表1 载体表观形状对强度的影响Tab.1Effeet of supperter shapes on strength

3 结论

（1）利用扩孔剂对氧化铝进行改性，可以制备出具有大孔结构的氧化铝载体；

（2）随着扩孔剂量的增加和焙烧温度的提高，载体平均孔径增大；

（3）扩孔剂用量是载体强度的主要影响因素，随着扩孔剂量的增加，载体强度明显下降；

（4）载体的形状及尺寸对载体强度有影响，三叶草形载体强度明显高于同等半径的圆柱形载体。

［1］朱洪法.催化剂成型［M］.中国石化出版社,1992.1.

［2］王旭，唐林，李崇慧，合金，南军，段为宇.一种大孔氧化铝载体及其制备方法［P］.ZL98114347.4.

Study on preparation conditions of alumina with large pore

TANG Lin
（College of Chemistry and Molecular Engineering，Qingdao University of Science and Technology，Qingdao 266042，China）

Alumina with large pore was prepared using pseudo boehmite.Carbon black was used as poer enlarger.The preparation conditions were studied and the dominant influencing factors about the pore structure and the strength of the alumina carrier were found out.

alumina with large pore；pore structure

O643.3

A

1002-1124（2014）01-0056-00

2013-10-28

唐林（1965-），女，硕士，副教授，1988年毕业于南开大学化学系物理化学专业，现从事物理化学教学及科研工作。