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氧化铝在催化领域也是一把好手

发布:cjdryabc 浏览:2709次

氧化铝是最常用的工业原料之一,在陶瓷、耐火材料、医药、催化等领域有着极其重要应用。由于氧化铝具有良好的机械强度、较好的热稳定性和化学稳定性、适宜的等电点、可调变的表面酸碱性以及多种不同的晶相结构等优点,因此氧化铝成为化工和石油工业中最广泛使用的催化剂载体,在石油组分的裂解、加氢精制、加氢脱硫、碳氢化合物的重整制氢、气相油品组分的纯化、汽车尾气的净化等反应过程中都发挥着重要的作用。

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催化剂载体形态

      氧化铝的结构形态很多。我们知道陶瓷材料很容易形成结构变体,在晶体结构中,常把化学组成相同但晶体结构不同的现象称为同质多象,也称为多晶型。而氧化铝陶瓷就有8种以上同质异象体,例如,α-Al2O3、γ-Al2O3、η-Al2O3、θ-Al2O3等。经过对其中最常用的几种异象体细致的考察,一般认为γ-Al2O3是最具有开发潜力的氧化铝。相比于其它形态的氧化铝,γ-Al2O3是一种多孔性,高分散度的固体物料,具有比表面积大,吸附性能好,表面酸性和热稳定性良好等特点。另外可以控制其制备条件可以制得多种不同比表面积和孔容的γ-Al2O3产品,因此常被称作“活性氧化铝”,不仅在氧化铝系载体中,在整个催化剂载体领域也是应用最为广泛的品种。

应用领域

1、利用吸附性作为活性催化剂

      活性氧化铝具有明显的吸附剂特征,如H-H键,C-H键等,因此在烃类裂化,醇类脱水制醚等反应中可直接作为活性催化剂加入反应体系中。如乙醇脱水生产乙烯,由于活性氧化铝表面同时存在酸性中心和碱性中心,因此活性氧化铝本身就是一种很好的催化剂。但目前活性氧化铝直接用作工业催化剂还不多。

2、作为催化剂载体

      氧化铝载体是指白色粉末状或已成型的氧化铝固体,是一类使用最为广泛的催化剂载体,约占工业上负载型催化剂的70%。催化剂载体的常用形状包括:柱状、环状、球状、压片状、颗粒状以及挤条状等等。工艺也可大致分为两类,简单来说,其一:先将活性氧化铝制成所需形状后通过浸泡等方式将催化剂组分负载上去;其二:现将活性氧化铝与催化剂组分混合后通过仪器将其制成所需形状,形成新型催化剂。一般其分为以下几类:

(1)高温氧化铝载体:此类氧化铝比表面积很小,具有耐高温性、耐化学性以及较高的机械强度,所以能耐恶劣的操作条件。由于氧化铝的惰性,高温氧化铝载体不会成为引起副反应和选择性下降的潜在活性源,也不会成为催化剂体系的潜在毒害源。

(2)相互作用型载体:此类氧化铝应用最广泛,它能和催化剂活性组分相反应,使催化剂活性组分散到载体中,为活性组分提供有效的比表面积和合适的孔结构,以提高催化剂的热稳定性及抗毒性能。

(3)起协同作用或双功能载体:此类氧化铝除起到活性组分的骨架以外,还为催化剂的催化效应提供增益效果。

应用举例

1、在汽车尾气催化剂载体中的应用

      汽车尾气所排放的主要污染物为:CO,NOx,CxHy和Pb等,NOx和碳氢化合物受强紫外线照射后,还会产生新的二次污染—光化学烟雾,由光化学烟雾所造成的直接或间接经济损失都很大。避免产生光化学烟雾的重要途径是对汽车排放尾气进行前期治理。目前的最好办法是在汽车尾气排放管上安装催化装置,使不饱和的炭氢化合物、氮氧化合物转变为饱和的化合物,而氧化铝正是此转化过程催化剂的优良载体。

2、在草酸酯合成催化剂中的应用

      CO气相偶联合成草酸酯工艺的关键技术是高效催化剂的研制,氧化铝是该反应中应用最广泛的催化剂载体材料之一。制备合适的氧化铝载体是开发CO气相偶联合成草酸二甲酯用催化剂的核心性能,优异的氧化铝可提高催化剂的活性和选择性。

3、在催化裂化(FCC)催化剂中的应用

      活性氧化铝是一种重要的基质材料,作为固体酸添加到裂化催化剂基质中,不仅可以改善基质活性,而且可以充分利用对高岭土和分子筛的粘结作用,制备出具有基质活性和较好抗磨性的催化剂。


来源:网络


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