氧化鋯珠
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氧化鋁在催化領域的應用

作者:zhimo 時間:2021-04-23 閱讀量:

  氧化鋁是最常用的工業原料之一,在陶瓷、耐火材料、醫藥、催化等領域有著極其重要應用。由於氧化鋁具有良好的機械強度、較好的熱穩定性和化學穩定性、適宜的等電點、可調變的表麵酸堿性以及多種不同的晶相結構等優點,因此氧化鋁成為化工和石油工業中最廣泛使用的催化劑載體,在石油組分的裂解、加氫精製、加氫脫硫、碳氫化合物的重整製氫、氣相油品組分的純化、汽車尾氣的淨化等反應過程中都發揮著重要的作用。
  
  催化劑載體形態
  
  氧化鋁的結構形態很多。我們知道陶瓷材料很容易形成結構變體,在晶體結構中,常把化學組成相同但晶體結構不同的現象稱為同質多象,也稱為多晶型。而氧化鋁陶瓷就有8種以上同質異象體,例如,α-Al2O3、γ-Al2O3、η-Al2O3、θ-Al2O3等。經過對其中最常用的幾種異象體細致的考察,一般認為γ-Al2O3是最具有開發潛力的氧化鋁。相比於其它形態的氧化鋁,γ-Al2O3是一種多孔性,高分散度的固體物料,具有比表麵積大,吸附性能好,表麵酸性和熱穩定性良好等特點。另外可以控製其製備條件可以製得多種不同比表麵積和孔容的γ-Al2O3產品,因此常被稱作“活性氧化鋁”,不僅在氧化鋁係載體中,在整個催化劑載體領域也是應用最為廣泛的品種。
  
  應用領域
  
  1、利用吸附性作為活性催化劑
  
  活性氧化鋁具有明顯的吸附劑特征,如H-H鍵,C-H鍵等,因此在烴類裂化,醇類脫水製醚等反應中可直接作為活性催化劑加入反應體係中。如乙醇脫水生產乙烯,由於活性氧化鋁表麵同時存在酸性中心和堿性中心,因此活性氧化鋁本身就是一種很好的催化劑。但目前活性氧化鋁直接用作工業催化劑還不多。
  
  2、作為催化劑載體
  
  氧化鋁載體是指白色粉末狀或已成型的氧化鋁固體,是一類使用最為廣泛的催化劑載體,約占工業上負載型催化劑的70%。催化劑載體的常用形狀包括:柱狀、環狀、球狀、壓片狀、顆粒狀以及擠條狀等等。工藝也可大致分為兩類,簡單來說,其一:先將活性氧化鋁製成所需形狀後通過浸泡等方式將催化劑組分負載上去;其二:現將活性氧化鋁與催化劑組分混合後通過儀器將其製成所需形狀,形成新型催化劑。一般其分為以下幾類:
  
  (1)高溫氧化鋁載體:此類氧化鋁比表麵積很小,具有耐高溫性、耐化學性以及較高的機械強度,所以能耐惡劣的操作條件。由於氧化鋁的惰性,高溫氧化鋁載體不會成為引起副反應和選擇性下降的潛在活性源,也不會成為催化劑體係的潛在毒害源。
  
  (2)相互作用型載體:此類氧化鋁應用最廣泛,它能和催化劑活性組分相反應,使催化劑活性組分散到載體中,為活性組分提供有效的比表麵積和合適的孔結構,以提高催化劑的熱穩定性及抗毒性能。
  
  (3)起協同作用或雙功能載體:此類氧化鋁除起到活性組分的骨架以外,還為催化劑的催化效應提供增益效果。
  
  應用舉例
  
  1、在汽車尾氣催化劑載體中的應用
  
  汽車尾氣所排放的主要汙染物為:CO,NOx,CxHy和Pb等,NOx和碳氫化合物受強紫外線照射後,還會產生新的二次汙染—光化學煙霧,由光化學煙霧所造成的直接或間接經濟損失都很大。避免產生光化學煙霧的重要途徑是對汽車排放尾氣進行前期治理。目前的最好辦法是在汽車尾氣排放管上安裝催化裝置,使不飽和的炭氫化合物、氮氧化合物轉變為飽和的化合物,而氧化鋁正是此轉化過程催化劑的優良載體。
  
  
  2、在草酸酯合成催化劑中的應用
  
  CO氣相偶聯合成草酸酯工藝的關鍵技術是高效催化劑的研製,氧化鋁是該反應中應用最廣泛的催化劑載體材料之一。製備合適的氧化鋁載體是開發CO氣相偶聯合成草酸二甲酯用催化劑的核心性能,優異的氧化鋁可提高催化劑的活性和選擇性。
  
  3、在催化裂化(FCC)催化劑中的應用
  
  活性氧化鋁是一種重要的基質材料,作為固體酸添加到裂化催化劑基質中,不僅可以改善基質活性,而且可以充分利用對高嶺土和分子篩的粘結作用,製備出具有基質活性和較好抗磨性的催化劑。

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