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DD248108B5 - PROCESS FOR PREPARING PRACTICALLY PURE RHO ALUMINUM OXIDE - Google Patents

PROCESS FOR PREPARING PRACTICALLY PURE RHO ALUMINUM OXIDE Download PDF

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DD248108B5
DD248108B5 DD28907186A DD28907186A DD248108B5 DD 248108 B5 DD248108 B5 DD 248108B5 DD 28907186 A DD28907186 A DD 28907186A DD 28907186 A DD28907186 A DD 28907186A DD 248108 B5 DD248108 B5 DD 248108B5
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DD
German Democratic Republic
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alumina
short
aluminum
term
catalyst
Prior art date
Application number
DD28907186A
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German (de)
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DD248108A1 (en
Inventor
Karl Dipl-Chem Dr Becker
Hans-Dieter Dipl-Chem Neubauer
Manfred Dipl-Chem Dr Prag
Ulrich Dipl-Chem Dr Bollmann
Jens Dipl-Chem Kobelke
Josef Dipl-Chem Dr Hille
Siegfried Professor Dr Engels
Ruediger Dipl-Ing Dr Lange
Herbert Dipl-Chem Dr Spindler
Ursula Prof Dipl-Min Steinike
Doris-Christiane Dipl-K Uecker
Horst Dipl-Chem Dr Mueller
Original Assignee
Leuna Werke Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leuna Werke Ag filed Critical Leuna Werke Ag
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Publication of DD248108B5 publication Critical patent/DD248108B5/en

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  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

Diese Aufgabe wird gelöst, indem erfindungsgemäß Aluminiumtrihydroxide mit mittleren Sekundärteilchengrößen zwischen 0,1 und 45μπι in an sich bekannter Weise mittels eines Trägergasstromes durch einen Rohrreaktor transportiert werden, wobeiThis object is achieved by aluminum trihydroxides according to the invention are transported with average secondary particle sizes between 0.1 and 45μπι in a conventional manner by means of a carrier gas stream through a tubular reactor, wherein

- lineare Strömungsgeschwindigkeiten des Trägergases von 5 bis 2OmVs- Linear flow velocities of the carrier gas from 5 to 2OmVs

- Temperaturen von 673 bis 973 K und- Temperatures from 673 to 973 K and

- mittlere Verweilzeiten in der Reaktionszone von 0,1 bis 10s eingestellt werden.- Mean residence times in the reaction zone of 0.1 to 10s can be adjusted.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn in der Reaktionszone bei Feststoffkonzentrationen zwischen 0,3 und 10kg/m3 und Feuchtigkeitsgehalten von 10 bis 75Ma.-% Wasser, bzw. Wasserdampfpartialdrücken zwischen 10 und 75kPa, gearbeitet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nur in einer Apparatur durchführbar, die keinen stationären Wärmeträger hat. Die erfindungsgemäße Lösung führt zu einem praktisch reinen p-Aluminiumgehalt bzw. röntgenamorphen Aluminiumoxid mit sehr hoher chemischer Reaktivität des Aluminiumoxids. Die auf diesem Wege gewonnenen Zwischenprodukte der Katalysatorherstellung lassen sich gut konfektionieren und weiterverarbeiten. Sie sind in ihrer Reinheit bzw. chemischen Zusammensetzung mit denen vergleichbar, die durch aufwendige Löse-Fäll-Verfahren hergestellt werden.It is particularly advantageous when working in the reaction zone at solids concentrations between 0.3 and 10kg / m 3 and moisture contents of 10 to 75Ma .-% water, or water vapor partial pressures between 10 and 75kPa. The inventive method can be carried out only in an apparatus that has no stationary heat carrier. The solution according to the invention leads to a virtually pure p-aluminum content or X-ray amorphous aluminum oxide with very high chemical reactivity of the aluminum oxide. The intermediate products of the catalyst preparation obtained in this way can be prepared well and further processed. They are comparable in their purity or chemical composition with those which are prepared by complex solution-precipitation process.

Ausführungsbeispieleembodiments Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel, nicht erfindungsgemäß)Example 1 (comparative example, not according to the invention)

Ein ungemahlener Hydrargillit mit einem mittleren Sekundärteilchengrößendurchmesser von 50 bis 80 \im, einem Glührückstand bei 1073K von 65,3Ma.-%, einer spezifischen Oberflächengröße von 0,5m2 · g~\ einer Porosität von 1,9% und einer Löslichkeit in Natronlauge (chemische Reaktivität) von 14,7 Ma.-%, wird in einem Reaktor mit 5 separat beheizbaren netzartigen Einzelsegmenten kurzzeitig thermoschockbehandelt, wobei als Trägergas Luft verwendet wurde und ein Feststoff-Gas-Verhältnis von 0,3 kg · Nm-3 gewählt werden mußte, um den Hydrargillit in feindispergierter Form kontinuierlich durch den Reaktor transportieren zu können. Das Verfahren wird in einer Apparatur durchgeführt, die einen stationären festen Wärmeträger hat. Die kurzzeitige Thermoschockbehandlung wurde bei einer Temperatur in der Reaktionszone von 823 K und einer mittleren Verweilzeit der Feststoff partikel von 0,2 s vollzogen, die sich in eine Aufheizzeit der Partikel von 0,135 s und eine Reaktionszone von 0,065s gliedert. Das erhaltene Abbauprodukt zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:An unground g hydrargillite having an average secondary particle size diameter of 50 to 80 μm , a 1063K firing residue of 65.3% by weight, a specific surface area of 0.5m 2 .gamma. Porosity of 1.9% and a solubility in caustic soda (Chemical reactivity) of 14.7% by weight, is briefly thermoshock treated in a reactor with 5 separately heatable reticulated individual segments, wherein air was used as the carrier gas and a solids-gas ratio of 0.3 kg · Nm -3 are selected in order to be able to continuously transport the hydrargillite in finely dispersed form through the reactor. The process is carried out in an apparatus having a stationary solid heat carrier. The brief thermal shock treatment was carried out at a temperature in the reaction zone of 823 K and a mean residence time of the solid particles of 0.2 s, which is divided into a heating time of the particles of 0.135 s and a reaction zone of 0.065s. The degradation product obtained is characterized by the following properties:

- Glührückstand 82,7Ma.-% bei 1073 K- Glue residue 82.7Ma .-% at 1073 K.

- Oberflächengröße 275 m2 · g'1 - Surface area 275 m 2 · g ' 1

- Porosität 28,6%Porosity 28.6%

- Löslichkeit in NaOH 43Ma.-%.Solubility in NaOH 43Ma .-%.

Das oberflächenreiche, röntgenographisch als p· bzw. Y-AI2O3 zu charakterisierende Aluminiumoxid enthält noch geringe Mengen an Hydrargillit und Spuren an Böhm it. Es zeichnet sich insbesondere durch eine ausgeprägte „ink-bottle" Porenform aus.The surface-rich aluminum oxide to be characterized by X-ray analysis as p or Y-Al 2 O 3 still contains small amounts of hydrargillite and traces of boehmite. It is characterized in particular by a pronounced "ink-bottle" pore shape.

Beispiel 2 (erfindungsgemäß)Example 2 (according to the invention) Ein Hydrargillit mit einer mittleren Sekundärteilchengröße zwischen 0,1 und 10μπη und einer spezifischen Oberfläche von etwaA hydrargillite with a mean secondary particle size between 0.1 and 10μπη and a specific surface area of about

1OmVg wurde unter folgenden Bedingungen einer Thermoschockbehandlung unterzogen1 Omvg was subjected to a thermal shock treatment under the following conditions

- mittlere Verweilzeit in der Reaktionszone 0,2 s- average residence time in the reaction zone 0.2 s

- mittlere Temperatur in der Reaktionszone 923 K- average temperature in the reaction zone 923 K.

- mittlere lineare Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases 18,5m/s.- mean linear flow velocity of the carrier gas 18.5m / s.

Das nach dieser Behandlung erhaltene Reaktionsprodukt ist praktisch reines p-Aluminiumoxid hoher Reaktivität mit folgenden charakteristischen KenndatenThe reaction product obtained after this treatment is practically pure high reactivity p-alumina having the following characteristics

- Oberflächengröße 205 mVg- Surface size 205 mVg

- GesamtporenvolumenO,41cmVg- Total pore volumeO, 41cmVg

- Löslichkeit in Natronlauge 64Ma.-%.Solubility in caustic soda 64Ma .-%.

Beispiel 3 (erfindungsgemäß)Example 3 (according to the invention) Ein Hydrargillit mit einer mittleren Sekundärteilchengröße zwischen 10 und 35 μπ\ und einer spezifischen Oberfläche von 5 m2/gA hydrargillite with an average secondary particle size between 10 and 35 μπ \ and a specific surface area of 5 m 2 / g

wurde einer kurzzeitigen thermischen Behandlung unter folgenden Bedingungen unterzogenwas subjected to a brief thermal treatment under the following conditions

- mittlere Verweilzeit in der Reaktionszone 8sAverage residence time in the reaction zone 8s

- mittlere Temperatur in der Reaktionszone 693 KAverage temperature in the reaction zone 693K

- mittlere lineare Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases 5,5 m/s.- Average linear flow velocity of the carrier gas 5.5 m / s.

Das erhaltene thermisch aktivierte Reaktionsprodukt ist ein p-Aluminiumoxid mit amorphen Anteilen, das neben seiner hohen Reaktivität folgende charakteristische Kennwerte aufweistThe obtained thermally activated reaction product is a p-alumina with amorphous portions, which in addition to its high reactivity has the following characteristic characteristics

- Oberflächengröße 217 mVg- Surface size 217 mVg

- Porenvolumen 0,42 cm'/g- Pore volume 0.42 cm '/ g

- Löslichkeit in Natronlauge 62,5Ma.-%.- Solubility in sodium hydroxide solution 62.5Ma .-%.

1. Verfahren zur Herstellung von praktisch reinem rho-Aluminiumoxid durch kurzzeitiges Schockerhitzen von Aluminiumtrihydroxiden, gekennzeichnet dadurch, daß Aluminiumtrihydroxide mit mittleren Sekundärteilchengrößen zwischen 0,1 und 45/um mittels eines Trägergasstromes bei linearen Strömungsgeschwindigkeiten von 5 bis 20m · s~1 schockartig auf Temperaturen von 673 bis 973 K erhitzt werden und die Reaktionszone eines Reaktorrohres bei diesen Temperaturen kontinuierlich mit einer mittleren Verweilzeit von 0,1 bis 10s passiert wird.1. A process for the preparation of practically pure rho-alumina by brief shock heating of aluminum trihydroxides, characterized in that aluminum trihydroxide with average secondary particle sizes between 0.1 and 45 / um by means of a carrier gas stream at linear flow rates of 5 to 20m · s ~ 1 shockingly to temperatures be heated from 673 to 973 K and the reaction zone of a reactor tube at these temperatures is continuously passed with a mean residence time of 0.1 to 10s.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß trockenes alpha-Aluminiumtrihydroxid eingesetzt wird, bei dem mindestens 70 Ma.-% der mittleren Sekundärteilchen kleiner als 10μ.ηη sind.2. The method according to item 1, characterized in that dry alpha-aluminum trihydroxide is used in which at least 70 wt .-% of the average secondary particles are smaller than 10μ.ηη.

3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das eingesetzte alpha-Aluminiumtrihydroxid mit einer Sekundärteilchengrößenfraktion von 0,1 bis 5μσ\ bei linearen Strömungsgeschwindigkeiten von 5 bis 10m · s"1 erhitzt wird und das Reaktionsrohr mit einer mittleren Verweilzeit von 0,2 bis 2s passiert, wobei als Transportmedium Luft bzw. Sauerstoff und/oder Inertgas zur Anwendung gelangen.3. The method according to item 1 and 2, characterized in that the used alpha-aluminum trihydroxide having a Sekundärteilchengrößenfraktion of 0.1 to 5μσ \ is heated at linear flow rates of 5 to 10m · s " 1 and the reaction tube with a mean residence time of 0 , 2 to 2s, with air or oxygen and / or inert gas being used as the transport medium.

4. Verfahren gemäß Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß in der Reaktionszone bei Feststoffkonzentrationen zwischen 0,3 und 10kg · m~3und Feuchtigkeitsgehalten von 10 bis 75 Ma.-% Wasser bzw. Wasserdampfpartialdrücken zwischen 10 und 75kPa gearbeitet wird.4. The method according to item 1 to 3, characterized in that in the reaction zone at solids concentrations between 0.3 and 10kg · m ~ 3 and moisture contents of 10 to 75 wt .-% water or Wasserdampfpartialdrücken worked between 10 and 75 kPa.

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von praktisch reinem rho-Aluminiumoxid durch kurzzeitiges Schockerhitzen von Aluminiumtrihydroxiden, das sich aufgrund seiner hohen Reaktivität und besonderen Porenstruktur bevorzugt als Katalysatorkomponente bzw. Zwischenprodukte der Katalysatorherstellung verwenden läßt.The invention relates to a process for the preparation of virtually pure rho-alumina by short-term Schockerhitzen of aluminum trihydroxides, which can be used preferably as a catalyst component or intermediates of catalyst preparation due to its high reactivity and special pore structure.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die Herstellung von praktisch phasenreinem rho-Aluminiumoxid bzw. röntgenamorphem Aluminiumoxid ist durch Tempern von Hydrargillit nur sehr schwer möglich. Durch Langzeiterhitzen von alpha-Aluminiumtrihydroxid bei Temperaturen zwischen 470 und 620K und Drücken zwischen 0,13 und 5,3Pa lassen sich diese Produkte zwar synthetisieren (Naturwissenschaften 54 [1967] 164, J. Cat. 36 [1975] 99,57 [1979) 222), besitzen jedoch für praktische Zwecke den entscheidenden Nachteil, daß sie wegen ihrer hohen Festkörperreaktivität nur unter den Bedingungen des Vakuums zugänglich sind. Unter atmosphärischen bzw. hydrothermalen Bedingungen werden stets nur gut kristallisierte Al203-Übergangsformen gebildet, die sich für viele Anwendungsfälle als ungeeignet erwiesen haben.The production of virtually phase-pure rho-alumina or X-ray-amorphous alumina is very difficult due to annealing of hydrargillite. By long-term heating of alpha-aluminum trihydroxide at temperatures between 470 and 620K and pressures between 0.13 and 5.3Pa, these products can indeed be synthesized (Naturwissenschaften 54 [1967] 164, J. Cat. 36 [1975] 99, 57 [1979]). 222), but for practical purposes have the distinct disadvantage that they are only accessible under the conditions of vacuum because of their high solid-state reactivity. Under atmospheric or hydrothermal conditions, only well-crystallized Al 2 O 3 transition forms are always formed, which have proven unsuitable for many applications.

Zur Gewinnung von rho- bzw. röntgenamorphem Aluminiumoxid sind deshalb Verfahren zum Kurzzeiterhitzen von Aluminiumaquoxiden vorgeschlagen worden, bei denen infolge Teilentwässerung des Festkörpers Al203-Übergangsformen geringer Kristallinität und bemerkenswerter Reaktivität entstehen. Für derartige Verfahren werden neben Rohr- und Wirbelschichtreaktoren auch Zyklon- und Netzbodenreaktoren als konstruktive Lösungsvarianten angeführt (DD-PS 62821, DE-AS 1280231, DD-PS 137091, SU-PS 477113, DE-AS 1 028106, DD-PS 203625, 203038). Bei den bisher bekannt gewordenen Verfahrensvarianten zum kurzzeitigen thermischen Behandeln von Aluminiumaquoxiden wird zwar generell die mehr oder weniger ausgeprägte Bildung der angestrebten Produkte des thermischen Kurzzeitabbaus, rho- bzw. röntgenamorphes Aluminiumoxid, festgestellt bzw. erreicht, jedoch sind alle diese Verfahren mit dem entscheidenden Nachteil behaftet, daß die zugänglichen Produkte heterogener Zusammensetzung sind und z.T. zu hohe Kristallinität aufweisen. So finden sich in Abhängigkeit vom verwendeten Verfahren bzw. den eingestellten Reaktionsbedingungen neben noch unzersetztem Hydrargillit, alpha-Aluminiumtrihydroxid, und hydrothermal gebildetem Boehmit hoher Kristallinität auch unterschiedlicher Mengen an verschiedenen A^CVTief- bzw. Hochtemperaturformen, wobei insbesondere das inaktive und gegenüber weiteren Behandlungen sehr stabile chi-Aluminiumoxid nachweisbar ist. Eine derartige heterogene und in den meisten Fällen schlecht reproduzierbare röntgenographisch ermittelte Phasenzusammensetzung der nach den bekannten Verfahren hergestellten Produkte ist ein wesentlicher Nachteil bezüglich ihrer Nutzung als Zwischenprodukt für die Herstellung hochaktiver bzw. oberflächenreicher Katalysatorkomponenten bzw. Katalysatoren.For the production of rho- or X-ray amorphous alumina, therefore, methods for short-time heating of aluminum quaternaries have been proposed in which Al 2 0 3 transition forms of low crystallinity and remarkable reactivity arise as a result of partial dehydration of the solid. For such processes, in addition to tubular and fluidized bed reactors, cyclone and net bottom reactors are also cited as constructive solution variants (DD-PS 62821, DE-AS 1280231, DD-PS 137091, SU-PS 477113, DE-AS 1 028106, DD-PS 203625, 203038). Although the more or less pronounced formation of the desired products of the thermal short-term degradation, rho- or X-ray amorphous aluminum oxide, is generally found or achieved in the hitherto known process variants for the short-time thermal treatment of aluminum quaternaries, all these processes have the decisive disadvantage in that the accessible products are of heterogeneous composition and in some cases have too high crystallinity. Thus, in addition to still undecomposed hydrargillite, alpha-aluminum trihydroxide, and hydrothermally formed boehmite of high crystallinity also different amounts of different A ^ CVTief- or high-temperature forms, depending in particular on the method used or the set reaction conditions, in particular the inactive and compared to other treatments very Stable chi-alumina is detectable. Such a heterogeneous and in most cases poorly reproducible roentgenographically determined phase composition of the products produced by the known processes is a major disadvantage with respect to their use as an intermediate for the preparation of highly active or high surface area catalyst components or catalysts.

Die Kristallinität der auf den bekannten Wegen hergestellten Al203-Übergangsformen ist außerdem schon relativ hoch, so daß eine zur Katalysatorherstellung notwendige, der kurzzeitigen Thermoschockbehandlung folgende Hydratation der partiell destrukturierten bzw. entwässerten Produkte nicht zur Bildung der Menge an geringkristallinem bzw. Pseudoboehmit führt, die notwendig ist, um das erhaltene thermisch behandelte und nachfolgend hydratisierte Aluminiumaquoxid zu entsprechenden Katalysatorformlingen weiterverarbeiten zu können.In addition, the crystallinity of the Al 2 O 3 transition forms prepared by the known routes is already relatively high, so that hydration of the partially destructured or dehydrated products necessary for catalyst preparation and resulting in brief thermal shock treatment does not lead to the formation of low-crystallinity or pseudoboehmite , which is necessary in order to process the obtained thermally treated and subsequently hydrated aluminum oxide to corresponding catalyst moldings.

Die Produkte des Kurzzeiterhitzens, die insbesondere anteilig chi- bzw. gamma-Aluminiumoxid geringer Festkörperreaktivität und Porosität enthalten, sind im unzureichenden Maße bzw. gar nicht in das gewünschte Zwischenprodukt zur Katalysatorherstellung (Pseudoboehmit) zu überführen.The products of the short-term heating, which in particular contain proportionally chi- or gamma-alumina low solid-state reactivity and porosity, are insufficiently or not at all in the desired intermediate product for catalyst preparation (pseudoboehmite) to convict.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist ein kostengünstiges und umweltfreundliches Verfahren zur Herstellung von praktisch reinem roh-Aluminiumoxid besonders hoher Festkörperreaktivität.The object of the invention is a cost-effective and environmentally friendly process for the production of practically pure crude aluminum oxide of particularly high solid-state reactivity.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Aluminiumoxidherstellung durch definierten kurzzeitigen Thermoschock von Aluminiumtrihydroxiden zu entwickeln, das praktisch reines rho-Aluminiumoxid liefert, welches als Katalysatorkomponente bzw. als Zwischenprodukte bei der Katalysatorherstellung geeignet ist.The object is to develop a process for the production of alumina by defined short-term thermal shock of aluminum trihydroxides, which provides virtually pure rho-alumina, which is suitable as a catalyst component or as intermediates in the catalyst preparation.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem erfindungsgemäß Aluminiumtrihydroxide mit mittleren Sekundärteilchengrößen zwischen 0,1 und45ju.m und Oberflächengrößen von Mindestens 5 m2/g mittels eines Trägergasstromes bei linearen Strömungsgeschwindigkeiten von 5 bis 20 m · s"' schockartig auf Temperaturen von 673 bis 973 K erhitzt werden und die Reaktionszone eines Reaktorrohres bei diesen Temperaturen kontinuierlich mit einer mittleren Verweilzeit von 0,1 bis 10s passiert wird.This object is achieved by the present invention aluminum trihydroxides with average secondary particle sizes between 0.1 and 45ju.m and surface sizes of at least 5 m 2 / g by means of a carrier gas stream at linear flow rates of 5 to 20 m · s "'shock-like to temperatures of 673 to 973 K. are heated and the reaction zone of a reactor tube at these temperatures is continuously passed with a mean residence time of 0.1 to 10s.

Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, trockenes alpha-Aluminiumtrihydroxid einzusetzen, bei dem mindestens 70Ma.-% der mittleren Sekundärteilchen kleiner als 10/u.m sind. Es ist günstig, wenn das eingesetzte alpha-Aluminiumtrihydroxid mit einer Sekundärteilchengrößenfraktion von 0,1 bis 5^m bei linearen Strömungsgeschwindigkeiten von 5 bis 10m - s~1 schockartig erhitzt wird und das Reaktionsrohr mit einer mittleren Verweilzeit von 0,2 bis 2 s passiert, wobei als Transportmedium Luft bzw. Sauerstoff und/oder Inertgas zur Anwendung gelangen.It has proven particularly advantageous to use dry alpha-aluminum trihydroxide in which at least 70% by mass of the average secondary particles are less than 10 μm. It is favorable if the used alpha-aluminum trihydroxide with a secondary particle size fraction of 0.1 to 5 ^ m at linear flow rates of 5 to 10m - s ~ 1 is shock-heated and the reaction tube passes with a mean residence time of 0.2 to 2 s , Where used as a transport medium air or oxygen and / or inert gas used.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn in der Reaktionszone bei Feststoffkonzentrationen zwischen 0,3 und 10kg · ιτΓ3 und Feuchtigkeitsgehalten von 10 bis 75Ma.-% Wasser bzw. Wasserdampfpartialdrücken zwischen 10 und 75kPa gearbeitet wird.It is particularly advantageous when working in the reaction zone at solids concentrations between 0.3 and 10 kg · ιτΓ 3 and moisture contents of 10 to 75Ma .-% water or Wasserdampfpartialdrücken between 10 and 75 kPa.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nur in einer Apparatur durchführbar, die keinen stationären Wärmeträger hat.The inventive method can be carried out only in an apparatus that has no stationary heat carrier.

Die erfindungsgemäße Lösung führt zu einem praktisch reinen rho-Aluminiumgehalt bzw. röntgenamorphen Aluminiumoxid mit sehr hoher chemischer Reaktivität des Aluminiumoxids. Die auf diesem Wege gewonnenen Zwischenprodukte der Katalysatorherstellung lassen sich gut konfektionieren und weiterverarbeiten. Sie sind in ihrer Reinheit bzw. chemischen Zusammensetzung mit denen vergleichbar, die durch aufwendige Löse-Fäll-Verfahren hergestellt wurden.The solution according to the invention leads to a virtually pure rho aluminum content or X-ray amorphous aluminum oxide with very high chemical reactivity of the aluminum oxide. The intermediate products of the catalyst preparation obtained in this way can be prepared well and further processed. They are comparable in their purity or chemical composition with those that were prepared by complex solution-precipitation process.

Ausführungsbeispieleembodiments

Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel, nicht erfindungsgemäß)Example 1 (comparative example, not according to the invention)

Ein ungemahlener Hydrargillit mit einem mittleren Sekundärteilchengrößendurchmesser von 50 bis 80μηι, einem Glührückstand bei 1073K von 65,3Ma.-%, einer spezifischen Oberflächengröße von 0,5m2 · g~\ einer Porosität von 1,9% und einer Löslichkeit in Natronlauge (chemische Reaktivität) von 14,7 Ma.-% wird in einem Reaktor mit 5 separat beheizbaren netzartigen Einzelsegmenten kurzzeitig thermoschockbehandelt, wobei als Trägergas Luft verwendet wurde, und ein Feststoff-Gas-Verhältnis von 0,3 kg · Nm"3 gewählt werden mußte, um den Hydrargillit in feindispergierter Form kontinuierlich durch den Reaktor transportieren zu können. Das Verfahren wird in einer Apparatur durchgeführt, die einen stationären festen Wärmeträger hat. Die kurzzeitige Thermoschockbehandlung wurde bei einer Temperatur in der Reaktionszone von 55O0C und einer mittleren Verweilzeit der Feststoff partikel von 0,2 s vollzogen, die sich in eine Aufheizzeit der Partikel von 0,135 s und eine Reaktionszeit von 0,065s gliedert. Das erhaltene Abbauprodukt zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:A unground gibbsite having an average of 50 to Sekundärteilchengrößendurchmesser 80μηι, a residue on ignition at 1073 K of 65,3Ma .-%, a specific surface area of 0.5 m 2 · g ~ \ a porosity of 1.9% and a solubility in sodium hydroxide solution (Dry Reactivity) of 14.7% by weight is briefly thermoshock treated in a reactor with 5 separately heatable net-like individual segments, wherein air was used as the carrier gas, and a solid-gas ratio of 0.3 kg · Nm " 3 had to be selected The process is carried out in an apparatus which has a stationary solid heat carrier The short-term thermal shock treatment was carried out at a temperature in the reaction zone of 55O 0 C and an average residence time of the solid particles of 0.2 s, resulting in a heating time of the particles of 0.135 s and a Reaktio nszeit of 0.065s divided. The degradation product obtained is characterized by the following properties:

Glührückstand = 82,7Ma.-%beil 073KGlue residue = 82.7Ma .-% at 073K

Oberflächengröße = 275m2g~1 Surface area = 275m 2 g -1

Porosität = 28,6%Porosity = 28.6%

Löslichkeit in NaOH = 43Ma.-%Solubility in NaOH = 43Ma .-%

Das oberflächenreiche, röntgenographisch als rho- bzw. gamma-AI2O3 zu charakterisierende Aluminiumoxid enthält noch geringe Mengen an Hydrargillit und Spuren an Boehmit. Es zeichnet sich insbesondere durch eine ausgeprägte „ink-bottle"-Porenform aus.The surface-rich, by X-ray as rho- or gamma AI 2 O 3 to be characterized alumina still contains small amounts of hydrargillite and traces of boehmite. It is characterized in particular by a pronounced "ink-bottle" pore shape.

Beispiel 2 (erfindungsgemäß)Example 2 (according to the invention)

Erfindungsgemäß wird ein Hydrargillit mit einem Korngrößenverteilungsmaximum zwischen 0,1 und 10μιη bei einer maximalen Partikelgröße von 45μηι zur Thermoschockbehandlung (gemäß Beispiel 1) eingesetzt, der folgende Charakteristika aufweist:According to the invention, a hydrargillite having a particle size distribution maximum between 0.1 and 10 μm at a maximum particle size of 45 μm is used for the thermal shock treatment (according to Example 1), which has the following characteristics:

Glückrückstand bei 1073 K = 65,3 Ma.-%Lucky residue at 1073 K = 65.3 Ma .-%

spezifische Oberfläche = 10,3 m2-g~'specific surface area = 10.3 m 2 -g ~ '

Gesamtporenvolumen = 0,04 cm3-g~'Total pore volume = 0.04 cm 3 -g ~ '

Porosität = 36,4%Porosity = 36.4%

Löslichkeit in Natronlauge = 29Ma.-%Solubility in caustic soda = 29Ma .-%

Das kurzzeitig thermisch behandelte Produkt stellt sich röntgenographischen Untersuchungen zufolge als ein praktisch reines rho-Aluminiumoxid (mit röntgenamorphen Anteilen) dar, das durch folgende Kenndaten charakterisiert ist:The short-term thermally treated product is, according to X-ray diffraction, a practically pure rho alumina (with X-ray amorphous portions) characterized by the following characteristics:

Glührückstand bei 1 073 K = 90,5Ma.-%Glue residue at 1 073 K = 90.5 Ma .-%

spezifische Oberfläche = 201 m2g"'specific surface = 201 m 2 g "'

Gesamtporenvolumen = 0,41 cm3g"1 Total pore volume = 0.41 cm 3 g " 1

Porosität = 56,1 %Porosity = 56.1%

Löslichkeit in Natronlauge = 64Ma.-%Solubility in caustic soda = 64Ma .-%

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von praktisch reinem p-Aluminiumoxid durch schockartiges Erhitzen von pulverförmigen Aluminiumtrihydroxiden mit Oberflächengrößen über 5m2/g, die mittels eines Trägergases durch einen Rohrreaktor transportiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminiumtrihydroxide mit mittleren Sekundärteilchengrößen zwischen 0,1 und 45μιτι eingesetzt werden, und das Verfahren bei1. A process for the preparation of practically pure p-alumina by shock-like heating of powdered aluminum trihydroxides with surface sizes above 5m 2 / g, which are transported by a carrier gas through a tubular reactor, characterized in that aluminum trihydroxide used with average secondary particle sizes between 0.1 and 45μιτι and the procedure - linearen Strömungsgeschwindigkeiten des Trägergases von 5 bis 20 m/s- Linear flow velocities of the carrier gas from 5 to 20 m / s - Temperaturen von 673 bis 973K und- Temperatures from 673 to 973K and - mittleren Verweilzeiten in der Reaktionszone von 0,1 bis 10s durchgeführt wird.- Average residence times in the reaction zone of 0.1 to 10 s is performed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reaktionszone bei Feststoffkonzentrationen zwischen 0,3 und 10 kg/m3 und Feuchtigkeitsgehalten von 10bis75Ma.-% Wasser, bzw. Wasserdampfpartialdrücken zwischen 10 und 75 kPa, gearbeitet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that in the reaction zone at solids concentrations between 0.3 and 10 kg / m 3 and moisture contents of 10 bis75Ma .-% water, or water vapor partial pressures between 10 and 75 kPa, is working. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von praktisch reinem p-Aluminiumoxid durch kurzzeitiges SchockerhitzenThe invention relates to a process for the preparation of practically pure p-alumina by short-term Schockerhitzen von Aluminiumtrihydroxiden, das sich aufgrund seiner hohen Reaktivität und besonderen Porenstruktur bevorzugt alsof aluminum trihydroxides, which is preferred because of its high reactivity and special pore structure Katalysatorkomponente bzw. Zwischenprodukt der Katalysatorherstellung verwenden läßt.Use catalyst component or intermediate product of the catalyst preparation. Die Herstellung von praktisch phasenreinem p-Aluminiumoxid bzw. röntgenamorphem Aluminiumoxid ist durch Tempern vonThe production of virtually phase-pure p-alumina or X-ray amorphous alumina is by annealing Hydrargillit nur sehr schwer möglich. Durch Langzeiterhitzen von a-Aluminiumtrihydroxid bei Temperaturen zwischen 470 undHydrargillite only very difficult. By long-term heating of a-aluminum trihydroxide at temperatures between 470 and 620K und Drücken zwischen 0,13 und 5,3Pa lassen sich diese Produkte zwar synthetisieren (Naturwissenschaften 54 [1967] 164,620K and pressures between 0.13 and 5.3Pa, these products can indeed be synthesized (Naturwissenschaften 54 [1967] 164, J. Cat. 36 [1975] 99,57 [1979] 222), besitzen jedoch für praktische Zwecke den entscheidenden Nachteil, daß sie wegen ihrerJ. Cat. 36 [1975] 99, 57 [1979] 222), but have for practical purposes the decisive disadvantage that they because of their hohen Festkörperreaktivität nur unter den Bedingungen des Vakuums zugänglich sind. Unter atmosphärischen bzw.high solid state reactivity are accessible only under the conditions of vacuum. Under atmospheric or hydrothermalen Bedingungen werden stets nur gut kristallisierte AI2O3-Übergangsformen gebildet, die sich für vielehydrothermal conditions always formed only well crystallized Al 2 O 3 transition forms, which are suitable for many Anwendungsfälle als ungeeignet erwiesen haben.Use cases have proved to be unsuitable. Zur Gewinnung von p- bzw. röntgenamorphem Aluminiumoxid sind deshalb Verfahren zum Kurzzeiterhitzen vonFor the production of p- or X-ray amorphous alumina, therefore, methods for short-term heating of Aluminiumaquoxiden vorgeschlagen worden, bei denen infolge Teilentwässerung des Festkörpers AI2O3-ÜbergangsformenAluminiumaquoxiden been proposed in which due to partial dehydration of the solid Al 2 O 3 transition forms geringer Kristallinität und bemerkenswerter Reaktivität entstehen.low crystallinity and remarkable reactivity arise. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DD 221160 bekannt Dort werden geringkristalline Feststoff pulver, u. a. auchSuch a method is known for example from DD 221160 There are low-crystalline solid powder, u. a. also pulverförmiger Hydrargillit mit einer Oberfläche von mehr als 5 m2/g, einer thermischen Schockbehandlung unterworfen, wobeidie Schockerhitzung mittels Strahlungsenergie während des kontinuierlichen Transportes des pulverförmigen Feststoffs mitpulverulent gibbsite having a surface area of more than 5 m 2 / g, subjected to a thermal shock treatment, wherein the shock heating by means of radiant energy during the continuous transport of the powdery solid with Hilfe eines Trägergasstromes durch einen Rohrreaktor erfolgt. Außer den Rohrreaktoren werden für derartige Verfahren auchHelp a carrier gas flow through a tubular reactor. In addition to the tube reactors are for such methods also Wirbelschichtreaktoren, Zyklon- und Netzbodenreaktoren als konstruktive Lösungsvarianten angeführt (DD-PS 62821,Fluidized bed reactors, cyclone and net bottom reactors listed as constructive solution variants (DD-PS 62821, DE-AS 1 280231, DD-PS 137091, SU-PS 477113, DE-AS 1028106,DD-PS 203625).DE-AS 1 280231, DD-PS 137091, SU-PS 477113, DE-AS 1028106, DD-PS 203625). Bei den bisher bekannt gewordenen Verfahrensvarianten zum kurzzeitigen thermischen Behandeln von AluminiumaquoxidenIn the previously known process variants for short-term thermal treatment of Aluminiumaquoxiden wird zwar generell die mehr oder weniger ausgeprägte Bildung der angestrebten Produkte des thermischen Kurzzeitabbaus,p- bzw. röntgenamorphes Aluminiumoxid, festgestellt bzw. erreicht, jedoch sind alle diese Verfahren mit dem entscheidendenAlthough in general the more or less pronounced formation of the desired products of the thermal short-term degradation, p- or X-ray amorphous alumina, determined or achieved, but all these methods with the decisive Nachteil behaftet, daß die zugänglichen Produkte heterogener Zusammensetzung sind und z.T. zu hohe Kristallinität aufweisen.Disadvantage that the accessible products are heterogeneous composition and z.T. have too high crystallinity. So finden sich in Abhängigkeit vom verwendeten Verfahren bzw. den eingestellten Reaktionsbedingungen neben nochThus, depending on the method used or the reaction conditions set aside unzersetztem Hydrargillit, a-Aluminiumtrihydroxid, und hydrothermal gebildetem Böhmit hoher Kristallinität, auchunterschiedliche Mengen an verschiedenen AI2O3-Tief- bzw. Hochtemperaturformen, wobei insbesondere das inaktive undgegenüber weiteren Behandlungen sehr stabile χ-Aluminiumoxid nachweisbar ist. In der DD 203038 wird ein Verfahrenbeschrieben, bei dem zur Vermeidung der Bildung von χ-Aluminiumoxid, ungemahlener Hydrargillit einerundecomposed hydrargillite, a-aluminum trihydroxide, and hydrothermally formed boehmite high crystallinity, also different amounts of different AI 2 O 3 Tief- or high-temperature forms, in particular, the inactive and compared to other treatments very stable χ-alumina is detectable. In DD 203038 a process is described in which, in order to avoid the formation of χ-alumina, unground hydrargillite a Thermoschockbehandlung bei Temperaturen zwischen 725 und 850K an festen, stationären Wärmeträgern, bei sehr kurzenThermal shock treatment at temperatures between 725 and 850K on fixed, stationary heat carriers, with very short Verweilzeiten von 0,01 bis 0,5s unterworfen wird.Residence times of 0.01 to 0.5s is subjected. Zumeist werden bei diesen Verfahren jedoch heterogene und in vielen Fällen schlecht reproduzierbare röntgenographischFor the most part, however, heterogeneous and in many cases poorly reproducible X-ray methods are used in these methods ermittelte Phasenzusammensetzungen erhalten, mit dem wesentlichen Nachteil bezüglich ihrer Nutzung als Zwischenproduktfür die Herstellung hochaktiver bzw. oberflächenreicher Katalysatorkomponenten bzw. Katalysatoren.obtained phase compositions, with the significant disadvantage of their use as an intermediate for the preparation of highly active or high surface area catalyst components or catalysts. Außerdem ist die Kristallinität der auf den bekannten Wegen hergestellten AI2O3-Übergangsformen schon relativ hoch, so daßIn addition, the crystallinity of the prepared on the known ways Al 2 O 3 transition forms is already relatively high, so that eine zur Katalysatorherstellung notwendige, der kurzzeitigen Thermoschockbehandlung folgende Hydratation der partielldestrukturierten bzw. entwässerten Produkte nicht zur Bildung der Menge an geringkristallinem bzw. Pseudoböhmit führt, dienotwendig ist, um das erhaltene thermisch behandelte und nachfolgend hydratisierte Aluminiumaquoxid zu entsprechendenThe hydration of the partially destructured products following the brief thermal shock treatment, necessary for catalyst preparation, does not result in the formation of the amount of low crystalline or pseudoboehmite necessary to provide the resulting thermally treated and subsequently hydrated aluminum oxide Katalysatorformlingen weiterverarbeiten zu können.Further processing of catalyst moldings. Die Produkte des Kurzzeiterhitzens, die insbesondere anteilig χ- bzw. γ-Aluminiumoxid geringer Festkörperreaktivität undThe products of the Kurzzeiterhitzens, the particular proportionate χ- or γ-alumina low solid state reactivity and Porosität enthalten, sind im unzureichenden Maße bzw. gar nicht in das gewünschte Zwischenprodukt zurContain porosity are insufficient extent or not at all in the desired intermediate Katalysatorherstellung (Pseudoböhmit) zu überführen.Catalyst preparation (Pseudoböhmit) to convict. Das Ziel der Erfindung ist ein kostengünstiges und umweltfreundliches Verfahren zur Herstellung von praktisch reinemThe object of the invention is a cost-effective and environmentally friendly process for the production of virtually pure p-Aluminiumoxid besonders hoher Festkörperreaktivität.p-alumina particularly high solid-state reactivity. Die Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Aluminiumoxidherstellung durch definierten kurzzeitigen Thermoschock vonThe object is a method for alumina production by defined short-term thermal shock of Aluminiumtrihydroxiden zu entwickeln, das praktisch reines p-Aluminiumoxid liefert, welches als Katalysatorkomponente bzw.To develop aluminum trihydroxides, which provides virtually pure p-alumina, which as a catalyst component or als Zwischenprodukt bei der Katalysatorherstellung geeignet ist.is suitable as an intermediate in the catalyst preparation.
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