厦门金钨新材料有限公司
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走进名企|不是所有的拟薄水铝石都叫“SB”粉,Sasol厉害在哪儿?

发布时间:

2024-10-22

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  石油化工行业,随着原油的重质化和劣质化,在催化裂化原料中掺炼重油、渣油已成为当下普遍采用的加工方式,因而要求——石油催化裂化(FCC)催化剂具有对大分子化合物的裂化能力,继而要求——催化剂载体具备大孔容,以有利于大分子化合物向催化剂颗粒内部扩散;高比表面积,以有利于活性金属的分散。拟薄水铝石(AlOOH·nH2O,n=0.08-0.62)作为催化剂载体的前驱体,其结晶度、粒子大小、聚集状态和形貌很大程度影响甚至决定载体性能。

各种氧化铝催化剂载体

一、“SB”粉的由来

  全球化学品和能源公司Sasol以其高纯、高分散和针对孔径、粒度、比表面等定制化的水合氧化铝(Boehmites)产品而闻名,国内石化催化业界则习惯于将其拟薄水铝石产品称为“SB粉”(Sasol Boehmites),以公司名冠名并替代通用产品,无疑反映出Sasol在业界的超然地位。

  Sasol无机化学品部门的水和氧化铝(Boehmites)产品除了德国工厂生产的DISPERAL商标拟薄水铝石,其实还有美国工厂生产的DISPAL商标氢氧化铝。本文将按国内行业习惯,默认SB粉特指拟薄水铝石。

 

二、“SB”粉如何制备

  Sasol采用醇盐水解法为主要加工路线,氧化铝可以是Ziegler(齐格勒)法制备烯烃的副产品,也可以作为主产品投入生产。醇盐水解法属于溶胶-凝胶法中的一种,金属醇盐是指有机醇羟基上的氢被金属取代,可用于制备包括氧化铝、氧化锆等。公开文献介绍该方法制备氧化铝,通常以异丙醇铝为原料,异丙醇铝水解可直接生成氧化铝的水合物,该方法虽然反应条件温和,不容易引入新的杂质,所获产品纯度高,但醇铝价格高,生产成本较大,反应过程中产生的有机溶剂还会对环境造成一定的污染。

 

三、Sasol进行的优化

  Sasol无疑对该工艺进行了改良,比如在生产过程中采用控制硝酸胶凝时间(NAG,即溶胶达到一定粘度所需的时间)变量对粒度分布进行优化定制;通过煅烧温度和时间对晶相、比表面和空隙率进行调节;实现高级醇的回收以降低成本减少污染……Sasol提及的测试分析包括:微量元素分析——电感耦合等离子发射光谱仪(ICP)、原子发射光谱仪、x射线荧光光谱仪;晶型——X射线衍射仪(XRD);粒度——粒度仪和气流筛;比表面积——BET比表面仪;孔隙率——氮吸附仪;差示扫描量热法(DSC)测定反应速率、结晶速率等多种热力学和动力学参数;硝酸凝胶化测定分散液粘度等。此外,Sasol还在运输和仓储等环节体现出德国式专业和较真。由于水合氧化铝产品莫氏硬度较低(3.5-4.0),并且容易吸湿和污染,其建议相关设备采用铝或聚丙烯内衬的碳钢材质,并且气力输送环节也严格按照一定流速运作。

 

四、其他产品

Sasol氧化铝基产品制备流程示意图

  如图所示,Sasol以其产品制备流程制备“SB”粉以外,还包括各类高纯度和超高纯度合成特种氧化铝及相关产品(如二氧化硅-氧化铝、水滑石和尖晶石),这些产品组合多达400多种定制产品规格。

  比如,在自身醇盐水解法技术基础上开发的水滑石(铝镁化合物)是通过混合醇化物的水解获得,并且其Al/Mg比可以在很宽的范围内变化,作为催化剂载体材料,它适用于需要比纯氧化铝获得的表面酸度更低的应用。

水滑石

掺杂元素列表

  再比如硅铝复合材料(与水滑石相反,适用比纯氧化铝获得的表面酸度更低的应用,如柴油发动机催化器等)、高灵活度的掺杂氧化铝、超高纯氧化铝(5N+)等等。

  • Sasol产品详情


化学性质

产品

纯度

主要杂质(ppm)

Na

Si

Fe

Ca

Mg

Ga

Cr

Ni

Ti

Cu

Zn

Zr

APA-0.5

99.96%

10

60

100

10

30

55

5

5

30

<1

45

5

APA-0.5 with Mgo

99.96%

10

60

100

10

300

55

5

5

30

<1

45

5

AHPA-0.5 with Mgo

99.995%

5

15

10

5

300

<1

<1

<1

<1

<1

2

2

APA-RTP-SB

99.96%

10

60

100

10

300

55

5

5

30

<1

45

5

AHPA-RTP-SB

99.995%

5

15

10

5

300

<1

<1

<1

<1

<1

2

2

UHPA-Alpha-Milled

99.998%

1

5

2

1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

<1

UHPA – Alpha

>99.999%

<1

2

1

<1

 

 

 

 

<1

 

 

 

TSA 200 / 20

99.7%

10

140

10

10

 

 

 

 

1200

 

 

 

 

物理性质

产品

粒度(μm)

比表面积

压坯密度

烧结密度

松装密度

D10

D50

D90

(㎡/g)

(g/cc)

(g/cc)

(g/l)

APA-0.5

0.2

0.3

0.4

7.5

2.22

3.94

 

APA-0.5 with Mgo

0.2

0.3

0.4

7.5

2.22

3.96

 

AHPA-0.5 with Mgo

0.2

0.3

0.4

8.0 

2.22

3.96

 

AHPA-RTP-SB

25

60

125

7.5

2.4

3.95

 

AHPA-RTP-SB

25

60

125

7.5

2.4

3.95

 

UHPA-Alpha-Milled

0.1

<1

10

8

2

 

950

UHPA – Alpha

 

35

 

5

 

 

 

TSA 200 / 20

 

0.5

 

200

 

 

 

 

小结

  拟薄水铝石早期开发用于石化工业,后来陆续被用于包括抛光、色谱、吸附剂和气体分离等应用,“SB”粉这个称号也由此向更多行业扩散,正是因为吃透醇盐水解法这道工艺,Sasol才具备了扩展复合材料和其他高纯金属氧化物材料的能力。所谓举一反三,一通百通,这大概就是它的厉害之处吧。

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