一种通过浸渍制备镁铝尖晶石的方法
阅读说明：本技术 一种通过浸渍制备镁铝尖晶石的方法 (Method for preparing magnesium aluminate spinel by impregnation ) 是由 王东军 王玉军 何玉莲 王伟众 贾云刚 姜伟 赵仲阳 金书含 辛颖 何昌洪 朱丽 于 2020-07-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种通过浸渍制备镁铝尖晶石的方法,包括以下步骤：将偏铝酸钠溶液和硫酸铝溶液泵入微反应器内形成混合液；调节偏铝酸钠溶液和硫酸铝溶液的泵入量,以控制混合液的pH值稳定在5.0-9.0范围内；收取混合液,进行预处理,后淋洗至电导率≤500μS；干燥,粉碎过筛,马弗炉中加热,得到γ-Al-(2)O-(3)；将γ-Al-(2)O-(3)加入硝酸镁浸渍溶液浸渍,经产物后处理,得到镁铝尖晶石。使用本发明的方法提高了镁铝尖晶石产品的转化率,增大了催化剂载体的孔容、比表面积,并且该方法实现了连续化反应,制备周期短,大大降低生产成本。(The invention discloses a method for preparing magnesium aluminate spinel by impregnation, which comprises the following steps: pumping the sodium metaaluminate solution and the aluminum sulfate solution into the microreactor to form a mixed solution; adjusting the pumping amount of the sodium metaaluminate solution and the aluminum sulfate solution to control the pH value of the mixed solution to be stable within the range of 5.0-9.0; collecting the mixed solution, carrying out pretreatment, and then carrying out shower washing until the conductivity is less than or equal to 500 mu S; drying, pulverizing, sieving, and heating in muffle furnace to obtain gamma-Al 2 O 3 (ii) a Mixing gamma-Al 2 O 3 Adding magnesium nitrate dipping solution for dipping, and carrying out product post-treatment to obtain the magnesium aluminate spinel. The method of the invention improves the conversion rate of the magnesia-alumina spinel product, increases the pore volume of the catalyst carrier,The specific surface area is large, the method realizes continuous reaction, the preparation period is short, and the production cost is greatly reduced.)
技术领域
本发明涉及镁铝尖晶石技术领域，具体涉及一种通过浸渍制备镁铝尖晶石的方法。
背景技术
随着世界范围内原料深加工要求的提高，主要能源结构逐渐向大分子和高碳方向发展，对于原油普遍重质化的我国更是如此。为有效解决重油组分在催化剂孔道内扩散阻力过大、重金属杂质沉积和结焦而导致的催化剂活性下降或失活等问题，迫切要求在石油化工等行业广泛使用的γ-Al2O3载体具备大孔容和高比表面的特性。大孔容有利于大分子化合物向催化剂颗粒内部扩散，高比表面积则有利于活性金属的分散，从而提高催化剂的反应性能。例如，重油加氢脱氮催化剂要求γ-Al2O3孔容大于0.6cm3·g-1和比表面积高于250m2·g-1，孔半径为2-5nm的孔占总孔径分布的60％以上；重油脱金属催化剂要求γ-Al2O3具有<100nm和>100nm的双峰孔分布，而渣油加氢脱硫和脱金属催化剂则要求γ-Al2O3的双峰孔分布为17.5-27.5nm和>300nm。此外，吸附领域也需要开发大孔容γ-Al2O3。
国内合成拟薄水铝石通常用酸法和碱法(碱法更常用)，都不可避免地存在酸碱中和反应，酸碱分解时释放出有害气体，对人体和环境都会造成危害，而且这两种方法的整个工艺流程较多，制备周期较长，所得催化剂载体孔容太低，催化过程易造成催化剂析碳结焦等，后续催化效率低，无法满足大分子加氢实验的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服以上技术缺陷，提供一种可连续生产的、高孔容、高比表面积、高生产效率的镁铝尖晶石的制备方法。
为达上述目的，本发明公开了一种通过浸渍制备镁铝尖晶石的方法，包括以下步骤：
1)将偏铝酸钠溶液和硫酸铝溶液泵入微反应器内形成混合液；
2)调节偏铝酸钠溶液和硫酸铝溶液的泵入量，以控制混合液的pH值稳定在5.0-9.0范围内；
3)收取步骤2)的混合液，进行预处理，后淋洗至电导率≤500μS；
4)干燥，粉碎过筛，马弗炉中加热，得到γ-Al2O3；
5)将步骤4)得到的γ-Al2O3加入硝酸镁浸渍溶液浸渍，经产物后处理，得到镁铝尖晶石。
在一实施例中，偏铝酸钠溶液的浓度为0.02mol/L～10mol/L，硫酸铝溶液的浓度为0.01mol/L～10mol/L，并使用平流泵泵入微反应器内。
在一实施例中，于步骤3)中，预处理为保温、搅拌并老化，该保温温度为30℃～100℃，搅拌转速为150～300r/min，老化时间为30～120min。
优选地，搅拌转速为200r/min，老化时间为30min。
在一实施例中，于步骤5)中，产物后处理为干燥、粉碎过筛以及马弗炉加热。
在一实施例中，干燥温度为80～120℃，干燥时间为2～6h，过筛目数为100-300。
优选地，干燥温度为120℃，干燥时间为4h，过筛目数为200。
在一实施例中，于步骤4)中，马弗炉加热温度为30-800℃，加热时间为60～300min。
优选地，马弗炉加热温度为200-800℃。
在一实施例中，于步骤5)中，硝酸镁浸渍溶液浓度为0.01～1.00mol/L，γ-Al2O3的加入量为10～100g。
在一实施例中，浸渍条件为恒温水浴20℃～100℃，搅拌转速150～300r/min，浸渍时间30～240min。
优选地，搅拌转速200r/min，浸渍时间60min。
在一实施例中，偏铝酸钠溶液和硫酸铝溶液温度为30℃～100℃，且泵入微反应器前进行抽滤。
在一实施例中，微反应器的微孔膜孔径为2μm～125μm。
本发明通过浸渍制备镁铝尖晶石的方法优点在于：
1、本发明在微反应器中以偏铝酸钠溶液和硫酸铝溶液为反应原料，并控制反应条件，制备得到γ-Al2O3，以硝酸镁溶液为浸渍液，浸渍得到的镁铝尖晶石，此方法得到的镁铝尖晶石具有较高的转化率，γ-Al2O3载体具有较大的孔容及比表面积。
2、本发明的制备方法不会释放有害气体，避免了制备过程中对人体和环境造成危害。
3、本发明的制备方法为连续反应，具有制备周期短、生产效率高、生产成本低的特点。
附图说明
图1为应用本发明方法的一装置示意图。
具体实施方式
结合图1，本发明通过浸渍制备镁铝尖晶石的方法具体包括以下步骤：
1)称取偏铝酸钠固体和硫酸铝固体，分别溶于85℃热水，得到浓度0.02mol/L～10mol/L的偏铝酸钠水溶液与浓度0.01mol/L～10mol/L的硫酸铝水溶液；另称取氢氧化钠固体，溶于去离子水中，得到浓度1mol/L的氢氧化钠溶液备用；
2)迅速将偏铝酸钠水溶液和硫酸铝水溶液通过中速滤纸抽滤，得到30℃～100℃澄清的偏铝酸钠水溶液和硫酸铝水溶液，封口，于85℃水浴中留存待用；
3)连接平流泵与微反应器，微反应器的微孔膜孔径为2μm～125μm之间。设定平流泵的流量参数，启动分散相平流泵，将硫酸铝泵入微反应器，待微反应器出口有液体流出后，启动流动相平流泵，将偏铝酸钠泵入微反应器，待微反应器出口有透明凝胶状固体产生后，接取样料，测其pH值，根据所测pH值调节分散相流量，使微反应器出口样料pH值稳定在5.0-9.0范围内；
4)开始收料，同时收料烧杯于30℃～100℃恒温水浴，开启电动搅拌，搅拌转速为150～300r/min；
5)收料结束，冲洗设备，测收料pH值。此时pH值若有变化，使用1mol/L氢氧化钠溶液缓慢滴加，回调pH值至5.0-9.0；
6)收料于75℃恒温水浴，搅拌转速为150～300r/min，老化时间为30～120min；
7)取出老化料，中速滤纸抽滤，不断用去离子水淋洗，至滤液电导率≤500μS；
8)于烘箱中干燥温度80～120℃，干燥时间为2～6h；
9)研磨粉碎，100-300目过筛；
10)在马弗炉中加热，加热温度为30-800℃，加热时间为60min～300min；优选的，加热温度为200-800℃，得到γ氧化铝；
11)称取六水合硝酸镁固体，加入去离子水定容至250mL，得到250mL0.01～1.00mol/L的硝酸镁浸渍溶液；
12)称取10g～100gγ-Al2O3加入到上述硝酸镁浸渍溶液中，恒温水浴20℃～100℃，搅拌转速为150～300r/min，浸渍时间30～240min；
13)浸渍液鼓风干燥温度为80～120℃，干燥时间为2～6h；
14)研磨粉碎，100-300目过筛；
15)在马弗炉中加热，加热温度为30-800℃，加热时间为60min～300min；优选的，加热温度为200-800℃，得到应用本发明方法制备的镁铝尖晶石。
为进一步介绍本发明的方法，特举以下较佳实施例，应注意的是，该些实施例仅为说明之用，然其并非用于限制本发明。
实施例1
将温度为30℃的0.02mol/L的偏铝酸钠溶液和0.01mol/L的硫酸铝溶液通过平流泵泵入微反应器内，微反应器的微孔膜孔径为2μm；调节偏铝酸钠溶液和硫酸铝溶液的流量，以控制微反应器内混合溶液的pH值为5.0；收料，同时收料烧杯于30℃恒温水浴，开启电动搅拌，搅拌转速为150r/min；收料于75℃恒温水浴，以200r/min的速度搅拌，并老化30min；取出老化料，中速滤纸抽滤，不断用去离子水淋洗至滤液电导率为500μS；于烘箱中80℃干燥6h；研磨粉碎，100目过筛；马弗炉中200℃加热300min，得到γ-Al2O3载体，经检测该γ-Al2O3孔容为1.1mL/g，比表面积为380m2/g；称取六水合硝酸镁固体，加入去离子水定容至250mL，得到0.01mol/L的硝酸镁浸渍溶液；称取10g氧化铝加入到上述硝酸镁浸渍溶液中，恒温水浴20℃，搅拌转速200r/min，浸渍60min；浸渍液鼓风温度120℃下，干燥2h；研磨粉碎，100目过筛；马弗炉中200℃加热300min，得到应用本发明方法制备的镁铝尖晶石，镁铝尖晶石产品的转化率为99.0％。
实施例2
将温度为100℃的10mol/L的偏铝酸钠溶液和10mol/L的硫酸铝溶液通过平流泵泵入微反应器内，微反应器的微孔膜孔径为125μm；调节偏铝酸钠溶液和硫酸铝溶液的流量，以控制微反应器内混合溶液的pH值为9.0；收料，同时收料烧杯于100℃恒温水浴，开启电动搅拌，搅拌转速为300r/min；收料于75℃恒温水浴，以300r/min的速度搅拌，并老化120min；取出老化料，中速滤纸抽滤，不断用去离子水淋洗至滤液电导率为500μS；于烘箱中120℃干燥2h；研磨粉碎，300目过筛；马弗炉中800℃加热600min，得到γ-Al2O3载体，经检测该γ-Al2O3孔容为1.1mL/g，比表面积为370m2/g；称取六水合硝酸镁固体，加入去离子水定容至250mL，得到1.0mol/L的硝酸镁浸渍溶液；称取100g氧化铝加入到上述硝酸镁浸渍溶液中，恒温水浴100℃，搅拌转速300r/min，浸渍240min；浸渍液鼓风温度80℃下，干燥6h；研磨粉碎，300目过筛；马弗炉中800℃加热60min，得到应用本发明方法制备的镁铝尖晶石，镁铝尖晶石产品的转化率为98.6％。
实施例3
将温度为80℃的5.0mol/L的偏铝酸钠溶液和5.0mol/L的硫酸铝溶液通过平流泵泵入微反应器内，微反应器的微孔膜孔径为50μm；调节偏铝酸钠溶液和硫酸铝溶液的流量，以控制微反应器内混合溶液的pH值为7.0；收料，同时收料烧杯于70℃恒温水浴，开启电动搅拌，搅拌转速为200r/min；收料于75℃恒温水浴，以200r/min的速度搅拌，并老化60min；取出老化料，中速滤纸抽滤，不断用去离子水淋洗至滤液电导率为500μS；于烘箱中100℃干燥4h；研磨粉碎，200目过筛；马弗炉中550℃加热180min，得到γ-Al2O3载体，经检测该γ-Al2O3孔容为1.2mL/g，比表面积为390m2/g；称取六水合硝酸镁固体，加入去离子水定容至250mL，得到0.6mol/L的硝酸镁浸渍溶液；称取50g氧化铝加入到上述硝酸镁浸渍溶液中，恒温水浴70℃，搅拌转速200r/min，浸渍180min；浸渍液鼓风温度100℃下，干燥4h；研磨粉碎，200目过筛；马弗炉中550℃加热180min，得到应用本发明方法制备的镁铝尖晶石，镁铝尖晶石产品的转化率为99.7％。
通过上述实施例的方法制备的γ-Al2O3载体和镁铝尖晶石的性质如表1所示：
表1
由表1各实验数据可知，通过本发明的方法制备的镁铝尖晶石产品的转化率大大提高，而且其载体具有较高的孔容及比表面积。
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