Разработка научных основ технологии производства новых материалов - оксидов и гидроксидов алюминия особой чистоты

Состояние проблемы.

Анализ   патентных   данных   и   анализ   химического   состава   зарубежных

катализаторов показывает, что наиболее эффективные катализаторы риформинга, гидроочистки нефтяных фракций, реакции Фишера-Тропша и селективного окисления СО в водороде получаются при использовании в качестве носителя для катализаторов, перечисленных реакций особо чистого оксида алюминия. Этот носитель получают гидролизом алкоголятов (алкоксидов) алюминия. Вероятнее всего, высокая эффективность носителей обусловлена не только низким содержанием примесей, но и какими-то другими свойствами, зависящими от способа получения.

В России отсутствуют технологии производства алюмооксидных носителей особой чистоты. Вероятнее всего, именно этот фактор обусловливает более низкие показатели отечественных катализаторов по сравнению с зарубежными. В связи с этим, в Институте катализа СО РАН начата разработка технологии производства алюмооксидных носителей для катализаторов риформинга и гидроочистки. Технология основана на гидролизе алкоголятов алюминия.

Задел исполнителей.

Разработаны методы активации металлического алюминия для повышения его реакционной способности по отношению к спиртам.

К настоящему времени изучено влияние природы алкоксидной группы, температуры и времени старения, рН гидролиза и химического состава растворов, используемых для гидролиза на фазовый состав и удельную поверхность гидроксидов иоксидов    алюминия,    образующихся    в    результате    гидролиза    и    последующей термообработки.

Увеличение длины цепи алкоксидной группы приводит к снижению содержания аморфной фазы, повышению содержания псевдобемита и совершенствованию его кристаллической структуры. Аналогичным образом влияет увеличение температуры и времени старения образцов под маточным раствором. Гидролиз в щелочной (водный раствор аммиака) и нейтральной среде позволяет получать образцы с практически 100% содержанием псевдобемита. В то же время, в образцах, полученных гидролизом в кислой среде, содержится аморфная фаза.

В настоящее время проводятся исследования по отработке условий формования экструзией (подбор пластификаторов, связующих, времени перемешивания). Проведение этих исследований необходимо, т.к. условия получения прочных гранул для алкоголятных образцов отличаются от полученных осаждением.

Сравнение характеристик полученных образцов с аналогичными зарубежными аналогами позволяет рассчитывать на разработку эффективного отечественного носителя для катализаторов риформинга и гидроочистки.

Цели и задачи проекта.

Основная цель проекта - разработка научных основ технологии производства новых материалов - оксидов и гидроксидов алюминия особой чистоты, которые прежде всего планируется использовать в качестве носителей для катализаторов процессов риформинга и гидроочистки с возможностью последующей коммерциализации.

Задачами проекта являются:

1.   Изучение влияния добавок 4-х валентных элементов (81, Т1, 2г, 8п) и условий гидролиза  алкоксидов   алюминия  на  фазовый   состав,   морфологию   частиц, кислотные   свойства  и  текстурные   характеристики   оксидов   и   гидроксидов алюминия.

2.   Отработка    условий    формования    гидроксидов,    полученных    гидролизом алкоксидов алюминия, с целью получения носителей с высокой прочностью и заданными  текстурными   характеристиками.   Проведение   этих   исследований необходимо, т.к. условия получения прочных гранул для алкоголятных образцов отличаются от полученных осаждением.

3.   Наработка   опытных   образцов   носителей,   приготовление   катализаторов   и испытание их в реакциях риформинга (в ИППУ СО РАН, Омск) и гидроочистки

(в АО «АЛВИГО»).

4.   Наработка опытных партий носителей на пилотной установке ВНИИОС НК

(Новокуйбышевск).

Введение

Оксиды алюминия являются важными технологическими материалами. Благодаря уникальным свойствам, их используют для получения керамики, в качестве адсорбентов для обезвоживания жидкостей и газов, катализаторов и компонентов катализаторов, носителей при синтезе многих металлических и оксидных катализаторов, для процессов переработки нефти и газов. Низкотемпературные формы оксида (л и у-АЬОз), имеющие высокую удельную поверхность, наиболее часто используют в качестве носителей. Мировое производство этих оксидов составляет ежегодно сотни тысяч тонн.