4.3. Разработка катализатора

форме, которые применяют в качестве катализаторов, в том числе промотиро-

ванных, различных процессов - переработки нефтепродуктов и др., а также

катализаторов синтеза меламина [30-37].

добавки к оксиду алюминия (В, Si, As, Р, Mo, W и др.) существенной роли в

повышении активности, содержания основного вещества и стабильности не

играют.

Далее в этой главе были проведены исследования по усовершенствова-

нию технологии получения гидроксида алюминия, соответственно и у-А^Оз, с

целью повышения выхода меламина в конечном продукте с 80%-90% до 96-

98%. На первом этапе брали стандартный гидроксид алюминия заводского

производства. Количество примесей, содержащееся в нем (около 1% масс.),

неблагоприятно влияло на качество получаемого у -оксида алюминия (выход

меламина составлял около 80%).

Для очистки от примесей стандартный гидроксид алюминия подвергали

переосаждению. Для этого растворяли его в азотной кислоте марки "ХЧ" и

полученный раствор нитрата алюминия осаждали 24%-ным раствором аммиа-

со

?

8 0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Размер зерна, d мм

1,0

0,9

щ              м

О              Он

п              Ф

ё              §

с              с

R              ж

Й              QJ

CL.

с              р

(-              К

О              ю

#

Рис. 17. Зависимость степени использования внутренней поверхности

от размера зерна катализатора.

ка. Очищенный от примесей гидроксид алюминия отмывали от следов аммиа-

ка, формовали, сушили и прокаливали. Полученный таким методом у-А120з с

удельной поверхностью 160-170 м2/г давал выход по конечному продукту до

88,5%.

Таким образом, с уменьшением содержания примесей в гидроксиде

алюминия селективность процесса возрастает. Однако, такая технология

сложна и трудоемка потому, что увеличение числа операций переосаждения

для лучшей очистки гидроксида алюминия от примесей приводит к еще

большему усложнению технологии и увеличению количества промывочных

вод.

В связи с этим, возникла необходимость использования более чистого

исходного сырья и применения другой технологии без отмывки осадка гидро-

ксида алюминия.

Целью работы являлось создание перспективной для промышленной

реализации технологии изготовления гранулированного сферического катали-

затора для процесса синтеза меламина из карбамида, имеющего высокую се-

лективность по конечному продукту [93].

Была разработана технология получения гидроксида алюминия из чис-

того металла алюминия путем электролитического осаждения, формования

гранул по гель - золь - технологии, их сушки и термообработки с целью полу-

чения гранулированного у-А1203 [94].

По предлагаемому способу гидроксид алюминия получали анодным

осаждением (I = 10-25 A, U = 40-80В) из чистого металла А1 без необходимо-

сти его промывки. В качестве второго жидкого слоя при формовке (объемном

структурировании золя) используется 20-40% водный раствор карбамида.

При использовании анодного осаждения отсутствуют нежелательные

примеси в гидроксиде алюминия, отпадает надобность промывки осадка, а

использование раствора карбамида создает второй слой для стабильного объ-

емного структурирования гранулы.

удельную поверхность до 300-400 м /г, а катализатор обладает повышенной

селективностью (содержание целевого продукта меламина достигает 98%).

Предлагаемая технология состоит в следующем.

В качестве исходного сырья брали металлический алюминий с концен-

трацией по основному веществу 99,9% масс., делали из него два электрода в

виде пластин 200x120x15 мм. Электроды размещали в стеклянной емкости,

заполненной дистиллированной водой, параллельно друг другу на расстоянии

10-15 мм. В дистиллированной воде растворяли электролит - нитрат аммония -

до концентрации 2-4% масс, и на электроды подавали постоянный электриче-

ский ток с параметрами: I = 27 A, U = 65 В.

С анода шло выделение гелеобразного осадка гидроксида. При содержа-

нии осадка т:ж = 1:8, полученную пульпу отфуговывали на центрифуге, полу-

чалась масса с т:ж = 1:4.

В эту массу добавляли концентрированную соляную кислоту квалифи-

кации "ХЧ" в таком количестве, чтобы рН полученного коллоидного раствора

довести с рН = 7 до рН = 3-4. При этом получали прозрачный коллоидный

тиксотропный раствор основного хлорида алюминия (ОХА) по реакции:

2А1(ОН)3 + НС1 = А12(ОН)5С1 + Н20              (40)

с концентрацией 50 г А12031дм , который оставляли созревать при комнатной

температуре 12-24 часа.

Для формования гранул использовали капельно-масляный метод.

Полученную формовочную массу заливали в конусообразный сосуд и

через пипетку с диаметром отверстий 1,5 мм со скоростью 2-3 капли в секун-

ду подавали в формователь - цилиндрический сосуд, заполненный двухслой-

ной жидкостью.

Сфероидацию капель осуществляли в слое керосина толщиной 3-4 см, а

объемное структурирование золя во втором слое 25%-ного раствора карбами-

да. Толщина слоя позволяла выдерживать в нем гранулы для нейтрализации в

течение 3-4 мин.

На первом этапе гранулы сушили в течение суток на воздухе при ком-

натной температуре. Затем, на втором этапе - в сушильном вакуумном шкафу.

Режим сушки гранул в сушильном вакуумном шкафу был следующим:

при температуре 40°С сушили 2-3 суток;

затем производили подъем температуры со скоростью 10°С /ч до 150°С и

выдерживали 4 часа.

На третьем этапе проводили прокалку гранул в муфельной печи. Режим

прокалки гранул был следующим:

подъем температуры по 20°С /ч - от 150°С до 200°С;

подъем температуры по 50°С /ч - от 200°С до 500°С;

подъем температуры по 100°С /ч - от 500°С до 900°С;

выдержка при 900°С в течение 4 часов.

Далее постепенное охлаждение массы и отбор пробы на испытание.