CN103553094A - 一种球形氧化铝的制丸成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种球形氧化铝的制丸成型方法,特征在于包括将拟薄水铝石干胶粉与海藻酸钠水溶液及其他成型助剂加水进行捏合,混捏形成可塑体,在制丸机上制丸成球,经干燥、焙烧得到球状氧化铝。本发明方法制备的球形氧化铝载体具有方法简单，孔结构保持好，机械强度高，粒径均一的特点，适合用于多种催化剂领域。

Description

一种球形氧化铝的制丸成型方法

技术领域

本发明属于无机材料制备领域，涉及一种球形氧化铝的制丸成型方法，更具体的说，本发明涉及一种将拟薄水铝石与海藻酸钠水溶液进行捏合、制丸成型、干燥、焙烧制得球形氧化铝的方法。

背景技术

由于氧化铝具有比表面积大、孔结构可控、热稳定性好、吸附能力强等特点，被广泛用作催化剂、催化剂载体与吸附剂等。为了更好的发挥催化剂的性能，除了要求更优的载体物化指标（通常需要更大的比表面、更大孔容，更适宜的孔径和表面性能，更高的强度等）外，催化剂的形状在工程化应用方面（传热、传质、压降等）也体现出非常重要的作用。常用的催化剂的形状主要有：球形、环形、片状、条状等。工业上使用的氧化铝主要有条形、柱状、蜂窝状和球形等。在众多形貌各异的催化剂中，成型方便、应用最广的是圆柱形氧化铝与球形氧化铝。与圆柱形氧化铝相比，球形氧化铝具有独特的优势：在粒度相同的情况下，球形催化剂压降可降低约30%；球形催化剂颗粒规整，床层气流分布均匀，同平面温差小，不易产生沟流；球形催化剂表面光滑，可自行滚动，装/卸容易，装填后床层均匀；球形催化剂机械强度高，表面光滑，耐磨性好，不易粉化。目前石油炼制与石油化工的固定床反应器中，球形催化剂几乎可取代其他所有形状催化剂，并显示更优异的催化性能，很多催化反应均是因为成本的原因无法使用现有技术生产的昂贵的球形氧化铝载体而选择其它形状的氧化铝载体。

目前常用的球形氧化铝生产方法有：喷雾造粒、滚动成型、整形造粒、油（氨）柱成型等。喷雾造粒使载体成型与干燥两个步骤在数秒钟内快速同时完成，但该法仅用于制备平均粒径为几十微米至数百微米的细小颗粒，无法制备大尺寸载体。滚动成型法是制备常规载体与吸附剂的重要方法。但该法对原料的适应性较差，只大量用于水硬性物料的成型，同时操作环境粉尘大，产品品种较少，应用有限。整形造粒法方法简单，在制备过程中需加酸使粉体原料胶溶形成塑性体，经强制挤压、切粒、整形制得，但该法产品粒径不均一、球形度差，同时工艺复杂，不适合连续生产，制备过程粉尘大、损耗高。油（氨）柱成型法是目前制备低密度、大孔容、强度适中球形载体的重要方法，其基本过程为：将铝溶胶与六亚甲基四胺溶液混合，然后滴入热油柱或油氨柱中，由于表面张力的作用，溶胶在油相中收缩为凝胶微球，将成型后的小球，经老化、干燥、焙烧等步骤得到球形氧化铝颗粒。油（氨）柱成型需在高温条件（95℃）下进行，能耗高，且还存在固化速度慢、效率低的缺点；采用六次甲基四胺为凝胶剂与致孔剂时，在高温时会产生有毒挥发性物质；对于油氨柱，由于存在油水界面，溶胶液滴经过油水界面时表层易被剥落，同时在界面处还易形成乳化层，造成粒子上浮等缺点，而且氨易挥发造成环境污染，使得油（氨）柱成型的生产成本远高于其他成型方法。

由此可见，喷雾造粒制备产品粒径较小；滚动成型主要应用于快脱粉成型，原料适应性差；整形造粒产品粒径不均一、球形度差，同时工艺复杂，不适合连续生产，制备过程粉尘大，原料损耗高；油（氨）柱成型虽然能够制得高性能的球形氧化铝，但该工艺的高成本限制了其使用范围。尽管球形载体具有诸多优势，但现有成球工艺各自的缺点极大地限制了球形载体的应用范围，很多适合采用球形载体的催化剂仍旧只能选择价格相对低廉的挤条成型制品。因此，亟需开发一种成本低廉、原料适应性强、环境友好、操作简单易于工业放大的新型球形载体成型技术。

制丸机在制药行业已广泛应用。CN2182633Y，CN1480122A，CN201379797Y，CN101485689A等报道了对制药业常规使用的制丸机进行了改进，CN1528420A公开了一种采用制丸机制备清宁丸的方法。然而，在氧化铝载体领域，长期以来，由于无法将氧化铝粉体制得类似中药药团的可塑体，因此，至今尚无采用制丸机成型制备球形氧化铝的报道。

为克服现有球形氧化铝技术的一些不足之处，寻求一种具有工艺简单，产品质量高等优点的新工艺，本发明提供了一种制备过程简单，不需加酸胶溶，产品强度高，球形度好，粒径均匀，孔结构保持好，热稳定性好，成本低廉的球形氧化铝的制备工艺。

发明内容：

本发明的目的是提供一种简便易用的采用制丸机制备球形氧化铝的方法。该法利用海藻酸钠的粘结性能，添加一定的助挤剂，实现了无机载体的制丸成型，具有操作简单，不需酸溶很好的保持孔结构，产品粒径均一，成本低廉的特点。以解决常规方法生产过程复杂、成本高、粒径不均一、孔结构破坏严重的缺点。

所用制丸机采用常规的中药制丸设备，经捏合得到的拟薄水铝石可塑体经挤压通过孔板制备丸条，然后通过一对具有相对凹槽的滚轮制丸刀切割和水平向挫动，使丸条被切割成为球形并挫圆。

本发明为一种球形氧化铝的制丸成型方法，其特征在于：按以下工艺步骤进行：

1）将拟薄水铝石、海藻酸钠水溶液、助挤剂充分混合，捏合成可塑体；

2）将上述可塑体加入制丸机进行制丸成型；

3）由步骤2）所得成型小球经干燥、焙烧得球形氧化铝载体；

其中：

所述1）海藻酸钠水溶液的质量浓度为2～4%，拟薄水铝石与海藻酸钠水溶液的质量比为1:0.8～1:1.2，助挤剂的量为拟薄水铝石质量的0.5～2%；助挤剂选自田菁粉、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、淀粉、聚乙烯醇中的一种或几种；

所述2）所用制丸机为制药用常规制丸机，捏合成的可塑体经挤压通过孔板制成1.5～5.0mm的丸条，然后通过一对具有相对凹槽的滚轮制丸刀切割和水平向挫动，使丸条被切割并挫圆成1.5～5.0mm圆球，其中滚轮制丸刀的弧形直径与挤条孔板直径相一致；

所述3）成型小球的干燥过程为100～130℃，干燥5～10小时，焙烧过程为450～700℃焙烧2～6小时。

具体实施方式

实施例1

在捏合机中将500g拟薄水铝石与2.5g田菁粉充分混合，随后加入质量浓度为2%的海藻酸钠溶液600g，捏合30min后得到可塑体，将所得可塑体加入制丸机，经挤压通过孔板制成1.5mm的条，然后通过一对具有相对凹槽的滚轮制丸刀切割和水平向挫动，使丸条被切割并挫圆成1.5mm的圆球，成型小球在100℃干燥10小时，700℃焙烧2小时得到球形氧化铝载体，其比表面、孔容、孔径、粒径、强度见表1。

实施例2

按实施例1的方法制备拟薄水铝石，不同的是挤压孔板直径和滚轮凹槽直径均为3.0mm，其比表面、孔容、孔径见表1。

实施例3

按实施例1的方法制备拟薄水铝石，不同的是挤压孔板直径和滚轮凹槽直径均为5.0mm，其比表面、孔容、孔径见表1。

实施例4

在捏合机中将500g拟薄水铝石与10g羟丙基甲基纤维素充分混合，随后加入质量浓度为4%的海藻酸钠溶液400g，捏合30min后得到可塑体，将所得可塑体加入制丸机，经挤压通过孔板制成3.0mm的条，然后通过一对具有相对凹槽的滚轮制丸刀切割和水平向挫动，使丸条被切割并挫圆成3.0mm的圆球，成型小球在130℃干燥5小时，450℃焙烧6小时得到球形氧化铝载体，其比表面、孔容、孔径、粒径、强度见表1。

实施例5

在捏合机中将500g拟薄水铝石与5g田菁粉充分混合，随后加入质量浓度为4%的海藻酸钠溶液500g，捏合30min后得到可塑体，将所得可塑体加入制丸机，经挤压通过孔板制成3.0mm的条，然后通过一对具有相对凹槽的滚轮制丸刀切割和水平向挫动，使丸条被切割并挫圆成3.0mm的圆球，成型小球在120℃干燥5小时，550℃焙烧4小时得到球形氧化铝载体，其比表面、孔容、孔径、粒径、强度见表1。

表1拟薄水铝石孔结构与不同实施例所得载体孔结构性能、粒径与强度

Claims (1)

1.一种球形氧化铝的制丸成型方法，其特征在于：按以下工艺步骤进行：

1）将拟薄水铝石、海藻酸钠水溶液、助挤剂充分混合，捏合成可塑体；

2）将上述可塑体加入制丸机进行制丸成型；

3）由步骤2）所得成型小球经干燥、焙烧得球形氧化铝载体；

其中：

所述1）海藻酸钠水溶液的质量浓度为2～4%，拟薄水铝石与海藻酸钠水溶液的质量比为1:0.8～1:1.2，助挤剂的量为拟薄水铝石质量的0.5～2%；助挤剂选自田菁粉、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、淀粉、聚乙烯醇中的一种或几种；

所述2）所用制丸机为制药用常规制丸机，捏合成的可塑体经挤压通过孔板制成1.5～5.0mm的丸条，然后通过一对具有相对凹槽的滚轮制丸刀切割和水平向挫动，使丸条被切割并挫圆成1.5～5.0mm圆球，其中滚轮制丸刀的弧形直径与挤条孔板直径相一致；

所述3）成型小球的干燥过程为100～130℃，干燥5～10小时，焙烧过程为450～700℃焙烧2～6小时。