活性氧化铝在FCC催化剂中的应用

氧化铝是氢氧化铝加热脱水后的产物,随着起始氢氧化铝形态、脱水温度及条件的不同,可以得到各种形态的氧化铝,已确定的有8种,即χ-Al2O3、δ-Al2O3、η-Al2O3、γ-Al2O3、κ-Al2O3、θ-Al2O3、ρ-Al2O3和α-Al2O3,其中δ-Al2O3、θ-Al2O3、κ-Al2O和α-Al2O3是脱水温度在900～1000°C制备的,为高温氧化铝,一般没有活性,常用于冶炼金属铝。ρ-Al2O3、η-Al2O3、γ-Al2O3、χ-Al2O3是在脱水温度小于600°C制备的,其比表面积和孔容一般都较大,同时具有“活性”,称为活性氧化铝,常用的为γ-Al2O3和η-Al2O3。活性氧化铝是一种重要的基质材料,作为固体酸添加到裂化催化剂基质中,不仅可以改善基质活性,而且可以充分利用对高岭土和分子筛的粘结作用,制备出具有基质活性和较好抗磨性的催化剂。另外,这种活性氧化铝还能减少FCCU中SOx的排放、捕集重金属元素和增加柴油选择性等。

拟薄水铝石和薄水铝石在一定温度处理均可转变为χ-Al2O3,这种氧化铝在FCC条件下比较稳定,具有一定的酸活性中心,可用于FCC催化剂中。FCC催化剂制备及操作中温度不超过700°C,薄水铝石和拟薄水铝石在FCC催化剂制备及使用过程中可保持稳定的比表面积和孔容。随处理温度升高,拟薄水铝石吸附量先升高,后降低,未处理拟薄水铝石中含结晶水,这部分结晶水占据了一定的吸附位,因而吸附量相对小,随温度升高,拟薄水铝石脱除了部分结晶水,吸附量变大。1000°C处理后,拟薄水铝石晶相发生了变化,氧化铝部分烧结,由活性氧化铝转化为非活性氧化铝,吸附量明显变小。另外磷与催化剂中的氧化铝反应,可以改进催化剂强度、提高活性稳定性和改善裂化选择性等。磷只与活性铝中心发生反应,采用磷化物处理FCC催化剂,磷最易与纯活性氧化铝(包括薄水铝石和拟薄水铝石等)作用。目前国内外不少FCC催化剂理论投磷质量分数为1.0%左右,催化剂实际上磷质量分数基本在0.8%以上。

总体来说在FCC催化剂制备及应用条件下,活性氧化铝可保持比较稳定的比表面积、孔容和酸性等性能。