硅溶胶的制备及其在化学工业中的应用

硅溶胶(Silica Sols,Colloidal Si-lica)为胶体大小的无定形SiO_2粒子在水中的稳定分散体系。它的问世可以追溯到本世纪二十年代,但由于SiO_2浓度低,稳定性差而无工业实用价值。1941年Bira报道了通过离子交换法制得高浓度稳定的硅溶胶的专利,并很快实现了工业化生产。此后硅溶胶的制备工艺得到了不断的改进和完善,应用领域也逐渐扩展。     

硅溶胶系列FCC催化剂的研制与开发

就国内外开发硅溶胶ＦＣＣ催化剂的技术路线和工艺改进作了详细考察，分析了硅溶胶粘结基质性能特点，并重点阐述了戴维森公司硅溶胶系列ＦＣＣ催化剂开发历史与产品特点，建议国内进一步开发。     

硅溶胶基质助剂的制备及反应性能研究

以工业品硫酸铝溶液和水玻璃为原料,采用"一步酸化法"合成出硅溶胶,并以此硅溶胶为黏结剂,复配高岭土、ZSM-5分子筛等功能组分,制得硅基助剂。考察了制备条件对硅溶胶稳定性的影响,并利用小型提升管反应器,对硅基助剂的反应性能进行了评价。结果表明,制备硅溶胶的优选条件为:硫酸铝质量浓度(以Al2O3计)8～10 g/L,水玻璃质量浓度(以SiO2计)75～100 g/L,反应温度不高于20℃,胶体体系pH值2.5～3.0;通过向基础FCC催化剂中添加硅基助剂,可提高液化气收率,降低轻质油收率,总液收基本稳定,丙烯收率提高30%以上,丙烯选择性至少增加3个百分点,汽油辛烷值增加约1个单位。     

专用硅溶胶制备技术通过鉴定

由兰州化学工业公司化工研究院承担的项目“专用硅溶胶制备技术”于１９９９年８月１６日在北京通过了中国石油天然气集团公司主持的技术鉴定。该项目通过特殊的工艺使粒子增长,研制出２个牌号的硅溶胶,其中粒径在２５～２８ｎｍ的硅溶胶为催化剂生产专用牌号,粒径为６０ｎｍ的硅溶胶为电子硅片抛光液专用牌号。与会专家一致认为：该项目开发技术先进、合理,处于国内领先水平,制成的２个牌号的硅溶胶性能与国外公司的完全相同,而价格比国外低近１半,因此在市场竞争中具有明显的优势。同时,建议研究人员不断开发新品种,形成系列产品…     

超细氧化铝的研究：Ⅰ.超细氧化铝的制备

利用超监界流体干燥技术首次在一种新的体系－无机盐－有机溶剂体系中制得了超细氧化铝，所得的产品为短纤维状微晶，其长轴为１００ｎｍ，短轴约为５ｎｍ，并且具有大孔，高比表面、低堆密度等特点，与文献报道的有机盐－有机溶剂体系所得产品相类似，但这一新体系下的制备过程具有操作简便，安全的特点，并且使价格便宜的无机盐代替价格较贵的机盐作制备原料，对于降低产物成本，大规律生产具有重要意义。     

硅溶胶制备催化裂化催化剂的凝胶及性能研究

分别以酸、碱性硅溶胶为黏结剂制备催化裂化（FCC）催化剂,考察了催化剂制备过程中发生的凝胶现象及其原因,并将未发生凝胶的硅基黏结剂催化剂与铝基黏结剂催化剂进行了性能对比分析。结果表明:无论如何改变分子筛、硅溶胶、拟薄水铝石、盐酸等的加料顺序,均会发生凝胶;但不加入盐酸或拟薄水铝石,则不会发生凝胶;铝离子的存在是导致碱性硅溶胶发生凝胶的原因,但不引发酸性硅溶胶发生凝胶;电解质浓度过大是导致酸、碱性硅溶胶发生凝胶的共同原因;硅基黏结剂催化剂较铝基黏结剂催化剂的比表面积和B酸、L酸的总酸量均更大。     

硅基黏结剂催化裂化催化剂制备技术进展

介绍了国内外以硅溶胶为黏结剂的催化裂化催化剂的研究现状,分析了影响硅溶胶稳定性的各种因素,包括体系的pH值、黏度、温度、电解质、硅溶胶粒径及浓度的大小等。综述了硅酸钠经离子交换法或硅酸钠与无机酸反应制备硅溶胶,进而制备催化裂化催化剂的方法。硅基黏结剂催化剂的抗磨损能力和焦炭选择性较好,催化剂的强度可以通过添加表面活性剂得以改善。     

FCC催化剂制备技术对催化剂性能的影响

对4种不同工艺制备的催化剂理化性能和反应性能进行了对比分析,结果表明,分散剂的引入对改善催化剂性能具有明显的作用,催化重油裂化反应转化率较不加分散剂提高0.75个单位以上;控制拟薄水铝石酸化有效酸量可适当调控催化剂性能,应用该方法制备的催化剂磨损指数可控制在2.0%以下。     

硅溶胶粒径对沉淀铁催化剂费托合成性能的影响

在相同的制备条件下,采用相同SiO_2浓度、不同粒径的硅溶胶作为硅源制备费托合成沉淀铁Fe/Cu/K/SiO_2催化剂,考察了硅溶胶粒径对沉淀铁催化剂费托合成反应性能的影响。实验结果表明,硅溶胶的粒径在7~18 nm范围内时,硅溶胶粒径的不同会对沉淀铁催化剂的反应性能产生影响;随硅溶胶粒径的增加,催化剂的费托合成反应CO转化率明显下降。采用XRD、N_2吸附-脱附和H_2-TPR等方法表征了硅溶胶粒径对费托合成沉淀铁催化剂的织构和性能。表征结果显示,硅溶胶的粒径越小,催化剂主物相α-Fe_2O_3晶粒和比表面积越大,越有利于催化剂的还原和碳化,因而有利于催化剂CO反应性能的提高。     

硅溶胶合成小品粒ZSM-5分子筛的研究

以液体硅溶胶作为硅源,分别考察水的加入量,模板剂用量,OH/SiO2的变化等因素对分子筛合成的影响.在XRD、SEM等分析表征的基础上,对在优化条件下所制备的ZSM-5分子筛进行了结构和催化反应性能研究.合成的小晶粒ZSM-5分子筛具有良好的MTP反应催化活性,在给定反应条件下,丙烯的选择性达到43.07％,C2=＋C3=的选择性为50.2％,P/E比在6以上.     

载体硅胶真空负载茂金属催化剂的制备工艺研究

将载体硅胶热活化后采用抽真空的方法进行预处理,并在一定的真空度下使甲基铝氧烷和茂金属溶液吸人至其孔道及细孔内,再经过滤、洗涤、抽干等后处理过程制备出负载茂金属催化剂。考察了热活化温度、预处理真空度、预处理时间、负载真空度等制备工艺条件对催化剂性能的影响。结果表明,在载体硅胶热活化温度为600℃、预处理真空度不低于0．075MPa、预处理时间为15min、负载真空度为0．065MPa的优化条件下,所制备催化剂的催化活性（每克催化剂上所得聚合物的千克数）达6．300,所得聚合物的形态优良。     

LSG-1聚烯烃催化剂载体硅胶的工业应用

在中国石油大庆石化公司8万t/a线型低密度聚乙烯(LLDPE)装置上试用了中国石油兰州化工研究中心80 t/a硅胶中试装置生产的LSG-1型硅胶。结果表明,用LSG-1型硅胶负载的催化剂在LLDPE装置上运行平稳,催化剂的活性、PE产品的堆积密度等指标均与使用进口硅胶配制的催化剂相当,LSG-1型硅胶完全可以替代进口硅胶配制工业催化剂,在LLDPE装置上连续使用。     

硅胶负载型茂金属催化剂负载工艺的优化

研究了硅胶负载型茂金属催化剂(1-甲基-3-丁基环戊二烯基二氯化锆/甲基铝氧烷)的制备工艺,讨论了硅胶活化温度、负载温度、搅拌形式、甲基铝氧烷预处理硅胶的用量对催化剂聚合活性的影响。结果表明,采用机械搅拌的方式,在硅胶活化温度为600℃,负载温度为-30℃,n(Al)/n(Si)为3,n(Al)/n(Zr)为50的条件下,所制备的催化剂活性可达5454g/g,聚合物堆积密度为0.36g/cm3。     

多峰孔分布硅胶的制备

以硫酸及水玻璃溶液为原料,采用反复溶胶-凝胶法,在乙醇/正丁醇/氨水/硫酸(摩尔比)为2∶2∶3∶4,反应温度为30℃的条件下,可制备多峰孔分布的硅胶。结果表明,所制备的硅胶孔容为1.68 cm3/g,孔径为20.28 nm,比表面积为331.4 m2/g。     

工艺条件对聚烯烃催化剂载体硅胶性能的影响

制备了聚烯烃载体硅胶,在制备过程中对SiO2质量浓度、稳定剂、反应温度、pH值、老化时间进行了优化,并在5.0m3反应釜中进行了稳定性试验。结果表明,最佳工艺条件为:以W-3作为稳定剂,反应体系SiO2质量浓度7.0～9.5g/L,反应温度60～80℃,粒子增长pH值8.5～9.5,老化时间5～6h。在以上工艺条件下,于5.0m3反应釜中所制备的硅胶性能及用此硅胶负载制得催化剂的性能均与美国Grace公司Davison955产品相当。     

硅胶负载型茂金属催化剂催化乙烯聚合效率研究

研究了影响硅胶负载型茂金属催化剂(双(1-丁基-3-甲基环异戊二烯基)二氯化锆/甲基铝氧烷)催化乙烯聚合效率的因素,讨论了硅胶颗粒的比表面积、负载温度、铝及锆的负载量对催化效率的影响。结果表明,硅胶的比表面积增大时催化效率提高;负载温度为-20℃,负载锆质量分数约为0.5%,负载铝质量分数约为17%时,负载型茂金属催化剂催化乙烯聚合的催化效率达到最佳状态。