Millised on alumiiniumoksiidi rakendused katalüüsis?
Alumiiniumoksiidi funktsioon katalüüsi valdkonnas on mitmekesine ja selle kasutamine kandjana tööstuslikus katalüüsis on kõige ulatuslikum. Lisaks saab katalüsaatorina kasutada ka mõnda alumiiniumoksiidi. Mõnede alumiiniumoksiidhüdraatide puhul, mida kasutatakse sideainetena katalüsaatorite või kandjate moodustamisel, laiendatakse nende kasutamist alumiiniumoksiidi katalüsaatorimaterjalina pärast kõrgel temperatuuril kaltsineerimist.
1. Alumiiniumoksiid katalüsaatorikandjana
Alumiiniumoksiidi kasutatakse laialdaselt katalüsaatorikandjana sellistes valdkondades nagu rafineerimine, väetised ja naftakeemia.
(1) Rafineerimiskatalüsaatori kandja
Rafineerimiskatalüsaatorite hulka kuuluvad peamiselt katalüütilise krakkimise katalüsaatorid, katalüütilise reformimise katalüsaatorid, hüdrorafineerimisained, hüdrokrakkimise katalüsaatorid, reformimise eeltöötluskatalüsaatorid, alküülimiskatalüsaatorid, olefiinide virnastamiskatalüsaatorid, etüleenoksiid-hõbeda katalüsaatorid jne. Katalüütilise reformimise katalüsaatorina kasutatakse enamasti {1}. kerakujuline, piklik ja ristikulehekujuline{2}}; hüdrogeenimiskatalüsaatorikandjates kasutatakse enamasti -alumiiniumoksiidi, mis on valmistatud lehtedeks, sfäärideks, pikliku kujuga ja ristikulehe kujuga, millele on termilise stabiilsuse parandamiseks lisatud väike kogus SiO-d. Viimastel aastatel on nii kodu- kui ka välisturgudel hüdropuhastuskatalüsaatorite kandjatena kasutusele võetud TiO sisaldav -alumiiniumoksiid; etüleenoksiidi hõbekatalüsaatorid kasutavad kandjatena -Al2O3; alumiiniumoksiidi kasutatakse osaliselt ka katalüütilises krakkimises.
(2) Väetise katalüsaatorikandjad
Väetiste katalüsaatorid moodustavad keemilistes katalüsaatorites suurima koguse. Väävlit-taluvad laia temperatuuri{2}}konversioonikatalüsaatorid tarbivad kõige rohkem alumiiniumoksiidi kandjaid, kasutades kandjatena -Al2O3, peamiselt suure turupotentsiaaliga sfäärilisel ja piklikul kujul. Metaneerimiskatalüsaatorid kasutavad kandjatena leht- või sfäärilist y-A103. Süsivesinike auruga muundamise katalüsaatorites kasutatakse gaasilise süsivesiniku muundamisel kandjatena enamasti -Al2O3. Madalatel temperatuuridel konversiooni, metanooli sünteesi ja alkoholi{15}}sünteesi katalüsaatorid kasutavad põhikomponendina enamasti CuO·ZnO·Al0.
(3) Naftakeemia katalüsaatorikandjad
Tolueeni dealküülimisel benseeniks kasutatakse piklikku -Al2O3, mis on koormatud Cr2O3-ga. Etanooli dehüdratsioonil etüleeniks, glükooli dehüdraatimisel glükooliks kasutatakse sageli sfäärilist või piklikku -Al2O3, katalüsaatoritena väikeses koguses lisandeid. Hüdrogeenimiskatalüsaatoreid on palju, näiteks benseeni fenooli hüdrogeenimine tsükloheksanooliks, benseeni hüdrogeenimine tsükloheksaaniks, kasutades -Al2O3 niklikandjaid, ja -AL2O, mida kasutatakse reformimiskatalüsaatorite väävlitustamiseks. C2 gaasifaasi hüdrogeenimisel kasutatakse kandjana θ–Al2O3 ja C3 vedelfaasi hüdrogeenimisel kasutatakse kandjana δ-Al2O3. Al2O3 on COS-i hüdrolüüsi põhikomponent sünteetilise gaasi puhastamisel. Dekloorimisvahendid kasutavad peamise komponendina ka -Al2O3.
2. Alumiinium katalüsaatorina
Alumiiniumoksiidi sisaldavaid katalüsaatoreid kasutatakse enamasti erinevate aktiivsete komponentidega kandjatena. Samuti on katalüsaatorite klass, mis kasutavad katalüsaatorina otseselt alumiiniumoksiidi või valmistavad segatud oksiidkatalüsaatoreid, kombineerides alumiiniumoksiidi teiste oksiididega. Claus väävli taastamise katalüsaatorid, etanooli dehüdratsiooni katalüsaatorid, metanooli dehüdratsioon dimetüüleetriks, etanooli amiinimise ja esterdamise katalüsaatorid on tüüpilised näited -Al2O3-st, mida kasutatakse otse katalüsaatorina. A10 ja AL0 saab kasutada olefiinide kaksiksideme ülekande katalüsaatoritena. Al2O3 saab sünteesida ka teiste oksiididega, et valmistada segakasutuseks segatud oksiidkatalüsaatoreid.
3 Sideainena alumiiniumoksiid
Katalüsaatorite või katalüsaatorikandjate moodustamisel on sageli vaja vormimise abiainetena lisada sideaineid. Mõned hüdroksiidid, eriti pseudo-böhmiit, võivad toimida suurepäraste sideainetena, et siduda oma osakesi, mida on raske moodustada, kuid mis sobivad katalüsaatoriteks, või siduda teisi katalüsaatorosakesi, mis ei sobi kandjale sadestamiseks. Kui alumiiniumoksiidi kasutatakse sideainena, ei paranda see mitte ainult katalüütilise materjali tugevust, vaid ka poorsust ja head kuumakindlust, mis võivad reguleerida katalüsaatori pooride struktuuri ja kuumakindlust ning kohaneda kõrgemate regenereerimistemperatuuridega. Lisaks on alumiiniumoksiidil ka hea veekindlus, nii et katalüsaator ei purune ega lagune isegi siis, kui see on niiske või märg.