氫氧化鋁的生產(chǎn)裝置及方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種氫氧化鋁的生產(chǎn)裝置及方法。本發(fā)明專利技術(shù)的生產(chǎn)裝置包括無機(jī)膜反應(yīng)器、偏鋁酸鹽供給單元、二氧化碳供給單元和反應(yīng)產(chǎn)物儲(chǔ)存單元；所述的偏鋁酸鹽供給單元與所述的無機(jī)膜反應(yīng)器的殼體的液相入口連接，用于向所述的無機(jī)膜反應(yīng)器的腔體供給偏鋁酸鹽溶液；所述的二氧化碳供給單元與所述的無機(jī)膜反應(yīng)器的無機(jī)膜組件的氣相入口連接，用于向所述的無機(jī)膜反應(yīng)器的無機(jī)膜組件供給二氧化碳?xì)怏w；偏鋁酸鹽溶液和二氧化碳?xì)怏w在無機(jī)膜反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)以形成含氫氧化鋁的反應(yīng)產(chǎn)物。本發(fā)明專利技術(shù)的裝置及方法得到的氫氧化鋁可以生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的擬薄水鋁石。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
氫氧化鋁的生產(chǎn)裝置及方法
本專利技術(shù)涉及一種氫氧化鋁的生產(chǎn)裝置及方法，尤其是一種碳化法生產(chǎn)氫氧化鋁的裝置及方法。
技術(shù)介紹
氧化鋁粉末在化工領(lǐng)域經(jīng)常用來作為干燥劑、吸附劑、催化劑和催化劑載體。但是，天然或人工生產(chǎn)的一水氧化鋁和三水氧化鋁的比表面積低、孔容小、活性低，因而不能用來做干燥劑、吸附劑、催化劑和催化劑載體。擬薄水鋁石具有高比表面積、大孔容、大孔徑、高活性等特點(diǎn)，適合于作干燥劑、吸附劑及石油化工、化肥及尾氣等領(lǐng)域的催化劑和催化劑載體等。因此，需要將一水氧化鋁或三水氧化鋁轉(zhuǎn)化為擬薄水鋁石。擬薄水鋁石結(jié)晶度低，含水量高于薄水鋁石，常以膠態(tài)存在。目前，擬薄水鋁石的生產(chǎn)方法主要包括醇鋁水解法、酸法和堿法(碳化法)。醇鋁水解法生產(chǎn)擬薄水鋁石的主要步驟是將金屬鋁在催化劑存在下與高級(jí)醇反應(yīng)生成醇鋁。醇鋁水解法的產(chǎn)品純度高，但是生產(chǎn)過程中會(huì)形成大量廢水，有機(jī)醇回收費(fèi)用大，造成擬薄水鋁石價(jià)格過高。酸法是以硫酸鋁、硝酸鋁、氯化鋁等鋁鹽為原料，與氫氧化鈉、碳酸鈉、氨水等可溶性堿進(jìn)行中和反應(yīng)制備擬薄水鋁石，制備步驟包括成膠、老化、洗滌干燥等。酸法的主要缺點(diǎn)是生產(chǎn)擬薄水鋁石的成本較高。我國主要采用碳化法生產(chǎn)擬薄水鋁石。同濟(jì)大學(xué)化學(xué)系、上海石油化工研究院、溫州精晶氧化鋁有限公司等單位對(duì)堿法制擬薄水鋁石進(jìn)行了深度開發(fā)。堿法的基本工藝步驟包括膠化、老化、分離和洗滌、干燥等。在碳化法成膠過程中，存在NaOH和CO2快速中和反應(yīng)，NaAlO2與CO2中和反應(yīng)、NaAlO2自發(fā)水解反應(yīng)、CO2與生成的氫氧化鋁(水合氧化鋁)及Na2CO3復(fù)合反應(yīng)，具體反應(yīng)方程式如下：2NaOH+CO2＝Na2CO3+H2O(1)2NaAlO2+CO2+3H2O＝2Al(OH)3+Na2CO3(2)NaAlO2+2H2O＝Al(OH)3+NaOH(3)Na2CO3+CO2+2Al(OH)3＝2NaAl(CO3)(OH)2+H2O(4)反應(yīng)(2)生成的氫氧化鋁在適宜條件下轉(zhuǎn)化為擬薄水鋁石，而反應(yīng)(3)生成的氫氧化鋁則轉(zhuǎn)化為三水鋁石，且反應(yīng)(2)和反應(yīng)(3)為平行反應(yīng)。因此，碳化法的產(chǎn)物中擬薄水鋁石或三水鋁石含量取決于反應(yīng)(2)和反應(yīng)(3)的速率和反應(yīng)程度。中國專利文獻(xiàn)CN2264173A公開了用于制備氫氧化鋁的新型反應(yīng)器，該反應(yīng)器以氣體鼓泡取代機(jī)械攪拌，在反應(yīng)器的塔體和塔底連接處裝有氣體分布板，氣體分布板的開孔區(qū)直徑等于塔體的直徑。中國專利文獻(xiàn)CN2616525A公開了用于制備氫氧化鋁的新型反應(yīng)器，對(duì)上述反應(yīng)器進(jìn)行了改進(jìn)，增加了氣體二次分布的氣體分布板，提高了氣體利用率和反應(yīng)器的攪拌效率。中國專利文獻(xiàn)CN104667850A公開了一種擬薄水鋁石的反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體，其中反應(yīng)器筒體內(nèi)設(shè)有隔板將反應(yīng)器內(nèi)腔沿軸向分成兩個(gè)區(qū)域，隔板設(shè)在中心軸上，隔板隨中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)；在每個(gè)區(qū)域中，在相應(yīng)反應(yīng)器筒體下部設(shè)有進(jìn)料口，在相應(yīng)反應(yīng)器筒體外側(cè)設(shè)有至少一條物料循環(huán)管線，循環(huán)物料出口在上部，循環(huán)物料入口在底部，在相應(yīng)反應(yīng)器筒體上部設(shè)有溢流口，其位置高于循環(huán)物料出口。上述這些反應(yīng)器仍然很難實(shí)現(xiàn)氫氧化鋁的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、并可以連續(xù)化生產(chǎn)。因此，迫切需要一種氫氧化鋁的生產(chǎn)裝置及方法，其可以形成擬薄水鋁石，并且擬薄水鋁石產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種氫氧化鋁的生產(chǎn)裝置及方法，其得到的氫氧化鋁可以生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的擬薄水鋁石。本專利技術(shù)進(jìn)一步的目的在于提供一種氫氧化鋁的生產(chǎn)裝置及方法，其可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。本專利技術(shù)提供一種氫氧化鋁的生產(chǎn)裝置，包括無機(jī)膜反應(yīng)器、偏鋁酸鹽供給單元、二氧化碳供給單元和反應(yīng)產(chǎn)物儲(chǔ)存單元；所述的無機(jī)膜反應(yīng)器包括殼體和無機(jī)膜組件，所述的無機(jī)膜組件設(shè)置在所述的殼體的內(nèi)部，并與所述的殼體密封連接；所述的殼體和無機(jī)膜組件之間形成腔體；所述的殼體上設(shè)置有液相入口和反應(yīng)產(chǎn)物出口；所述的無機(jī)膜組件上設(shè)置有氣相入口；所述的偏鋁酸鹽供給單元與所述的殼體的液相入口連接，用于向所述的無機(jī)膜反應(yīng)器的腔體供給偏鋁酸鹽溶液；所述的二氧化碳供給單元與所述的無機(jī)膜組件的氣相入口連接，用于向所述的無機(jī)膜反應(yīng)器的無機(jī)膜組件供給二氧化碳?xì)怏w；所述的無機(jī)膜組件用于容納二氧化碳?xì)怏w，并將所述的二氧化碳?xì)怏w擴(kuò)散至所述的腔體的偏鋁酸鹽溶液中；所述的腔體用于容納偏鋁酸鹽溶液和二氧化碳?xì)怏w，并使得偏鋁酸鹽溶液和二氧化碳?xì)怏w發(fā)生反應(yīng)以形成含氫氧化鋁的反應(yīng)產(chǎn)物；所述的反應(yīng)產(chǎn)物儲(chǔ)存單元與所述的無機(jī)膜反應(yīng)器的殼體的反應(yīng)產(chǎn)物出口連接，用于容納所述的含氫氧化鋁的反應(yīng)產(chǎn)物。根據(jù)本專利技術(shù)所述的生產(chǎn)裝置，優(yōu)選地，所述的無機(jī)膜組件包括無機(jī)膜；所述的無機(jī)膜的形狀為管狀、中空纖維狀、卷狀或螺旋狀。根據(jù)本專利技術(shù)所述的生產(chǎn)裝置，優(yōu)選地，所述的無機(jī)膜包括基體和負(fù)載于基體上的功能層，所述的功能層的材質(zhì)包括金屬、合金、玻璃或者陶瓷，所述基體的材質(zhì)包括多孔玻璃、燒結(jié)金屬或陶瓷。根據(jù)本專利技術(shù)所述的生產(chǎn)裝置，優(yōu)選地，所述的無機(jī)膜為管狀的陶瓷膜。根據(jù)本專利技術(shù)所述的生產(chǎn)裝置，優(yōu)選地，所述的生產(chǎn)裝置還包括：計(jì)量輸送單元，其設(shè)置在所述的偏鋁酸鹽供給單元與所述的殼體的液相入口之間的管線上，用于可控地向所述的無機(jī)膜反應(yīng)器的腔體供給偏鋁酸鹽溶液；和流量控制單元，其設(shè)置在所述的二氧化碳供給單元與所述的無機(jī)膜組件的氣相入口之間的管線上，用于可控地向所述的無機(jī)膜反應(yīng)器的無機(jī)膜組件供給二氧化碳?xì)怏w。根據(jù)本專利技術(shù)所述的生產(chǎn)裝置，優(yōu)選地，所述的二氧化碳供給單元包括緩存罐，其用于穩(wěn)定二氧化碳?xì)怏w的壓力。本專利技術(shù)還提供利用上述生產(chǎn)裝置生產(chǎn)氫氧化鋁的方法，包括如下步驟：將偏鋁酸鹽供給單元中的偏鋁酸鈉溶液輸送至無機(jī)膜反應(yīng)器的腔體；將二氧化碳供給單元中的二氧化碳?xì)怏w輸送至無機(jī)膜反應(yīng)器的無機(jī)膜組件；將二氧化碳?xì)怏w經(jīng)無機(jī)膜組件擴(kuò)散至腔體的偏鋁酸鈉溶液中，二氧化碳?xì)怏w與偏鋁酸鈉溶液接觸并發(fā)生反應(yīng)以形成含氫氧化鋁的反應(yīng)產(chǎn)物，并輸送至反應(yīng)產(chǎn)物存儲(chǔ)單元。根據(jù)本專利技術(shù)所述的方法，優(yōu)選地，在無機(jī)膜反應(yīng)器中，反應(yīng)溫度為20～100℃，反應(yīng)產(chǎn)物的pH值為9～10.5。根據(jù)本專利技術(shù)所述的方法，優(yōu)選地，偏鋁酸鹽溶液的平均流量為150～200毫升/分鐘；二氧化碳?xì)怏w的平均流量為1～30升/分鐘，二氧化碳?xì)怏w的壓力大于0.1MPa；在偏鋁酸鹽溶液中，以氧化鋁計(jì)的偏鋁酸鹽濃度為20～50克/升。根據(jù)本專利技術(shù)所述的方法，優(yōu)選地，所述的偏鋁酸鹽為可溶于水的堿金屬偏鋁酸鹽。本專利技術(shù)將偏鋁酸鹽溶液與二氧化碳?xì)怏w置于無機(jī)膜反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，在無機(jī)膜反應(yīng)器中二氧化碳濃度可以得到有效控制，從而促進(jìn)偏鋁酸鹽與二氧化碳的中和反應(yīng)、并抑制偏鋁酸鹽自發(fā)水解反應(yīng)，從而得到質(zhì)量穩(wěn)定的氫氧化鋁，其可以形成質(zhì)量穩(wěn)定的擬薄水鋁石。根據(jù)本專利技術(shù)優(yōu)選的技術(shù)方案，采用管式無機(jī)膜反應(yīng)器，中空纖維式無機(jī)膜反應(yīng)器可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的一種氫氧化鋁的生產(chǎn)裝置。圖2為本專利技術(shù)實(shí)施例1制備的擬薄水鋁石的XRD圖。附圖標(biāo)記說明如下：1-偏鋁酸鹽供給單元；2-二氧化碳供給單元；3-無機(jī)膜反應(yīng)器；4-反應(yīng)產(chǎn)物存儲(chǔ)單元；5-計(jì)量輸送單元；6-流量控制單元；31-殼體；32-無機(jī)膜組件；33-腔體。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步的說明，但本專利技術(shù)的保護(hù)范圍并不限于此。本專利技術(shù)的“擬薄水鋁石”化學(xué)式為(A12O3·xH2O本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種氫氧化鋁的生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述的生產(chǎn)裝置包括無機(jī)膜反應(yīng)器、偏鋁酸鹽供給單元、二氧化碳供給單元和反應(yīng)產(chǎn)物儲(chǔ)存單元；所述的無機(jī)膜反應(yīng)器包括殼體和無機(jī)膜組件，所述的無機(jī)膜組件設(shè)置在所述的殼體的內(nèi)部，并與所述的殼體密封連接；所述的殼體和無機(jī)膜組件之間形成腔體；所述的殼體上設(shè)置有液相入口和反應(yīng)產(chǎn)物出口；所述的無機(jī)膜組件上設(shè)置有氣相入口；所述的偏鋁酸鹽供給單元與所述的殼體的液相入口連接，用于向所述的無機(jī)膜反應(yīng)器的腔體供給偏鋁酸鹽溶液；所述的二氧化碳供給單元與所述的無機(jī)膜組件的氣相入口連接，用于向所述的無機(jī)膜反應(yīng)器的無機(jī)膜組件供給二氧化碳?xì)怏w；所述的無機(jī)膜組件用于容納二氧化碳?xì)怏w，并將所述的二氧化碳?xì)怏w擴(kuò)散至所述的腔體的偏鋁酸鹽溶液中；所述的腔體用于容納偏鋁酸鹽溶液和二氧化碳?xì)怏w，并使得偏鋁酸鹽溶液和二氧化碳?xì)怏w發(fā)生反應(yīng)以形成含氫氧化鋁的反應(yīng)產(chǎn)物；所述的反應(yīng)產(chǎn)物儲(chǔ)存單元與所述的無機(jī)膜反應(yīng)器的殼體的反應(yīng)產(chǎn)物出口連接，用于容納所述的含氫氧化鋁的反應(yīng)產(chǎn)物。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種利用氫氧化鋁的生產(chǎn)裝置生產(chǎn)氫氧化鋁的方法，其特征在于：所述的生產(chǎn)裝置包括無機(jī)膜反應(yīng)器、偏鋁酸鹽供給單元、二氧化碳供給單元和反應(yīng)產(chǎn)物儲(chǔ)存單元；所述的無機(jī)膜反應(yīng)器包括殼體和無機(jī)膜組件，所述的無機(jī)膜組件設(shè)置在所述的殼體的內(nèi)部，并與所述的殼體密封連接；所述的殼體和無機(jī)膜組件之間形成腔體；所述的殼體上設(shè)置有液相入口和反應(yīng)產(chǎn)物出口；所述的無機(jī)膜組件上設(shè)置有氣相入口；其中，所述的無機(jī)膜組件包括無機(jī)膜；所述的無機(jī)膜為管狀的陶瓷膜；所述的偏鋁酸鹽供給單元與所述的殼體的液相入口連接，用于向所述的無機(jī)膜反應(yīng)器的腔體供給偏鋁酸鹽溶液；所述的二氧化碳供給單元與所述的無機(jī)膜組件的氣相入口連接，用于向所述的無機(jī)膜反應(yīng)器的無機(jī)膜組件供給二氧化碳?xì)怏w；所述的無機(jī)膜組件用于容納二氧化碳?xì)怏w，并將所述的二氧化碳?xì)怏w擴(kuò)散至所述的腔體的偏鋁酸鹽溶液中；所述的腔體用于容納偏鋁酸鹽溶液和二氧化碳?xì)怏w，并使得偏鋁酸鹽溶液和二氧化碳?xì)怏w發(fā)生反應(yīng)以形成含氫氧化鋁的反應(yīng)產(chǎn)物；所述的反應(yīng)產(chǎn)物儲(chǔ)存單元與所述的無機(jī)膜反應(yīng)器的殼體的反應(yīng)產(chǎn)物出口連接，用于容納所述的含氫氧化鋁的反應(yīng)產(chǎn)物；所述的方法包括如下步驟：將偏鋁酸鹽供給單元中的偏鋁酸鹽溶液輸送至無機(jī)膜反應(yīng)器的腔體；將二氧化碳供給單元中的二氧化碳?xì)怏w輸送...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：史建公，劉志堅(jiān)，張文平，張敏宏，文建軍，羅道威，史建新，蔣紹洋，張新軍，伊紅亮，鐘健，李衛(wèi)紅，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中石化催化劑北京有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11