间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的工艺和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的工艺和装置，将原料磷化铝粉末置于反应管底部，加热，将ＣＯ↓［２］流量调整至反应所需流量，通过ＣＯ↓［２］将水蒸气带入反应管，实现磷化铝水解的气－固反应模式，收集磷化氢气体和氢氧化铝，氢氧化铝经洗涤、干燥、研磨、煅烧后得到氧化铝。本发明专利技术可以克服已有技术的缺点，工艺过程简单、能耗低、原料成本低，制得的氧化铝性能优良，高热／水热稳定性好，易实现工程放大，反应无“三废”污染，符合循环经济要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的工艺和装置。该工艺方法过程简单、能耗低、成本低，特别是得到的氧化铝性能优良，高热/水热稳定性好，易实现工程放大，反应无“三废”污染，符合循环经济要求。
技术介绍
活性氧化铝具有纯度高、吸附容量大、比表面积大、强度高、热稳定性好，并且制备原料易得、物化性质可调等特点，因此常作为催化剂载体的主要品种之一。目前世界上活性氧化铝年产量约10万吨，均以拜耳法生产所得到的三水铝石或金属铝为原料，经过快脱法、酸法、碱法或醇铝法等四种不同工艺制备而成，上述方法均存在工艺较复杂、能耗较高等缺点。同时，活性氧化铝高温后发生相变，造成氧化铝比表面积下降，从而导致催化剂活性降低。为了解决上述问题，常引入阳离子对氧化铝的结构进行修饰。若采用磷化铝为原料，可实现从原料中引入改性介质，氧化铝制备、改性同时进行，可提高氧化铝耐高温性能。此外副产物PH3可作为熏蒸剂，反应符合循环经济概念。目前，尚未见以间歇式流化床磷化铝水解制备氧化铝的工艺，
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的工艺和装置，可以克服已有技术的缺点。该方法工艺过程简单、能耗低、原料成本低。制得的氧化铝性能优良，高热/水热稳定性好，易实现工程放大，反应无“三废”污染，符合循环经济要求。本专利技术提供的间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的工艺方法包括的步骤：CO2作为载气将水蒸气带入反应器通过磷化铝固体粉末，在150～200℃温度下磷化铝进行定温气—固水解反应，生成磷化氢气体和氢氧化铝，收集磷化氢气体，氢氧化铝洗涤，干燥，研磨，500～1300℃煅烧得到目的产物。本专利技术提供的间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的工艺方法包括的步骤：1)将磷化铝原料粉末置于的反应管底部，反应器内部安装分布板，装填玻璃棉，通过法兰密封；使用进气气源通入CO2气体吹扫反应体系5～10min，调整CO2的流量至2～3.5L/min；蒸汽发生器通过电沙浴锅加热，温度保持150～200℃；2)进气气源的CO2将蒸汽发生器产生水蒸气带入反应管，实现气体CO2与水蒸气混合气体与磷化铝粉末的充分接触，进而发生定温条件下的气—固水解反应；生成气体通过气体分离器的氯化钙冷阱冷却分离，收集从反应管顶部排出的磷化氢气体，反应器底部收集氢氧化铝；-->3)氢氧化铝用氨水、冰醋酸、水或乙醇洗涤、干燥、研磨、煅烧3-5h得到氧化铝产品。所述的沙浴设定温度为：150～200℃。所述的CO2的流量为：2～3.5L/min。所述的干燥为：80℃～120℃温度下干燥6～12h。所述的水或乙醇洗涤的pH值是9-9.5。所述的煅烧温度为：500～1300℃。本专利技术提供的间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的工艺和装置包括：进气气源、蒸汽发生器、反应管、气体分离器与储气罐五部分组成。进气气源、蒸汽发生器、反应管、气体分离器、储气罐和真空泵通过管道依次连接，并安装有压力表；反应管为石英反应器，蒸汽发生器用沙浴锅作为恒温热源，气体分离器由氯化钙的冷阱组成，温度可控制在-40℃。本专利技术工艺操作过程简单、能耗低、安全性好、操作风险小，原料成本低，制得的氧化铝性能优良，高热/水热稳定性好，易实现工程放大，反应无“三废”污染，符合循环经济要求。附图说明：图1为间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的反应装置示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术予以说明，它们只用于对本专利技术进行进一步的详细说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述本专利技术的内容做出一些非本质的改进和调整，均属本专利技术保护范围。如图1所示，1-进气气源；2-蒸汽发生器；3-反应管；4-气体分离器；5-储气罐；6-真空泵；7-球阀；8-截止阀；9-压力表。间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的反应装置主要包括进气气源、蒸汽发生器、反应管、气体分离器与储气罐五部分组成。进气气源1、蒸汽发生器2、反应管3、气体分离器4、储气罐5和真空泵6通过管道依次连接，并安装有压力表，它们之间装有控制阀门；由进气气源(可以是气体钢瓶)1控制气体进入，气体经蒸汽发生器2将蒸汽均匀带入反应管3中，发生气-固反应后生成气体通过经低温气体分离器4后，磷化氢气体被分离后保存于储气罐5中。反应管3为石英反应器，蒸汽发生器2通过沙浴锅恒温实现，气体分离器4由氯化钙的冷阱组成，温度可控制在-40℃。实施例1将100g原料磷化铝粉末置于石英反应管3底部，在反应管内安装分布板，装填玻璃-->棉，通过法兰密封后，CO2气体经进气气源1控制吹扫反应体系5min，而后将CO2流量调整2.5L/min，打开电沙浴锅电源对蒸汽发生器2加热，将沙浴温度设定为180℃，通过CO2将水蒸气带入反应管3，实现气体CO2与水蒸气混合气体与磷化铝粉末的充分接触，进而发生定温条件下的气—固水解反应；生成气体通过气体分离器4，收集从反应管顶部排出的磷化氢气体，反应器底部收集氢氧化铝，氢氧化铝经pH值为10.9的氨水洗涤，在100℃干燥10h、研磨后在500℃煅烧3h得到氧化铝。高分辨透射电镜(HRTEM)测定的结果表明，得到的氧化铝样品颗粒的尺寸：长度约40nm、宽度约2nm，长宽比为20的纳米级纤维状颗粒。BET法测定，氧化铝样品BET比表面积为286m2/g。实施例2将100g原料磷化铝粉末置于反应管3底部，安装分布板，装填玻璃棉，通过法兰密封后，CO2气体经进气气源1控制吹扫反应体系10min，而后将CO2流量调整3.0L/min，打开沙浴锅电源对蒸汽发生器2加热，将沙浴温度设定为160℃，通过CO2将水蒸气带入反应管3，实现磷化铝水解的气—固反应模式，由气体分离器4收集从反应管顶部排出的磷化氢气体储存于储气罐5，反应器底部收集氢氧化铝，氢氧化铝经pH值为3.67的冰醋酸洗涤，在80℃干燥12h、研磨后在550℃煅烧3h得到氧化铝。由该法得到的氧化铝性能与实施例1中制得的样品性能基本一致。实施例3将100g原料磷化铝粉末置于反应管3底部，安装分布板，装填玻璃棉，通过法兰密封后，CO2气体经进气气源1控制吹扫反应体系8min，而后将CO2流量调整3.5L/min，打开沙浴锅电源对蒸汽发生器2加热，将沙浴温度设定为200℃，通过CO2将水蒸气带入反应管3，实现磷化铝水解的气—固反应模式，利用气体分离器4分离从反应管顶部排出的磷化氢气体，反应器底部收集氢氧化铝，氢氧化铝经pH值为9.23的乙醇洗涤，在120℃干燥8h、研磨后在1200℃煅烧3h得到氧化铝。HRTEM结果表明，得到的氧化铝样品为长度为130nm，宽度为7nm～8nm，长宽比为16～18的棒状纳米晶体。此外，氧化铝样品BET比表面积为77m2/g。实施例4将100g原料磷化铝粉末置于反应管3底部，安装分布板，装填玻璃棉，通过法兰密封后，CO2气体经进气气源1控制吹扫反应体系10min，而后将CO2流量调整3.0L/min，打开沙浴锅电源对蒸汽发生器2加热，将沙浴温度设定为180℃，通过CO2将水蒸气带入反应管3，实现磷化铝水解的气—固反应，利用气体分离器4分离并收集反应得到的磷化氢气体于储气罐5，反应器底部收集氢氧化铝，氢氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的工艺方法，其特征在于它包括的步骤：　ＣＯ↓［２］作为载气将水蒸气带入反应器通过磷化铝固体粉末，在１５０～２００℃温度下磷化铝进行高温气－固水解反应生成磷化氢气体和氢氧化铝，收集磷化氢气体，洗涤氢氧化铝，干燥，研磨，５００～１３００℃煅烧得到目的产物。

【技术特征摘要】
1、一种间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的工艺方法，其特征在于它包括的步骤：CO2作为载气将水蒸气带入反应器通过磷化铝固体粉末，在150～200℃温度下磷化铝进行高温气—固水解反应生成磷化氢气体和氢氧化铝，收集磷化氢气体，洗涤氢氧化铝，干燥，研磨，500～1300℃煅烧得到目的产物。2、一种间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的工艺方法，其特征在于它包括的步骤：1)将磷化铝原料粉末置于的反应管底部，反应器内部安装分布板，装填玻璃棉，通过法兰密封；通入CO2气体吹扫反应体系5～10min，调整CO2的流量至2～3.5L/min；蒸汽发生器通过电沙浴锅加热，温度保持150～200℃；2)进气气源的CO2将蒸汽发生器产生水蒸气带入反应管，实现气体CO2与水蒸气混合气体与磷化铝粉末的充分接触，进而发生定温条件下的气—固水解反应；生成气体通过气体分离器冷却分离，收集从反应管顶部排出的磷化氢气体，反应器底部收集氢氧化铝；3)氢氧化铝用氨水、冰醋酸、水或乙醇洗涤，干燥，研磨，...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈美庆，翁端，张钺伟，王军，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]