一种制备氢氧化铝的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备氢氧化铝的方法。该方法采用的装置包括反应器、膜过滤器和老化装置，将上述装置应用于pH值摆动法制备氢氧化铝，不但能够实现pH值摆动法制备氢氧化铝的连续操作，而且还解决了由于将不同发育阶段的晶体一并从反应器中取出并同时老化，而带来的氢氧化铝粒度分散的问题。本发明专利技术能够实现氢氧化铝的连续化、规模化生产，降低生产成本，设备结构简单，易操作，而且保证产品质量稳定。

A method of preparing aluminum hydroxide

【技术实现步骤摘要】
一种制备氢氧化铝的方法
本专利技术涉及一种制备氢氧化铝的方法，更具体地说，涉及一种pH值摆动法连续制备氢氧化铝的方法。
技术介绍
氧化铝用作催化剂和催化剂载体，因其具有特殊的结构和优良的性能，使之在许多催化领域，特别是在石油的催化转化过程中得到了广泛的应用。因此，人们对氧化铝的制备、结构和性能等方面的研究也日益深入。活性氧化铝一般指γ-Al2O3，有比较高的比表面积、吸附性强、表面化学特性、一定的孔隙率和孔径分布，常用作石油化工工业中的催化剂载体。在石油的催化转化方面，近年来由于重渣油加工技术的开发，对加工过程中的催化剂载体氧化铝又提出了许多新的要求。例如，渣油的加氢脱硫和脱金属要求适中的表面积及一定比例的大孔和小孔分布；加氢脱氮催化剂则要求能均匀负载高金属含量的高比表面积、大孔体积及适当比例的中、小孔结构，并提出集中孔的观点。通常，γ-Al2O3由氢氧化铝在高温下焙烧而得。氧化铝的孔结构决定于其前身氢氧化铝的形貌、粒子大小和聚集状态。因此，要获得孔径相对集中的氧化铝载体，沉淀的氢氧化铝粒子的大小必须均匀。众所周知，生产γ-Al2O3的前驱物氢氧化铝的方法有多种，总体上分为中和法和醇铝水解法，中和法如NaAlO2-HNO3法、NaAlO2-Al2(SO4)3法及AlCl3-NaOH(NH3·H2O)法等，它们都是酸性和碱性液体的并流中和反应。传统的硫酸铝法制备氢氧化铝工艺中，通过改变制备条件或添加助剂组分可以得到大孔容、高比表面积的氢氧化铝，但最初沉淀反应生成粒子在随后的沉淀过程中，粒子迅速长大并聚集，这样不可避免地出现大小不等的晶粒和无定形结构，所以很难得到均匀的晶粒。为改变这种状态，Ono等专利技术了一种新的方法，称为pH值摆动法，沉淀时浆液的pH值在酸碱之间交替改变，碱侧沉淀，而酸侧则溶解氢氧化铝中的无定形氢氧化铝，待再加碱时就会沉淀在已生成的氢氧化铝粒子上，如此循环，可生成粒子相对均匀、孔径相对集中的氢氧化铝。目前，pH值摆动法生产氢氧化铝工艺为间歇式反应，存在生产效率低、操作人员劳动强度大，制备的氢氧化铝性质也因不同批次反应条件的差异而不同。CN201310605035.3公开了一种反应器及其拟薄水铝石的制备方法。该反应器筒体内设有隔板将反应器内腔沿轴向分成两个区域，隔板设在中心轴上，隔板随中心轴转动而旋转；在每个区域中，在相应反应器筒体下部设有进料口，在相应反应器筒体外侧设有至少一条物料循环管线，循环物料出口在上部，循环物料入口在底部，在相应反应器筒体上部设有溢流口，其位置高于循环物料出口。采用该反应器可实现pH值摆动法的连续成胶。但其反应器结构复杂、操作困难、有转动部件、旋转隔板密封困难，不利于设备的长周期运行和大型化；而且也存在将不同发育阶段的晶体从反应器中一并取出同时老化使得到的拟薄水铝石粒度分散的问题。
技术实现思路
针对现有技术中的不足之处，本专利技术提供了一种制备氢氧化铝的方法。本专利技术不但能够实现pH值摆动法制备氢氧化铝的连续操作，而且还解决了由于将不同发育阶段的晶体一并从反应器中取出同时老化，而带来的氢氧化铝粒度分散的问题。本专利技术能够实现氢氧化铝的连续化、规模化生产，降低生产成本，设备结构简单，易操作，而且保证产品质量稳定。本专利技术制备氢氧化铝的方法，采用的装置包括：反应器、膜过滤器和老化装置，其中，所述反应器设置进料口、循环物料入口和排出口，且进料口和循环物料入口位置高于排出口，排出口与膜过滤器入口相连，膜过滤器设置透过液出口和截留液出口，膜过滤器透过液出口与反应器的循环浆液入口通过循环浆液物料管线相连，膜过滤器截留液出口与老化装置相连；氢氧化铝的制备过程如下：（a）采用pH值摆动法在反应器中制备氢氧化铝沉淀；（b）当反应器中浆液的液位达到规定液位时，浆液通过排出口排出进入膜过滤器；通过膜过滤器进行分离后，得到第一浆液和第二浆液，第一浆液由膜过滤器透过液出口排出，通过反应器循环物料入口进入反应器，第二浆液由膜过滤器截留液出口排出，进入老化装置进行老化；（c）浆液经老化装置后，进行过滤、洗涤和干燥，得到氢氧化铝。进一步，其中反应器为一个或多个并联操作的反应器；优选采用多个并联操作的反应器。进一步，所述反应器设有液位控制器。进一步，所述膜过滤器透过液出口与反应器的循环浆液入口之间的循环浆液物料管线上设置循环浆液加热器和/或静态混合器，循环浆液加热器可为板式或管式加热器，优选板式加热器。优选设置循环浆液加热器和静态混合器，且静态混合器位于循环浆液加热器上游。进一步，所述膜过滤器中集中装填有膜组件，膜组件为无机膜或有机膜，优选为无机膜，所述无机膜材料优选为金属、氧化物、无机高分子材料、陶瓷中的任意一种。膜孔径为0.5~10μm，优选1.5~7μm。膜过滤器膜组件的膜通量为150~700L/(m2·h)，优选300~650L/(m2·h)。膜过滤器采用错流过滤方式操作。进一步，优选所述膜过滤器中集中装填有竖直排放的膜组件，膜组件为无机膜，所述无机膜材料为陶瓷。进一步，膜过滤器上部设有进料腔，中部设有第一浆液腔，下部设有第二浆液腔；所述反应器、膜过滤器第二浆液腔和老化装置内均设有机械搅拌系统。进一步，膜过滤器的搅拌系统的搅拌器安装在膜过滤器第二浆液腔的下部，为下搅拌形式，装有耐固体颗粒的轴封装置。搅拌器为涡轮式，优选开启式叶涡轮式搅拌器。第二浆液腔内设有壁挡板，挡板与器壁留有5~60mm的间隙，优选15~30mm，防止固体颗粒留存。进一步，所述膜过滤器与老化装置之间设置老化换热器，该老化换热器可为板式或管式热交换器，优选板式热交换器。进一步，所述老化装置可设两个或两个以上的老化罐。进一步，步骤（a）采用的pH值摆动法是利用向反应体系中加入酸性物料使pH值向酸侧摆动，再加入碱性物料使pH值向碱侧摆动，即完成一次pH值摆动，然后再重复上述酸碱摆动操作，或者利用向反应体系中加入碱性物料使pH值向碱侧摆动，再加入酸性物料使pH值向酸侧摆动，即完成一次pH值摆动，然后再重复上述酸碱摆动操作。进一步，步骤（b）中，当反应器中的浆液液位达到规定液位时，步骤（a）pH值摆动至少2次，优选为2~7次。进一步，所述的步骤（a），采用pH值摆动法在反应器制备氢氧化铝沉淀的步骤，可以采用一个反应器，也可以采用多个反应器。当采用一个反应器时，步骤（a）具体制备步骤如下：（a01）酸性物料和碱性物料工作溶液的配制；（a02）向反应器中加入底水，然后分别并流加入酸性物料和碱性物料，控制pH值为5~8；（a03）向反应器中加入碱性物料，控制体系内浆液的pH值为8.6~12.0，优选9.0~11.0；（a04）在（a03）之后，向反应器加入酸性物料，控制体系内浆液的pH值为2.0~4.0，优选3.0~3.5；（a05）反复按步骤（a03）和（a04）进行pH值摆动操作。步骤（a02）中，控制并流反应时间为10~30分钟。当采用多个反应器时，以分别为第一反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备氢氧化铝的方法，其特征在于，该方法采用的装置包括：反应器、膜过滤器和老化装置，其中，所述反应器设置进料口、循环物料入口和排出口，且进料口和循环物料入口位置高于排出口，排出口与膜过滤器入口相连，膜过滤器设置透过液出口和截留液出口，膜过滤器透过液出口通过循环浆液物料管线与反应器的循环浆液入口相连，膜过滤器截留液出口与老化装置相连；氢氧化铝的制备过程如下：/n（a）采用pH值摆动法，在反应器中制备氢氧化铝沉淀；/n（b）当反应器中浆液的液位达到规定液位时，浆液通过排出口排出进入膜过滤器；通过膜过滤器进行分离后，得到第一浆液和第二浆液，第一浆液由膜过滤器透过液出口排出，通过反应器循环物料入口进入反应器，第二浆液由膜过滤器截留液出口排出，进入老化装置进行老化；/n（c）浆液经老化装置后，进行过滤、洗涤和干燥，得到氢氧化铝。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备氢氧化铝的方法，其特征在于，该方法采用的装置包括：反应器、膜过滤器和老化装置，其中，所述反应器设置进料口、循环物料入口和排出口，且进料口和循环物料入口位置高于排出口，排出口与膜过滤器入口相连，膜过滤器设置透过液出口和截留液出口，膜过滤器透过液出口通过循环浆液物料管线与反应器的循环浆液入口相连，膜过滤器截留液出口与老化装置相连；氢氧化铝的制备过程如下：
（a）采用pH值摆动法，在反应器中制备氢氧化铝沉淀；
（b）当反应器中浆液的液位达到规定液位时，浆液通过排出口排出进入膜过滤器；通过膜过滤器进行分离后，得到第一浆液和第二浆液，第一浆液由膜过滤器透过液出口排出，通过反应器循环物料入口进入反应器，第二浆液由膜过滤器截留液出口排出，进入老化装置进行老化；
（c）浆液经老化装置后，进行过滤、洗涤和干燥，得到氢氧化铝。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应器为一个或多个并联操作的反应器；优选采用多个并联操作的反应器；所述老化装置设两个或两个以上的老化罐。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应器设有液位控制器。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，膜过滤器透过液出口与反应器的循环浆液入口之间的循环浆液物料管线上设置循环浆液加热器和/或静态混合器，优选设置循环浆液加热器和静态混合器，且静态混合器位于循环浆液加热器上游，所述循环浆液加热器为板式或管式加热器，优选板式加热器。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述膜过滤器与老化装置之间设置老化换热器，该老化换热器为板式或管式热交换器；优选板式热交换器。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述膜过滤器中集中装填有膜组件，膜组件优选竖直排放，膜组件为无机膜或有机膜，优选为无机膜，所述无机膜材料选自金属、氧化物、无机高分子材料、陶瓷中的任意一种，优选为陶瓷；膜孔径为0.5~10μm，优选1.5~7μm；膜过滤器膜组件的膜通量为150~700L/(m2·h)，优选300~650L/(m2·h)；膜过滤器采用错流过滤方式操作。


7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述膜过滤器上部设有进料腔，中部设有第一浆液腔，下部设有第二浆液腔；在所述反应器、膜过滤器的第二浆液腔和老化装置内设有搅拌器。


8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（a）采用pH值摆动法，为反应体系先向酸侧摆动，再向碱侧摆动，或是先向碱侧摆动，再向酸侧摆动。


9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用一个反应器时，步骤（a）具体如下：
（a01）酸性物料和碱性物料工作溶液的配制；
（a02）向反应器中加入底水，然后分别并流加入酸性物料和碱性物料，控制pH值为5~8；
（a03）向反应器中加入碱性物料，控制体系内浆液的pH值为8.6~12.0，优选9.0~11.0；
（a04）在（a03）之后，向反应器加入酸性物料，控制体系内浆液的pH值为2.0~4.0，优选3.0~3.5；
（a05）反复按步骤（a03）和（a04）进行pH值摆动操作；
当反应器中浆液的液位达到规定液位时，反应器产生的浆液通过排出口进入膜过滤器。


10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用多个反应器时，以第一反应器和第二反应器为例，步骤（a）具体如下：
（a11）酸性物料和碱性物料工作溶液的配制；
（a21）向第一反应器和第二反应器中分别加入底水，然后分别并流加入酸性物料和碱性物料，控制pH值为5~8；
（a31）向第一反应器中加入碱性物料，控制体系内浆液的pH值为8.6~12.0，优选9.0~11.0；
（a41）向第二反应器加入酸性物料，控制体系内浆液的pH值为2.0~4.0，优选3.0~3.5；
（a51）在（a31）之后，向第一反应器加入酸性物料，控制体系内浆液的pH值为2.0~4...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵利民，王永林，袁胜华，朱慧红，王晶晶，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11