一种制备高纯氧化铝的水热反应装置制造方法及图纸

一种制备高纯氧化铝的水热反应装置，包括流化床、水蒸汽发生器、加压风机、定量给料机、换热器、离心风机和高压储氢罐，流化床的顶部左侧设有进料口，流化床的内底部设有透气层，流化床的右侧下部设有出料口，定量给料机的出料端与进料口连接，流化床的底板设有蒸汽进口，流化床的顶部设有反应气出口，水蒸汽发生器的蒸汽出口与蒸汽进口通过蒸汽管连接，加压风机设置在蒸汽管上，反应气出口与换热器的底部进气口通过出气管连接，换热器的顶部出气口与高压储氢罐的进气口通过氢气输送管连接，离心风机设置在氢气输送管上。本实用新型专利技术操作方便、效率高、安全性能高，还能制备副产品氢气，成本低廉，绿色无污染，节能降耗，具有良好的经济效益。济效益。济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种制备高纯氧化铝的水热反应装置


[0001]本技术涉及高纯氧化铝制备
，具体涉及一种制备高纯氧化铝的水热反应装置 。

技术介绍

[0002]高纯氧化铝是一种纯度≥99.99%的粉体材料，具有纯度高、粒径小、粒度分布范围窄和烧结活性好等优点，广泛应用于光学、化工和特种陶瓷等多个领域。目前，制备高纯氧化铝的方法主要包括：硫酸铝铵热解制备法、碳酸铝铵热解制备法、醇铝水解制备法、溶胶凝胶法、高纯氧化铝改良拜耳制备法、等离子体法、高纯铝水解法等，其中硫酸铝铵热解制备法、碳酸铝铵热解制备法和醇铝水解制备法已经实现了工业化生产，但上述方法仍然存在工艺复杂、成本高、产量小、高污染和高能耗等问题。
[0003]专利（CN204588720U）公布了一种自吸式水解法制备高纯氧化铝的方法，该方法通过搅拌杆旋转产生的负压，使空气通过通气管进入到液体中，增加体系的含氧量，降低了铝粉的团聚，促进2H2O+O2
→
4OH
‑
反应的进行，增加体系的pH值，破坏金属表面的氧化层，进而促进铝的水解反应的进行。该方法流程简单，但在反应体系中引入了大量的氧气，与氢气混合后容易发生爆炸，存在较大的安全隐患。国内专利（CN103803619A）公布了一种微细金属铝粉制备高纯氧化铝粉的方法，该方法将铝含量在99.99%以上的铝粉和纯度在99.999%以上的氧气混合加热到600
°
C以上，铝粉和氧气反应产生纯度达99.999%以上的高纯氧化铝。但该方法成本较高，且反应过于激烈，存在爆炸的安全隐患。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本技术提供一种制备高纯氧化铝的水热反应装置 ，本技术结构简单操作方便、效率高、安全性能高，还能制备副产品氢气，成本低廉，绿色无污染，节能降耗，具有良好的经济效益。
[0005]为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0006]一种制备高纯氧化铝的水热反应装置，包括流化床、水蒸汽发生器、加压风机、定量给料机、换热器、离心风机和高压储氢罐，流化床左高右低倾斜设置，流化床的顶部左侧设有进料口，流化床的内底部设有位于流化床底板上方且与流化床底板平行的透气层，流化床的右侧下部设有高于透气层且斜向下的出料口，出料口上设置有手阀，定量给料机的出料端与进料口连接，流化床的底板设有蒸汽进口，流化床的顶部设有反应气出口，水蒸汽发生器的蒸汽出口与蒸汽进口通过蒸汽管连接，加压风机设置在蒸汽管上，反应气出口与换热器的底部进气口通过出气管连接，换热器的顶部出气口与高压储氢罐的进气口通过氢气输送管连接，离心风机设置在氢气输送管上，换热器的底部冷凝水出口与水蒸汽发生器的进水口通过冷凝水回流管连接，水蒸汽发生器的进水口处的冷凝水回流管上设有止回阀。
[0007]流化床的顶部还设有安全阀、压力变送器和温度变送器。
[0008]流化床相比于水平面的倾斜角为5
‑
30
°
，出料口相比于水平面的倾斜角为50
‑
80
°
。
[0009]透气层由耐热不锈钢金属编织布制成。
[0010]采用上述技术方案，一种制备高纯氧化铝的水热反应方法，具体包括以下步骤：
[0011]（1）、组装该制备高纯氧化铝的水热反应装置；
[0012]（2）、启动水蒸汽发生器和加压风机，将水蒸汽充满流化床后，通过定量给料机将高纯铝粉加入到流化床中；
[0013]（3）、设置流化床内反应温度和反应时间，使高纯铝粉与水蒸汽反应，得到反应产物氢氧化铝，同时将副反应产物氢气收集到高压储气罐中，水蒸汽经换热器冷凝后回流到水蒸汽发生器中；
[0014]（4）、将步骤（3）中制备的氢氧化铝经干燥、煅烧后得到高纯氧化铝。
[0015]步骤（2）具体为：启动水蒸汽发生器和加压风机，加压风机将水蒸汽发生器产生的水蒸汽通过蒸汽管通入到流化床中，待水蒸汽充满流化床，流化床内没有空气存在后，按铝粉在水蒸汽中的含量为100g/m3的比例，将粒径为10
‑
50μm、纯度≥99.99%的高纯铝粉通过定量给料机加入到流化床中，高纯铝粉便落在透气层上；
[0016]步骤（3）具体为：设置流化床内反应温度为110℃，反应时间为1小时，同时启动离心风机，则高纯铝粉与水蒸汽进行水热反应，得到反应产物氢氧化铝和副反应产物氢气，反应过程中，通过压力变送器和温度变送器分别实时监测流化床内的压力和温度情况，氢气和水蒸气从反应气出口流出并通过出气管进入换热器中，氢气和水蒸汽经过换热器冷却后，氢气温度降低并由换热器的顶部出气口通过离心风机抽出，氢气再通过氢气输送管进入到高压储氢罐中，水蒸汽冷凝成冷凝水由换热器的底部冷凝水出口排出并通过冷凝水回流管回流到水蒸汽发生器中，反应结束后，关闭水蒸汽发生器、加压风机和离心风机，拧松手阀打开出料口，将氢氧化铝由出料口导出；
[0017]步骤（4）具体为：将氢氧化铝在烘箱内110℃下干燥24小时，干燥后的氢氧化铝再放入煅烧炉中进行煅烧，控制煅烧炉的升温速率为3
‑
8℃/min，煅烧炉内部温度升至1250℃后保温3小时，即可得到高纯氧化铝粉末。
[0018]步骤（2）具体为：启动水蒸汽发生器和加压风机，加压风机将水蒸汽发生器产生的水蒸汽通过蒸汽管通入到流化床中，待水蒸汽充满流化床，流化床内没有空气存在后，按铝粉在水蒸汽中的含量为100g/m3的比例，将粒径为1000μm、纯度≥99.99%的高纯铝粉通过定量给料机加入到流化床中，高纯铝粉便落在透气层上；
[0019]步骤（3）具体为：设置流化床内反应温度为110℃，反应时间为2小时，同时启动离心风机，则高纯铝粉与水蒸汽进行水热反应，得到反应产物氢氧化铝和副反应产物氢气，反应过程中，通过压力变送器和温度变送器分别实时监测流化床内的压力和温度情况，氢气和水蒸气从反应气出口流出并通过出气管进入换热器中，氢气和水蒸汽经过换热器冷却后，氢气温度降低并由换热器的顶部出气口通过离心风机抽出，氢气再通过氢气输送管进入到高压储氢罐中，水蒸汽冷凝成冷凝水由换热器的底部冷凝水出口排出并通过冷凝水回流管回流到水蒸汽发生器中，反应结束后，关闭水蒸汽发生器、加压风机和离心风机，拧松手阀打开出料口，将氢氧化铝由出料口导出；
[0020]步骤（4）具体为：将氢氧化铝在烘箱内110℃下干燥24小时，干燥后的氢氧化铝再放入煅烧炉中进行煅烧，控制煅烧炉的升温速率为3
‑
8℃/min，煅烧炉内部温度升至1250℃
后保温3小时，即可得到高纯氧化铝粉末。
[0021]步骤（2）具体为：启动水蒸汽发生器和加压风机，加压风机将水蒸汽发生器产生的水蒸汽通过蒸汽管通入到流化床中，待水蒸汽充满流化床，流化床内没有空气存在后，按铝粉在水蒸汽中的含量为300g/m3的比例，将粒径为10
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100μm、纯度≥99.99%的高纯铝粉通过定量给料机加入到流化床中，高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备高纯氧化铝的水热反应装置 ，其特征在于：包括流化床、水蒸汽发生器、加压风机、定量给料机、换热器、离心风机和高压储氢罐，流化床左高右低倾斜设置，流化床的顶部左侧设有进料口，流化床的内底部设有位于流化床底板上方且与流化床底板平行的透气层，流化床的右侧下部设有高于透气层且斜向下的出料口，出料口上设置有手阀，定量给料机的出料端与进料口连接，流化床的底板设有蒸汽进口，流化床的顶部设有反应气出口，水蒸汽发生器的蒸汽出口与蒸汽进口通过蒸汽管连接，加压风机设置在蒸汽管上，反应气出口与换热器的底部进气口通过出气管连接，换热器的顶部出气口与高压储氢罐的进气口通过氢气输送管连接，离心风机设置在氢气输送管上，换热器的底...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘德波，张阳，刘玮，张萍，
申请(专利权)人：黄河科技学院，
类型：新型
国别省市：