一种制备氢氧化铝的反应器及方法技术

本发明专利技术公开了一种制备氢氧化铝的反应器及方法。该反应器采用自吸搅拌器组件，该组件主要由转子和定子组成，转子采用封闭后弯流道式叶轮，转子固定在搅拌轴上，定子中装有导流翼片。与现有技术相比，采用本发明专利技术反应器进行碳化反应，由于在搅拌过程中自吸入气体，不需要气体压缩机，节省动力和投资；由于转子的自吸搅拌和定子的导向作用，使气体分布后产生的气泡尺寸很小，气体利用率提高一倍以上。所制备的氢氧化铝干胶晶粒大小均一，孔径分布集中，并且由于转子的转动对流体的剪切作用小，制备的氢氧化铝干胶晶粒大小没有受剪切作用的影响而改变。?

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，更具体地说，涉及一种用碳化法制备氢氧化铝的反应器及方法。
技术介绍
活性氧化铝一般指Y-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。Y- Al2O3通常由拟薄水铝石在高温下焙烧而得。 生产拟薄水铝石的方法很多，总体上分为醇铝水解法和中和法。采用偏铝酸钠溶液和二氧化碳(碳化法)反应生成拟薄铝石的方法，可以看作是采用二氧化碳作为酸源的中和法，碳化法生产拟薄铝石因原料来源方便、生产过程“绿色环保”、成本低廉而得到广泛应用。CN1212237A公开了一种铝酸钠碳酸化法制备活性氧化铝的方法，由成胶、老化、洗涤、过滤、干燥、焙烧步骤组成，其成胶过程采用CN2264173A公开的用于制备氢氧化铝的新型反应器，该反应器以气体鼓泡取代机械搅拌，在反应器的塔体和塔底连接处装有气体分布板，气体分布板的开孔区直径等于塔体的直径。而CN2616525A公开的用于制备氢氧化招的新型反应器对上述反应器进行了改进，增加了气体二次分布的气体分布板，提高了气体利用率和反应器的搅拌效率。上述二种反应器在一定程度上避免了传统机械搅拌反应器能耗大、气体分布不均、利用率低的缺点，但还存在下列缺点 1、需要公用系统提供一定压力的CO2或CO2混合气； 2、气体分布管及分布板易被生成物堵塞，清理困难； 3、气体分布后，气泡尺寸仍较大，气体利用率也有待进一步提高； 4、制备的氢氧化铝晶粒大小不均一，孔径分布弥散。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的不足之处，本专利技术提供了一种无需较高的进气压力、气体分布均匀、气泡尺寸小、气体分布器不易堵塞及气体利用率高的制备氢氧化铝的反应器及方法。采用该反应器所得氢氧化铝晶粒大小均一、孔径分布集中。本专利技术制备氢氧化铝的反应器，包括反应器体、进料口、进气口、排气口、搅拌器组件，其中搅拌器组件为自吸搅拌器组件，该组件装在反应器体内，设有定子、转子、进气罩、搅拌轴，所述的转子采用封闭后弯流道式叶轮，转子固定在搅拌轴上，通过反应器体外的驱动器驱动转子转动，定子是静止的，固定在反应器体上，定子中装有导流翼片，进气罩设在转子上部，与定子顶部密闭相连，进气罩上设有气体出口，定子与转子同轴安装，定子和转子间留有间距，定子进气口与转子出气口径向相对，转子进气口与进气罩出口轴向相对。本专利技术制备氢氧化铝的反应器，其中转子5的直径为反应器体9直径的1/2 1/30，优选方案在1/3 1/15。定子4外径为转子5直径的I. 5 4. O倍，优选为2. (Γ3. O倍。定子4和转子5的间距为O. 5 5. Omm，优选为I. 0 2· 5mm。转子5的转速为200 5000转/分，优选为500 3000转/分。导流翼片与径向夹角为15° 60°，优选为25° 45°。后弯流道式叶轮的叶片11离角8° ^80°，优选为15°飞0°。导流翼片的数量为Γ20，优选为6 16。叶轮叶片数量为21片，优选为Γ8片。本专利技术氢氧化铝的制备方法，过程包括铝酸钠溶液和含二氧化碳的气体在上述反应器中接触，以碳化反应方式制备拟薄水铝石凝胶，然后得到氢氧化铝。本专利技术氢氧化铝的制备方法，具体如下 (I )、配制偏铝酸钠溶液，以Al2O3计浓度为10 60g/1000mL，最好控制在25 35g/1000mL ； (2)、将偏铝酸钠溶液由进料口加入上述反应器中并浸没转子，开机运行反应器，待叶轮转速达到200 5000转/分，最好在500 3000转/分后，由进气口向反应器内通入体·积浓度为50°/Γ98%的CO2气体，反应器内温度控制在4 50°C，最好控制在15 35°C，当反应器内溶液的PH值达到9. 5^11. 5，最好在10. O 10. 5时停止通入CO2气体，降低叶轮的转速至10(Γ800转/分，进行老化； (3)、将步骤(2)所得的浆液从反应器内取出，经过滤、洗涤和干燥过程，得到氢氧化铝干胶。步骤(2)所述的老化条件如下老化温度控制在4 5(TC，最好控制在15 35°C，老化时间为10 60分钟，最好为30 40分钟。步骤(3)所述的洗涤是将过滤得到的滤饼用去离子水洗涤，当洗涤的去离子水pH值达到7. O 7. 5时，洗涤结束；所述的干燥条件如下在10(Tl5(TC干燥6 12小时，得到氢氧化铝干胶。本专利技术制备氢氧化铝反应器的自吸搅拌器组件主要由转子和定子组成，转子由下搅拌结构的搅拌轴带动。将铝酸钠溶液装入反应器并浸没转子，由于转子高速旋转，液体和气体在离心力的作用下，被甩向叶轮边缘，在这过程中，流体便获得能量，若转子的转速愈快，叶轮边缘线速度也愈大，则流体的动能也愈大，流体离开转子后，由动能转变为压力能也愈大，排出的气量也越大。当转子空腔内的流体从中心被甩向外缘时，在转子中心处形成负压，转子转速愈大，所造成的负压愈大，由于转子的空腔与进气罩相通，因此，气体不断地被吸入，甩向叶轮边缘，通过导流翼片使气液均匀分布甩出，由于转子的搅拌作用，气液在叶轮周围形成混合流(湍流)，使刚离开叶轮的气体立即在不断循环的溶液中分裂成细微的气泡，并在湍流状态下混合、翻腾、扩散到整个反应器中，因此自吸搅拌系统在搅拌的同时完成了充气作用。转子采用单吸封闭式叶轮，叶轮为后弯流道。与前弯和径向流道形状相比，后弯流道长而平滑，在流道出口面积相等的情况下，流道扩散程度小，阻力小，降低了流体的剪切作用。由于被转子吸入的气体形成微小的气泡,使气液均匀密切接触,气液接触表面不断更新，提高了传质效率，提高了气体的利用率。又由于转子和定子为空腔结构，并有气液高速通过，因此在此处不易有堵塞，气液流动通畅。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点采用该反应器进行碳化反应，由于在搅拌过程中自吸入气体，不需要气体压缩机，节省动力和投资；由于转子的自吸搅拌和定子的导向作用，使气体分布后产生的气泡尺寸很小，气体利用率提高一倍以上。又由于取消了带有小孔气体分布管及分布板，流体通过路径的截面尺寸较大，不易产生堵塞现象，不需要清理，提高了设备运转的可靠性，降低了维护成本，制备的氢氧化铝干胶晶粒大小均一，孔径分布集中，并且由于转子的转动对流体的剪切作用小，制备的氢氧化铝干胶晶粒大小没有受剪切作用的影响而改变。本专利技术反应器可应用于氧化铝载体的制备过程中。碳化法制备氢氧化铝以其工艺路线简单、成本低廉、设备要求低和无污染等特点，应用前景广阔，将本专利技术的反应器应用于催化剂生产厂，可提高生产效率，节省设备投资，降低维护费用。附图说明图I为本专利技术反应器结构示意图； 图2为本专利技术反应器定子和转子结构示意 图3为本专利技术反应器定子和转子结构横向剖面图 图4为本专利技术实施例和比较例所得氧化铝的孔分布； 图5为本专利技术实施例和比较例所得氧化铝的粒径分布； 图中I.反应器排气口 ；2.反应器进气口 ；3.进气罩；4.定子；5.转子；6.驱动及密封系统；7.反应器进料口 ；8.转子进气口 ； 9.反应器体；10.导流翼片；11.叶片。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术进一步详细描述。 本专利技术反应器结构如图I所示，反应器主要由反应器体9、反应器进料口 7、进气口2、驱动及密封系统6、排气口 I、自吸搅拌器组件组成，其中自吸搅拌器组件是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备氢氧化铝的反应器，包括反应器体、进料口、进气口、排气口、搅拌器组件，其特征在于搅拌器组件采用自吸搅拌器组件，该组件装在反应器体内，设有定子、转子、进气罩、搅拌轴，所述的转子采用封闭后弯流道式叶轮，转子固定在搅拌轴上，通过反应器体外的驱动器带动转子转动，定子是静止的，定子中装有导流翼片，进气罩设在转子上部，与定子顶部密闭相连，进气罩上设有气体出口，定子与转子同轴安装，定子和转子间留有间距，定子进气口与转子出气口径向相对，转子进气口与进气罩出口轴向相对。

【技术特征摘要】
1.一种制备氢氧化铝的反应器，包括反应器体、进料口、进气口、排气口、搅拌器组件，其特征在于搅拌器组件采用自吸搅拌器组件，该组件装在反应器体内，设有定子、转子、进气罩、搅拌轴，所述的转子采用封闭后弯流道式叶轮，转子固定在搅拌轴上，通过反应器体外的驱动器带动转子转动，定子是静止的，定子中装有导流翼片，进气罩设在转子上部，与定子顶部密闭相连，进气罩上设有气体出口，定子与转子同轴安装，定子和转子间留有间距，定子进气口与转子出气口径向相对，转子进气口与进气罩出口轴向相对。2.按照权利要求I所述的反应器，其特征在于所述转子的直径为反应器体直径的1/2 1/30，定子外径为转子直径的I. 5^4. O倍；定子和转子的间距为O. 5^5. Omm。3.按照权利要求I所述的反应器，其特征在于所述转子的直径为反应器体直径的1/3 1/15，定子外径为转子直径的2. (Γ3. O倍；定子和转子的间距为I. (Γ2. 5mm。4.按照权利要求I所述的反应器，其特征在于所述转子的转速为20(Γ5000转/分。5.按照权利要求I所述的反应器，其特征在于所述导流翼片与转子径向夹角为15° 60°，导流翼片的数量为3 20。6.按照权利要求I所述的反应器，其特征在于所述导流翼片与转子径向夹角为25° ^45°，导流翼片的数量为6 16。7.按照权利要求I所述的反应器，其特征在于所述转子的后弯流道式叶轮的叶片离角8° ^80°，叶轮叶片数量为2 8片。8.按照权利要求I所述的反应器，其特征在于所述转子的后弯流道式叶轮的叶片离角15° 50°...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵利民，王永林，王志武，
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抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：