專(zhuān)利名稱(chēng)：間歇式流化床磷化鋁水解法制備活性氧化鋁的工藝和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種間歇式流化床磷化鋁水解法制備活性氧化鋁的工藝和裝置。該工藝 方法過(guò)程簡(jiǎn)單、能耗低、成本低，特別是得到的氧化鋁性能優(yōu)良，高熱/水熱穩(wěn)定性好， 易實(shí)現(xiàn)工程放大，反應(yīng)無(wú)"三廢"污染，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求。
背景技術(shù)：
活性氧化鋁具有純度高、吸附容量大、比表面積大、強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好，并且制 備原料易得、物化性質(zhì)可調(diào)等特點(diǎn)，因此常作為催化劑載體的主要品種之一。目前世界 上活性氧化鋁年產(chǎn)量約IO萬(wàn)噸，均以拜耳法生產(chǎn)所得到的三水鋁石或金屬鋁為原料，經(jīng) 過(guò)快脫法、酸法、堿法或醇鋁法等四種不同工藝制備而成，上述方法均存在工藝較復(fù)雜、 能耗較高等缺點(diǎn)。同時(shí)，活性氧化鋁高溫后發(fā)生相變，造成氧化鋁比表面積下降，從而 導(dǎo)致催化劑活性降低。為了解決上述問(wèn)題，常引入陽(yáng)離子對(duì)氧化鋁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾。若 采用磷化鋁為原料，可實(shí)現(xiàn)從原料中引入改性介質(zhì)，氧化鋁制備、改性同時(shí)進(jìn)行，可提 高氧化鋁耐高溫性能。此外副產(chǎn)物PH3可作為熏蒸劑，反應(yīng)符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)概念。目前， 尚未見(jiàn)以間歇式流化床磷化鋁水解制備氧化鋁的工藝，

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種間歇式流化床磷化鋁水解法制備活性氧化鋁的工藝和裝 置，可以克服已有技術(shù)的缺點(diǎn)。該方法工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、能耗低、原料成本低。制得的氧 化鋁性能優(yōu)良，高熱/水熱穩(wěn)定性好，易實(shí)現(xiàn)工程放大，反應(yīng)無(wú)"三廢"污染，符合循環(huán) 經(jīng)濟(jì)要求。
本發(fā)明提供的間歇式流化床磷化鋁水解法制備活性氧化鋁的工藝方法包括的步驟
C02作為載氣將水蒸氣帶入反應(yīng)器通過(guò)磷化鋁固體粉末，在150 20(TC溫度下磷化 鋁進(jìn)行定溫氣一固水解反應(yīng)，生成磷化氫氣體和氫氧化鋁，收集磷化氫氣體，氫氧化鋁 洗滌，干燥，研磨，500 130(TC煅燒得到目的產(chǎn)物。
本發(fā)明提供的間歇式流化床磷化鋁水解法制備活性氧化鋁的工藝方法包括的步驟
1) 將磷化鋁原料粉末置于的反應(yīng)管底部，反應(yīng)器內(nèi)部安裝分布板，裝填玻璃棉，通 過(guò)法蘭密封；使用進(jìn)氣氣源通入C02氣體吹掃反應(yīng)體系5 10min，調(diào)整C02的流量至2 3.5L/min;蒸汽發(fā)生器通過(guò)電沙浴鍋加熱，溫度保持150 200°C;
2) 進(jìn)氣氣源的C02將蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生水蒸氣帶入反應(yīng)管，實(shí)現(xiàn)氣體C02與水蒸氣 混合氣體與磷化鋁粉末的充分接觸，進(jìn)而發(fā)生定溫條件下的氣一固水解反應(yīng)；生成氣體 通過(guò)氣體分離器的氯化鈣冷阱冷卻分離，收集從反應(yīng)管頂部排出的磷化氫氣體，反應(yīng)器 底部收集氫氧化鋁；3)氫氧化鋁用氨水、冰醋酸、水或乙醇洗滌、干燥、研磨、煅燒3-5h得到氧化鋁產(chǎn)品。
所述的沙浴設(shè)定溫度為150 200°C。 所述的C02的流量為2 3.5L/min。 所述的干燥為8(TC 12(TC溫度下干燥6 12h。 所述的水或乙醇洗滌的pH值是9-9.5 。 所述的煅燒溫度為500 130(TC。
本發(fā)明提供的間歇式流化床磷化鋁水解法制備活性氧化鋁的工藝和裝置包括進(jìn)氣 氣源、蒸汽發(fā)生器、反應(yīng)管、氣體分離器與儲(chǔ)氣罐五部分組成。進(jìn)氣氣源、蒸汽發(fā)生器、 反應(yīng)管、氣體分離器、儲(chǔ)氣罐和真空泵通過(guò)管道依次連接，并安裝有壓力表；反應(yīng)管為
石英反應(yīng)器，蒸汽發(fā)生器用沙浴鍋?zhàn)鳛楹銣責(zé)嵩矗瑲怏w分離器由氯化鈣的冷阱組成，溫
度可控制在-40。C。
本發(fā)明工藝操作過(guò)程簡(jiǎn)單、能耗低、安全性好、操作風(fēng)險(xiǎn)小，原料成本低，制得的 氧化鋁性能優(yōu)良，高熱/水熱穩(wěn)定性好，易實(shí)現(xiàn)工程放大，反應(yīng)無(wú)"三廢"污染，符合循 環(huán)經(jīng)濟(jì)要求。


圖1為間歇式流化床磷化鋁水解法制備活性氧化鋁的反應(yīng)裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明予以說(shuō)明，它們只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì) 說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容 做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，均屬本發(fā)明保護(hù)范圍。
如圖1所示，l-進(jìn)氣氣源；2-蒸汽發(fā)生器；3-反應(yīng)管；4-氣體分離器；5-儲(chǔ)氣罐；6-真空泵；7-球閥；8-截止閥；9-壓力表。
間歇式流化床磷化鋁水解法制備活性氧化鋁的反應(yīng)裝置主要包括進(jìn)氣氣源、蒸汽發(fā)
生器、反應(yīng)管、氣體分離器與儲(chǔ)氣罐五部分組成。進(jìn)氣氣源l、蒸汽發(fā)生器2、反應(yīng)管3、 氣體分離器4、儲(chǔ)氣罐5和真空泵6通過(guò)管道依次連接，并安裝有壓力表，它們之間裝有 控制闊門(mén)；由進(jìn)氣氣源(可以是氣體鋼瓶)l控制氣體進(jìn)入，氣體經(jīng)蒸汽發(fā)生器2將蒸汽 均勻帶入反應(yīng)管3中，發(fā)生氣-固反應(yīng)后生成氣體通過(guò)經(jīng)低溫氣體分離器4后，磷化氫氣 體被分離后保存于儲(chǔ)氣罐5中。反應(yīng)管3為石英反應(yīng)器，蒸汽發(fā)生器2通過(guò)沙浴鍋恒溫 實(shí)現(xiàn)，氣體分離器4由氯化鈣的冷阱組成，溫度可控制在-4(TC。 實(shí)施例1
將100g原料磷化鋁粉末置于石英反應(yīng)管3底部，在反應(yīng)管內(nèi)安裝分布板，裝填玻璃棉，通過(guò)法蘭密封后，C02氣體經(jīng)進(jìn)氣氣源l控制吹掃反應(yīng)體系5min，而后將C02流量 調(diào)整2.5L/min，打開(kāi)電沙浴鍋電源對(duì)蒸汽發(fā)生器2加熱，將沙浴溫度設(shè)定為18(TC，通過(guò) C02將水蒸氣帶入反應(yīng)管3，實(shí)現(xiàn)氣體C02與水蒸氣混合氣體與磷化鋁粉末的充分接觸， 進(jìn)而發(fā)生定溫條件下的氣一固水解反應(yīng)；生成氣體通過(guò)氣體分離器4，收集從反應(yīng)管頂部 排出的磷化氫氣體，反應(yīng)器底部收集氫氧化鋁，氫氧化鋁經(jīng)pH值為10.9的氨水洗滌， 在100。C干燥10h、研磨后在500'C煅燒3h得到氧化鋁。高分辨透射電鏡(HRTEM)測(cè) 定的結(jié)果表明，得到的氧化鋁樣品顆粒的尺寸長(zhǎng)度約40nm、寬度約2nm，長(zhǎng)寬比為 20的納米級(jí)纖維狀顆粒。BET法測(cè)定，氧化鋁樣品BET比表面積為286m2/g。 實(shí)施例2
將100g原料磷化鋁粉末置于反應(yīng)管3底部，安裝分布板，裝填玻璃棉，通過(guò)法蘭密封 后，CO2氣體經(jīng)進(jìn)氣氣源l控制吹掃反應(yīng)體系10min，而后將CO2流量調(diào)整3.0L/min，打開(kāi) 沙浴鍋電源對(duì)蒸汽發(fā)生器2加熱，將沙浴溫度設(shè)定為16(TC，通過(guò)C02將水蒸氣帶入反應(yīng)管 3，實(shí)現(xiàn)磷化鋁水解的氣一固反應(yīng)模式，由氣體分離器4收集從反應(yīng)管頂部排出的磷化氫 氣體儲(chǔ)存于儲(chǔ)氣罐5，反應(yīng)器底部收集氫氧化鋁，氫氧化鋁經(jīng)pH值為3.67的冰醋酸洗滌， 在80。C干燥12h、研磨后在55(TC煅燒3h得到氧化鋁。由該法得到的氧化鋁性能與實(shí)施例l 中制得的樣品性能基本一致。
實(shí)施例3
將100g原料磷化鋁粉末置于反應(yīng)管3底部，安裝分布板，裝填玻璃棉，通過(guò)法蘭密封 后，C02氣體經(jīng)進(jìn)氣氣源l控制吹掃反應(yīng)體系8min，而后將C02流量調(diào)整3.5L/min，打開(kāi)沙 浴鍋電源對(duì)蒸汽發(fā)生器2加熱，將沙浴溫度設(shè)定為20(TC，通過(guò)C02將水蒸氣帶入反應(yīng)管3， 實(shí)現(xiàn)磷化鋁水解的氣一固反應(yīng)模式，利用氣體分離器4分離從反應(yīng)管頂部排出的磷化氫氣 體，反應(yīng)器底部收集氫氧化鋁，氫氧化鋁經(jīng) 1^值為9.23的乙醇洗滌，在12(TC千燥8h、研 磨后在1200。C煅燒3h得到氧化鋁。HRTEM結(jié)果表明，得到的氧化鋁樣品為長(zhǎng)度為130nm， 寬度為7nm 8nm，長(zhǎng)寬比為16~ 18的棒狀納米晶體。此外，氧化鋁樣品BET比表面積 為77m2/g。
實(shí)施例4
將100g原料磷化鋁粉末置于反應(yīng)管3底部，安裝分布板，裝填玻璃棉，通過(guò)法蘭密封 后，CO2氣體經(jīng)進(jìn)氣氣源l控制吹掃反應(yīng)體系10min，而后將CO2流量調(diào)整3.0L/min，打開(kāi) 沙浴鍋電源對(duì)蒸汽發(fā)生器2加熱，將沙浴溫度設(shè)定為18(TC，通過(guò)C02將水蒸氣帶入反應(yīng)管 3，實(shí)現(xiàn)磷化鋁水解的氣一固反應(yīng)，利用氣體分離器4分離并收集反應(yīng)得到的磷化氫氣體 于儲(chǔ)氣罐5，反應(yīng)器底部收集氫氧化鋁，氫氧化鋁經(jīng)pH值為9.19的水洗滌，在10(TC干燥 12h、研磨后在50(TC煅燒3h得到氧化鋁。而后在105(TC， 10X水蒸氣條件下水熱處理24h, 該法得到的氧化鋁性能與實(shí)施例3中制得的樣品性能基本一致。
權(quán)利要求
1、一種間歇式流化床磷化鋁水解法制備活性氧化鋁的工藝方法，其特征在于它包括的步驟CO2作為載氣將水蒸氣帶入反應(yīng)器通過(guò)磷化鋁固體粉末，在150～200℃溫度下磷化鋁進(jìn)行高溫氣—固水解反應(yīng)生成磷化氫氣體和氫氧化鋁，收集磷化氫氣體，洗滌氫氧化鋁，干燥，研磨，500～1300℃煅燒得到目的產(chǎn)物。
2、 一種間歇式流化床磷化鋁水解法制備活性氧化鋁的工藝方法，其特征在于它包括 的步驟-1) 將磷化鋁原料粉末置于的反應(yīng)管底部，反應(yīng)器內(nèi)部安裝分布板，裝填玻璃棉，通 過(guò)法蘭密封；通入CO2氣體吹掃反應(yīng)體系5 10min，調(diào)整C02的流量至2 3.5L/min; 蒸汽發(fā)生器通過(guò)電沙浴鍋加熱，溫度保持150 20(TC; '2) 進(jìn)氣氣源的C02將蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生水蒸氣帶入反應(yīng)管，實(shí)現(xiàn)氣體C02與水蒸氣 混合氣體與磷化鋁粉末的充分接觸，進(jìn)而發(fā)生定溫條件下的氣一固水解反應(yīng)；生成氣體 通過(guò)氣體分離器冷卻分離，收集從反應(yīng)管頂部排出的磷化氫氣體，反應(yīng)器底部收集氫氧 化鋁；3) 氫氧化鋁用氨水、冰醋酸、水或乙醇洗滌，干燥，研磨，煅燒3-5h得到氧化鋁^z: 口 廣口B o
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝方法，其特征在于所述的沙浴設(shè)定溫度為150 20(TC。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝方法，其特征在于所述的C02的流量為2 3.5L/min。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝方法，其特征在于所述的干燥為8(TC 120r溫度 下干燥6 12h。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝方法，其特征在于所述的水或乙醇洗滌的pH值是9-9.5
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝方法，其特征在于所述的煅燒溫度為500 130(TC。
8、 一種權(quán)利要求1或2所述的工藝的專(zhuān)用裝置，其特征在于它包括:進(jìn)氣氣源、蒸 汽發(fā)生器、反應(yīng)管、氣體分離器與儲(chǔ)氣罐五部分組成；進(jìn)氣氣源、蒸汽發(fā)生器、反應(yīng)管、 氣體分離器、儲(chǔ)氣罐和真空泵通過(guò)管道依次連接，并安裝有壓力表。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于所述的反應(yīng)管為石英反應(yīng)管。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于所述的蒸汽發(fā)生器用沙浴鍋?zhàn)鳛楹銣?熱源，氣體分離器由氣體分離器由氯化鈣的冷阱組成，溫度可控制在-4(TC。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種間歇式流化床磷化鋁水解法制備活性氧化鋁的工藝和裝置，將原料磷化鋁粉末置于反應(yīng)管底部，加熱，將CO₂流量調(diào)整至反應(yīng)所需流量，通過(guò)CO₂將水蒸氣帶入反應(yīng)管，實(shí)現(xiàn)磷化鋁水解的氣-固反應(yīng)模式，收集磷化氫氣體和氫氧化鋁，氫氧化鋁經(jīng)洗滌、干燥、研磨、煅燒后得到氧化鋁。本發(fā)明可以克服已有技術(shù)的缺點(diǎn)，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、能耗低、原料成本低，制得的氧化鋁性能優(yōu)良，高熱/水熱穩(wěn)定性好，易實(shí)現(xiàn)工程放大，反應(yīng)無(wú)“三廢”污染，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求。
文檔編號(hào)C01F7/30GK101428836SQ20081015419
公開(kāi)日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者張鉞偉, 沈美慶, 軍 王, 端 翁 申請(qǐng)人:天津大學(xué)