一種制備活性氧化鋁的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種制備活性氧化鋁的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]活性氧化鋁，又名活性礬土，在催化劑中使用氧化鋁的通常專稱為“活性氧化鋁”，它是一種多孔性、高分散度的固體材料，有很大的表面積，其微孔表面具備催化作用所要求的特性，如吸附性能、表面活性、優(yōu)良的熱穩(wěn)定性等，所以被廣泛地用作化學(xué)反應(yīng)的催化劑和催化劑載體。
[0003]我國是鋁資源大國，截止2009年，我國鋁土礦的探明儲量已達(dá)到23億噸以上，預(yù)計儲量為50億噸以上，主要集中于山西、貴州、河南和廣西四個省(區(qū))，其中在廣西、河南、山東等省份高鐵招土礦儲量較大，目前探明儲量已超過10億噸。
[0004]目前，活性氧化鋁的生產(chǎn)方法主要包括火法工藝及火法-濕法聯(lián)合處理工藝，現(xiàn)有的專利技術(shù)如下:
[0005]楊玉祥等發(fā)明涉及一種細(xì)粒狀活性氧化鋁的制備方法，公開號CN1528668A，將工業(yè)氫氧化鋁在攪拌條件下煅燒，冷卻后篩分制得。制得的細(xì)粒狀活性氧化鋁產(chǎn)品適用于石化行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)的催化劑載體和催化劑，也適用于生物制藥中吸附微生物的代謝產(chǎn)物和纖維色素等。
[0006]方維平等發(fā)明了一種活性氧化鋁的制備方法，公開號CN1168659C，用氫氧化鋁粉和氫氧化鈉配制成Al2O3濃度為15?75g/L的偏鋁酸鈉溶液，通入CO 2含量多90% (V)的C(V混合氣，控制成膠溫度20?70 °C，當(dāng)pH值為9?11時，將反應(yīng)產(chǎn)物過濾，洗滌濾餅，在60?100°C下干燥濾餅得到擬薄水鋁石，并于500?700°C焙燒，即得活性氧化鋁。
[0007]郭萬里發(fā)明公開了一種活性氧化鋁的制備方法及由該方法獲得的活性氧化鋁，公開號CN102381722A，由擬薄水鋁石制得晶種，再與一般活性氧化鋁粉進(jìn)行水合反應(yīng)制得活性氧化鋁，其主要步驟為:氫氧化鋁快速脫水制得一般活性氧化鋁粉，在擬薄水鋁石漿液中，加入硝酸鋁，制得晶種，再將制得的一般活性氧化鋁粉與晶種置入水合反應(yīng)槽中，進(jìn)行水合反應(yīng)，最終制得比表面積彡400m2/g，孔體積在0.4?0.6ml/g，灼減彡30%,Na2O ^ 0.1%，三水鋁石< 3%的活性氧化鋁粉?，F(xiàn)有的活性氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)多存在不能利用原礦直接生產(chǎn)、能耗高、操作復(fù)雜、有價組元綜合利用效率較低等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中制備活性氧化鋁存在的上述問題，提供一種制備活性氧化鋁的裝置及方法。該裝置通過超聲波霧化的方式將氯化鋁溶液霧化，液滴更均勻，熱解反應(yīng)得到的活性氧化鋁性質(zhì)更優(yōu)異；該方法工藝流程簡單、能耗低；系統(tǒng)所產(chǎn)生的鹽酸和水全部循環(huán)到低品位鋁土礦或高鐵鋁土浸出過程利用，基本達(dá)到零排放。
[0009]—種制備活性氧化鋁的裝置，由載氣裝置、超聲霧化發(fā)生裝置、反應(yīng)裝置及尾氣收集裝置組成；
[0010]載氣裝置通過管道與超聲霧化發(fā)生裝置相連，超聲霧化發(fā)生裝置通過管道與反應(yīng)裝置相連，反應(yīng)裝置通過管道與尾氣收集裝置相連；由于超聲霧化發(fā)生裝置通過管道與反應(yīng)裝置相連，實(shí)現(xiàn)了霧化發(fā)生區(qū)與熱解反應(yīng)區(qū)的分離，降低了對霧化發(fā)生器的要求，保證了霧化發(fā)生效果；
[0011]其中，所述的載氣裝置為高壓氣瓶或其他高壓儲氣裝置；該裝置用于提供將超聲霧化發(fā)生裝置產(chǎn)生的霧化液滴輸送至反應(yīng)裝置中的惰性載氣；
[0012]所述的超聲霧化發(fā)生裝置由儲液容器與超聲霧化器組成，儲液容器中的液體由導(dǎo)管導(dǎo)入至超聲霧化器內(nèi)被霧化成霧滴；該裝置用于將氯化鋁溶液超聲霧化成均勻細(xì)小的霧滴并由載氣導(dǎo)入至反應(yīng)裝置中；
[0013]所述的反應(yīng)裝置由加熱部和產(chǎn)物收集部組成，加熱部位于產(chǎn)物收集部上方；所述的加熱部由加熱爐和石英爐管組成，加熱爐為電爐、煤氣爐等，石英爐管用于保護(hù)加熱爐；所述的產(chǎn)物收集部為坩禍等耐熱容器；該裝置用于將由耐熱管道導(dǎo)入的氯化鋁霧滴通過加熱部熱解為活性氧化鋁并收集反應(yīng)產(chǎn)物；
[0014]較好的，所述超聲霧化發(fā)生裝置與反應(yīng)裝置間的管道為耐熱管道，該耐熱管道通入至加熱部的內(nèi)部，可將霧化的氯化鋁溶液直接在加熱部內(nèi)部熱解為活性氧化鋁；
[0015]所述的尾氣收集裝置用于收集HCl氣體和水蒸汽。
[0016]一種制備活性氧化鋁的方法，利用了上述裝置，包括如下步驟:
[0017](I)將反應(yīng)裝置的加熱爐升溫至800°C?1000°C ；
[0018](2)將質(zhì)量濃度為10%?30%的氯化鋁溶液加入霧化發(fā)生裝置的儲液容器中；
[0019](3)打開超聲霧化發(fā)生裝置，使氯化鋁溶液充分霧化，調(diào)節(jié)載氣裝置的壓力至
0.1MPa?0.3MPa，惰性載氣將氯化鋁霧滴通過管道導(dǎo)入反應(yīng)裝置的加熱部，熱解反應(yīng)的反應(yīng)方程式為:
[0020]2A1C13+3H20 = A1203+6HC1
[0021]熱解后得到的活性氧化鋁收集入坩禍，產(chǎn)生的HCl和霧滴中的水蒸汽由尾氣收集裝置收集。
[0022]上述方法中，熱解產(chǎn)生的氯化氫氣體和水蒸汽回收后可以用做低品位鋁土礦或高鐵鋁土浸出時使用。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢在于:
[0024]1、本發(fā)明的裝置采用霧化區(qū)域與反應(yīng)區(qū)域分離的方式，對霧化設(shè)備的耐溫性要求極大降低，能夠更好的觀察霧化現(xiàn)象；采用超聲波霧化極大地改善了霧化效果。
[0025]2、本發(fā)明的方法以氯化鋁溶液為原料，通過超聲霧化氯化鋁溶液直接進(jìn)行熱解反應(yīng)得到活性氧化鋁產(chǎn)品。液滴霧化效果對活性氧化鋁產(chǎn)品的形貌有重要影響，采用超聲波霧化裝置極大的提高了霧化效果，不僅令霧化顆粒更加均勻可控，還使得熱解產(chǎn)物活性氧化鋁產(chǎn)品的比表面積、平均孔徑等影響活性氧化鋁指標(biāo)的參數(shù)有了顯著提高。
[0026]3、本發(fā)明的方法工藝流程簡單、能耗低；所產(chǎn)生的鹽酸和水全部循環(huán)到低品位鋁土礦或高鐵鋁土浸出過程利用，基本達(dá)到零排放。
【附圖說明】
[0027]圖1本發(fā)明制備活性氧化鋁裝置的示意圖；
[0028]其中，1、載氣裝置，2、超聲霧化發(fā)生裝置，3、反應(yīng)裝置，4、尾氣收集裝置，5、管道，6、儲液容器，7、超聲霧化器，8、耐熱管道，9、加熱部，10、產(chǎn)物收集部，11、管式電阻爐，12、石英爐管。
【具體實(shí)施方式】
[0029]載氣裝置內(nèi)氣體為氬氣；投入式霧化裝置為M-0103B型霧化發(fā)生器。
[0030]實(shí)施例1
[0031]—種制備活性氧化鋁的裝置，由載氣裝置1、超聲霧化發(fā)生裝置2、反應(yīng)裝置3及尾氣收集裝置4組成；載氣裝置I通過管道5與超聲霧化發(fā)生裝置2相連，超聲霧化發(fā)生裝置2通過管道5與反應(yīng)裝置3相連，反應(yīng)裝置3通過管道5與尾氣收集裝置4相連；超聲霧化發(fā)生裝置2與反應(yīng)裝置3通過管道5相連，實(shí)現(xiàn)了霧化發(fā)生區(qū)與熱解反應(yīng)區(qū)的分離，降低了對霧化發(fā)生器的要求，保證了霧化發(fā)生效果；
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