擬薄水鋁石的生產(chǎn)方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種擬薄水侶石的生產(chǎn)方法，尤其是一種碳化法生產(chǎn)擬薄水侶石的方 法。
【背景技術】
[0002] 氧化侶粉末在化工領域經(jīng)常用來作為干燥劑、吸附劑、催化劑和催化劑載體。但 是，天然或人工生產(chǎn)的一水氧化侶和Ξ水氧化侶的比表面積低、孔容小、活性低，因而不能 用來做干燥劑、吸附劑、催化劑和催化劑載體。擬薄水侶石具有高比表面積、大孔容、大孔 徑、高活性等特點，適合于作干燥劑、吸附劑及石油化工、化肥及尾氣等領域的催化劑和催 化劑載體等。因此，需要將一水氧化侶或Ξ水氧化侶轉化為擬薄水侶石。
[0003] 擬薄水侶石結晶度低，含水量高于薄水侶石，常W膠態(tài)存在。目前，擬薄水侶石的 生產(chǎn)方法主要包括醇侶水解法、酸法和堿法（碳化法）。
[0004] 醇侶水解法生產(chǎn)擬薄水侶石的主要步驟是將金屬侶在催化劑存在下與高級醇反 應生成醇侶。醇侶水解法的產(chǎn)品純度高，但是生產(chǎn)過程中會形成大量廢水，有機醇回收費用 大，造成擬薄水侶石價格過高。 陽〇化]酸法是W硫酸侶、硝酸侶、氯化侶等侶鹽為原料，與氨氧化鋼、碳酸鋼、氨水等可溶 性堿進行中和反應制備擬薄水侶石，制備步驟包括成膠、老化、洗涂干燥等。酸法的主要缺 點是生產(chǎn)擬薄水侶石的成本較高。
[0006] 我國主要采用碳化法生產(chǎn)擬薄水侶石。同濟大學化學系、上海石油化工研究院、溫 州精晶氧化侶有限公司等單位對堿法制擬薄水侶石進行了深度開發(fā)。堿法的基本工藝步驟 包括膠化、老化、分離和洗涂、干燥等。在碳化法成膠過程中，存在化0H和C〇2快速中和反 應，NaAl〇2與C〇2中和反應、NaAl〇2自發(fā)水解反應、C〇2與生成的氨氧化侶（水合氧化侶）及 NazCOs復合反應，具體反應方程式如下：
[0007] 2化0H+C02=化2〔〇3+&〇 (1)
[0008] 2NaAl〇2+C〇2+3H2〇 = 2A1(0H)3+化 2〔〇3 似
[0009]NaAl〇2巧&0=Al(0H)3+Na0H 0) 陽010]Na2C〇3+C〇2+2Al(0H)3= 2NaAl(C03) (0H) 2+&0 (4)
[0011] 反應（2)生成的氨氧化侶在適宜條件下轉化為擬薄水侶石，而反應（3)生成的氨 氧化侶則轉化為Ξ水侶石，且反應（2)和反應（3)為平行反應。因此，碳化法的產(chǎn)物中擬薄 水侶石或Ξ水侶石含量取決于反應（2)和反應（3)的速率和反應程度。
[0012] 碳化法制備擬薄水侶石可W依托燒結法生產(chǎn)氧化侶工藝，利用中間產(chǎn)物NaAl〇2溶 液和C〇2作為反應原料，工藝簡單，是成本最低的工藝路線。生產(chǎn)中形成的廢液可返回氧化 侶生產(chǎn)流程再利用，基本無廢料排出，環(huán)境污染小，是一種較有競爭優(yōu)勢和前途的方法。
[0013] 中國專利文獻CN1091428C公開了一種擬薄水侶石的制備方法：將偏侶酸鋼或侶 酸鋼溶液和含二氧化碳的氣體接觸，W間歇或連續(xù)的方式成膠，老化得到的氨氧化侶，分離 出固體產(chǎn)物，洗涂并干燥；所述成膠的終點抑值或過程抑值控制在6~9. 5的范圍內，成 膠反應的時間或停留時間少于40分鐘，成膠反應的溫度10~100°C，成膠反應結束后迅速 加入堿性物質，使?jié){液的抑值上升至9. 5W上或迅速進行固液分離并洗涂。
[0014] 中國專利文獻CN103449484A公開了一種連續(xù)生產(chǎn)擬薄水侶石的方法：將偏侶酸 鋼溶液連續(xù)地加入到反應裝置中，同時通入空氣和二氧化碳的混合氣體，使偏侶酸鋼溶液 形成強勁的液流與二氧化碳氣體進行充分混合；控制混合氣體和偏侶酸鋼溶液的流量，使 反應生成的料漿溫度為25~55°C，抑值為9. 5~11 ;料漿通過具有多個U型彎的管道后 進行老化、過濾、水洗及干燥處理，得到擬薄水侶石。
[0015]上述方法采用向反應裝置內直接通入C〇2進行分解成膠，因而存在如下缺點：工藝 設備落后，自動化水平低，勞動效率低；傳統(tǒng)分解槽對C〇2吸收率低，生產(chǎn)能力?。环磻獣r間 長，產(chǎn)品質量波動大；生產(chǎn)設備易結瘤，運行周期短；較難實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。
[0016] 因此，迫切需要一種擬薄水侶石的生產(chǎn)方法，其產(chǎn)品質量穩(wěn)定，可W實現(xiàn)連續(xù)化生 產(chǎn)。

【發(fā)明內容】

[0017] 本發(fā)明的目的在于提供一種擬薄水侶石的生產(chǎn)方法，其可W生產(chǎn)出質量穩(wěn)定的擬 薄水侶石。本發(fā)明進一步的目的在于提供一種擬薄水侶石的生產(chǎn)方法，其可W實現(xiàn)連續(xù)化 生產(chǎn)。
[0018] 本申請的發(fā)明人進行了銳意研究，發(fā)現(xiàn)如下技術方案可W實現(xiàn)上述目的。
[0019]一種擬薄水侶石的生產(chǎn)方法，所述的生產(chǎn)方法包括成膠步驟：將偏侶酸鹽溶液與 二氧化碳氣體在無機膜反應器中進行接觸W形成反應產(chǎn)物。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明所述的生產(chǎn)方法，優(yōu)選地，所述的無機膜反應器包括殼體和無機膜組 件，所述的無機膜組件設置在殼體內部；所述的無機膜組件包括無機膜；所述的無機膜的 形狀為管狀、中空纖維狀、卷狀或螺旋狀；所述的無機膜包括基體和負載于基體上的功能 層，所述的功能層的材質包括金屬、合金、玻璃或者陶瓷，所述的基體的材質包括多孔玻璃、 燒結金屬或陶瓷。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明所述的生產(chǎn)方法，優(yōu)選地，所述的成膠步驟的反應溫度為20~100°C， 反應產(chǎn)物的抑值為9~10. 5。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明所述的生產(chǎn)方法，優(yōu)選地，在所述的成膠步驟中，偏侶酸鹽溶液的平均 流量為150~200毫升/分鐘，二氧化碳氣體的平均流量為10~100升/分鐘，二氧化碳 氣體的壓力為0. 1~l.OMPa。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明所述的生產(chǎn)方法，優(yōu)選地，所述的偏侶酸鹽為可溶性的堿金屬偏侶酸 鹽；在偏侶酸鹽溶液中，W氧化侶計的偏侶酸鹽濃度為15~60克/升。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明所述的生產(chǎn)方法，優(yōu)選地，所述的生產(chǎn)方法還包括：
[0025]老化步驟：將所述的反應產(chǎn)物加熱老化得到老化產(chǎn)物；
[00%] 分離洗涂步驟：將所述老化產(chǎn)物進行固液分離W得到固體物質，然后采用水對所 述的固體物質進行洗涂得到洗涂產(chǎn)物；和
[0027] 干燥步驟：將所述洗涂產(chǎn)物干燥得到擬薄水侶石。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明所述的生產(chǎn)方法，優(yōu)選地，在所述的老化步驟中，老化溫度為40~ 90 °C，老化時間為50~300分鐘。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明所述的生產(chǎn)方法，優(yōu)選地，在所述的分離洗涂步驟中，洗涂溫度為 20~100°C，洗涂次數(shù)為5~15次；最終的洗涂廢水的抑值為6. 8~7。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明所述的生產(chǎn)方法，優(yōu)選地，在所述的干燥步驟中，干燥溫度為100~ 130°C，干燥時間為1~24小時。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明所述的生產(chǎn)方法，優(yōu)選地，所述的擬薄水侶石的孔容為0. 3~0. 65毫 升/克，比表面積為300~450m2/g。
[0032] 本發(fā)明將偏侶酸鹽溶液與二氧化碳氣體在無機膜反應器中進行反應，在無機膜反 應器中二氧化碳濃度可W得到有效控制，從而促進偏侶酸鹽與二氧化碳的中和反應、并抑 制偏侶酸鹽自發(fā)水解反應，從而得到質量穩(wěn)定的擬薄水侶石。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的技術方案， 采用管式無機膜反應器，中空纖維式無機膜反應器可W實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0033] 圖1為本發(fā)明的成膠裝置。
[0034] 圖2為本發(fā)明實施例1制備的擬薄水侶石的邸D圖。
[0035] 附圖標記說明如下：
[0036] 1-偏侶酸鹽供給單元；2-二氧化碳供給單元；3-無機膜反應器；4-反應產(chǎn)物存儲 單元；5-計量輸送單元；6-流量控制單元。
【具體實施方式】
[0037] 下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于 此。
[0038]本發(fā)明的"擬薄水侶石"化學式為（A12化·xH2〇,2〉x〉1)，也稱為"假一水軟侶石"， 其結構上與一水軟侶石（(Α?2〇3·Η2〇)類似，但其結晶度很低，接近于凝膠體，其結晶水量高 于一水軟侶石（參見"化工百科全書，北京：化學工業(yè)出版社，1998年，第10卷，第938頁")。
[0039] 本發(fā)明的"wt% "表示重量百分數(shù)。
[0040] 本發(fā)明的擬薄水侶石的生產(chǎn)方法包括成膠步驟。任選地，本發(fā)明的擬薄水侶石的 生產(chǎn)方法還可W包括老化步驟、分離洗涂步驟和干燥步驟。
[0041] <成膠步驟〉
[0042] 本發(fā)明的成膠步驟為將偏侶酸鹽溶液與二氧化碳氣體在無機膜反應器中進行接 觸W形成反應產(chǎn)物。
[0043] 在本發(fā)明中，所述的無機膜反應器可W選自管式無機膜反應器或中空纖維式無機 膜反應器。運里所述的管式、中空纖維式均是指無機膜的形狀。作為優(yōu)選，本發(fā)明的無機膜 反應器為管式無機膜反應器或中空纖維式無機膜反應器。
[0044] 在本發(fā)明中，所述的無機膜反應器包括殼體和無機膜組件，所述的無機膜組件設 置在殼體內部。在本發(fā)明中，所述殼體與無機膜組件密封連接，可W采用本領域常規(guī)的方法 進行密封，運里不再寶述。本發(fā)明的無機膜反應器的結構可W為本領域已知的那些，運里不 再寶述。
[0045] 本發(fā)明的無機膜組件包括無機膜。本發(fā)明的無機膜包括金屬膜、合金膜、陶瓷膜或 玻璃膜；優(yōu)選為陶瓷膜或玻璃膜；更優(yōu)選