擬薄水鋁石的生產(chǎn)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種擬薄水侶石的生產(chǎn)裝置及方法，尤其是一種碳化法生產(chǎn)擬薄水侶 石的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氧化侶粉末在化工領(lǐng)域經(jīng)常用來(lái)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(lái)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(diǎn)，適合于作干燥劑、吸附劑及石油化工、化肥及尾氣等領(lǐng)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(zhuǎn)化為擬薄水侶石。擬薄水侶石結(jié)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）。
[0003] 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(jí)醇反 應(yīng)生成醇侶。醇侶水解法的產(chǎn)品純度高，但是生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)形成大量廢水，有機(jī)醇回收費(fèi)用 大，造成擬薄水侶石價(jià)格過(guò)高。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(jìn)行中和反應(yīng)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(diǎn)是生產(chǎn)擬薄水侶石的成本較高。我國(guó)主要采用碳化法生產(chǎn)擬薄水 侶石。同濟(jì)大學(xué)化學(xué)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(duì)堿法制擬 薄水侶石進(jìn)行了深度開(kāi)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(guò)程中，存在化0H和C〇2快速中和反應(yīng)，NaAlO2與C02中和反應(yīng)、NaAlO2自發(fā)水 解反應(yīng)、C〇2與生成的氨氧化侶（水合氧化侶）及化2CO3復(fù)合反應(yīng)，具體反應(yīng)方程式如下：
[0004] 2化0H+C02=化2〔〇3+&〇 (1)
[0005] 2NaAl〇2+C〇2+3H2〇 = 2A1(0H)3+化 2〔〇3 似
[0006]NaAl〇2巧&0=Al(0H)3+Na0H0)
[0007]Na2C〇3+C〇2+2Al(OH)3= 2NaAl(CO3) (OH)2+H2O (4)
[0008] 反應(yīng)（2)生成的氨氧化侶在適宜條件下轉(zhuǎn)化為擬薄水侶石，而反應(yīng)（3)生成的氨 氧化侶則轉(zhuǎn)化為Ξ水侶石，且反應(yīng)（2)和反應(yīng)（3)為平行反應(yīng)。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(yīng)（2)和反應(yīng)（3)的速率和反應(yīng)程度。
[0009] 碳化法制備擬薄水侶石可W依托燒結(jié)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(yīng)原料，工藝簡(jiǎn)單，是成本最低的工藝路線。生產(chǎn)中的形成廢液可返回氧化 侶生產(chǎn)流程再利用，基本無(wú)廢料排出，環(huán)境污染小，是一種較有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和前途的方法。
[0010] 中國(guó)專利文獻(xiàn)CN1091428C公開(kāi)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(diǎn)抑值或過(guò)程抑值控制在6~9. 5的范圍內(nèi)，成 膠反應(yīng)的時(shí)間或停留時(shí)間少于40分鐘，成膠反應(yīng)的溫度10~100°C，成膠反應(yīng)結(jié)束后迅速 加入堿性物質(zhì)，使?jié){液的抑值上升至9. 5W上或迅速進(jìn)行固液分離并洗涂。中國(guó)專利文獻(xiàn) CN103449484A公開(kāi)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(yīng)裝置中，同時(shí)通入空氣和二氧化碳的混合氣體，使偏侶酸鋼溶液形成強(qiáng)勁的液流與二氧 化碳?xì)怏w進(jìn)行充分混合；控制混合氣體和偏侶酸鋼溶液的流量，使反應(yīng)生成的料漿溫度為 25~55°C，抑值為9. 5~11 ;料漿通過(guò)具有多個(gè)U型彎的管道后進(jìn)行老化、過(guò)濾、水洗及干 燥處理，得到擬薄水侶石。上述方法采用向反應(yīng)裝置內(nèi)直接通入C〇2進(jìn)行分解成膠，因而存 在如下缺點(diǎn)：工藝設(shè)備落后，自動(dòng)化水平低，勞動(dòng)效率低；傳統(tǒng)分解槽對(duì)0)2吸收率低，生產(chǎn) 能力??；反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)大；生產(chǎn)設(shè)備易結(jié)瘤，運(yùn)行周期短；較難實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生 產(chǎn)。
[0011] 中國(guó)專利文獻(xiàn)CN2264173A公開(kāi)了用于制備氨氧化侶的新型反應(yīng)器，該反應(yīng)器W氣體鼓泡取代機(jī)械攬拌，在反應(yīng)器的塔體和塔底連接處裝有氣體分布板，氣體分布板的開(kāi) 孔區(qū)直徑等于塔體的直徑。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN2616525A公開(kāi)了用于制備氨氧化侶的新型反 應(yīng)器，對(duì)上述反應(yīng)器進(jìn)行了改進(jìn)，增加了氣體二次分布的氣體分布板，提高了氣體利用率和 反應(yīng)器的攬拌效率。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN104667850A公開(kāi)了一種擬薄水侶石的反應(yīng)器，包括反 應(yīng)器筒體，其中反應(yīng)器筒體內(nèi)設(shè)有隔板將反應(yīng)器內(nèi)腔沿軸向分成兩個(gè)區(qū)域，隔板設(shè)在中屯、 軸上，隔板隨中屯、軸轉(zhuǎn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)；在每個(gè)區(qū)域中，在相應(yīng)反應(yīng)器筒體下部設(shè)有進(jìn)料口，在相 應(yīng)反應(yīng)器筒體外側(cè)設(shè)有至少一條物料循環(huán)管線，循環(huán)物料出口在上部，循環(huán)物料入口在底 部，在相應(yīng)反應(yīng)器筒體上部設(shè)有溢流口，其位置高于循環(huán)物料出口。但是上述反應(yīng)器仍然很 難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、并可W連續(xù)化生產(chǎn)。
[0012] 因此，迫切需要一種擬薄水侶石的生產(chǎn)裝置及方法，其產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，可W實(shí)現(xiàn)連 續(xù)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的在于提供一種擬薄水侶石的生產(chǎn)裝置及方法，其可W生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn) 定的擬薄水侶石。本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于提供一種擬薄水侶石的生產(chǎn)裝置及方法，其可 W實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。
[0014]本申請(qǐng)的發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，發(fā)現(xiàn)如下技術(shù)方案可W實(shí)現(xiàn)上述目的。
[0015]本發(fā)明提供一種擬薄水侶石的生產(chǎn)裝置，包括成膠裝置，所述成膠裝置包括偏侶 酸鹽供給單元、二氧化碳供給單元，無(wú)機(jī)膜反應(yīng)器；
[0016]所述的無(wú)機(jī)膜反應(yīng)器包括殼體和無(wú)機(jī)膜組件，所述的無(wú)機(jī)膜組件設(shè)置在所述的殼 體的內(nèi)部，并與所述的殼體密封連接；所述的殼體和無(wú)機(jī)膜組件之間形成腔體；所述的殼 體上設(shè)置有液相入口和反應(yīng)產(chǎn)物出口；所述的無(wú)機(jī)膜組件上設(shè)置有氣相入口；
[0017]所述的偏侶酸鹽供給單元與所述的殼體的液相入口連接，用于向所述的無(wú)機(jī)膜反 應(yīng)器的腔體供給偏侶酸鹽溶液；
[001引所述的二氧化碳供給單元與所述的無(wú)機(jī)膜組件的氣相入口連接，用于向所述的無(wú) 機(jī)膜反應(yīng)器的無(wú)機(jī)膜組件供給二氧化碳?xì)怏w；
[0019]所述的無(wú)機(jī)膜組件用于容納二氧化碳?xì)怏w，并將所述的二氧化碳?xì)怏w擴(kuò)散至所述 的腔體的偏侶酸鹽溶液中；
[0020] 所述的腔體用于容納偏侶酸鹽溶液和二氧化碳?xì)怏w，并使得偏侶酸鹽溶液和二氧 化碳?xì)怏w發(fā)生反應(yīng)W形成反應(yīng)產(chǎn)物。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明所述的生產(chǎn)裝置，優(yōu)選地，所述的無(wú)機(jī)膜組件包括無(wú)機(jī)膜；所述的無(wú)機(jī) 膜的形狀為管狀、中空纖維狀、卷狀或螺旋狀。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明所述的生產(chǎn)裝置，優(yōu)選地，所述的無(wú)機(jī)膜包括基體和負(fù)載于基體上的 功能層，所述的功能層的材質(zhì)包括金屬、合金、玻璃或者陶瓷，所述基體的材質(zhì)包括多孔玻 璃、燒結(jié)金屬或陶瓷。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明所述的生產(chǎn)裝置，優(yōu)選地，所述的無(wú)機(jī)膜為管狀的陶瓷膜。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明所述的生產(chǎn)裝置，優(yōu)選地，所述的生產(chǎn)裝置還包括：
[0025] 計(jì)量輸送單元，其設(shè)置在所述的偏侶酸鹽供給單元與所述的殼體的液相入口之間 的管線上，用于可控地向所述的無(wú)機(jī)膜反應(yīng)器3的腔體33供給偏侶酸鹽溶液；和
[0026] 流量控制單元，其設(shè)置在所述的二氧化碳供給單元與所述的無(wú)機(jī)膜組件的氣相入 口之間的管線上，用于可控地向所述的無(wú)機(jī)膜反應(yīng)器的無(wú)機(jī)膜組件供給二氧化碳?xì)怏w。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明所