本發(fā)明屬于無機化工設(shè)備，具體地說是一種改性氧化鋁載體批量生產(chǎn)裝置。

背景技術(shù)：

1、單組元推進技術(shù)廣泛應(yīng)用于火箭、飛船、衛(wèi)星等各類航天器的姿軌控系統(tǒng)中，是一個國家或地區(qū)航天航空技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。以ir/al2o3為代表的銥基催化劑是單組元推力器最常用的催化劑，各類型單組元催化劑上均擔(dān)載大量的銥。但是，銥是一種稀有貴金屬和高級材料，世界上礦藏很少且日益枯竭，近年來價格飆升（由20余萬元/公斤升至近150余萬元/公斤），因此，急需開展非銥化催化劑技術(shù)研究，將其中的銥替代為價格相對低廉、儲量豐富的活性金屬材料。目前現(xiàn)有研究中曾嘗試用ru取代ir擔(dān)載到氧化鋁載體上制備ru/al2o3催化劑，雖然該非銥化單組元催化劑在啟動活性、室壓衰減率和室壓粗糙度等方面基本上與銥基催化劑相當(dāng)，但是，長期使用后發(fā)現(xiàn)，擔(dān)載ru的氧化鋁載體出現(xiàn)燒結(jié)破碎問題，催化劑在使用壽命方面不能滿足工程化應(yīng)用要求。另一方面，由于肼有劇毒，嚴(yán)重危害相關(guān)人員的身體健康，目前，單組元推進系統(tǒng)已不局限于傳統(tǒng)的肼類液體推進劑，硝酸羥胺（han）推進劑、二硝酰胺銨(adn)推進劑等高能量、綠色無毒推進劑也應(yīng)用于單組元推進系統(tǒng)中。與肼相比，二硝酰胺銨或硝酸羥胺絕熱分解溫度高達(dá)1300℃以上，遠(yuǎn)高于肼類推進劑的絕熱分解溫度（900℃左右），傳統(tǒng)的單組元催化劑載體-al2o3最高使用不能超過1200℃，否則，催化劑就會因載體的高溫轉(zhuǎn)晶和體積收縮而失活。因此，提高氧化鋁載體的耐高溫性能是非銥催化劑實現(xiàn)工程應(yīng)用的關(guān)鍵。

2、目前，通過si、ca、ba、la等元素對氧化鋁進行改性是提高氧化鋁載體耐熱穩(wěn)定性的重要手段，改性元素分散在氧化鋁晶格中，能抑制氧化鋁表面元素擴散，控制氧化鋁晶粒的長大。常用的改性氧化鋁制備方法有機械混合法、共沉淀法、溶膠凝膠法、反相微乳法、模板法。機械化學(xué)法制備過程需使用高能耗設(shè)備，溶膠凝膠法、反相微乳法和模板法制備過程需使用價格昂貴有機鋁鹽和大量的有機溶劑，而共沉淀法以價格相對低廉的硝酸鋁、硫酸鋁等可溶性鋁鹽和氫氧化鈉、氨水或碳酸銨等工業(yè)常用堿料為原料，具有制備原料價廉易得，制備過程節(jié)能環(huán)保，不使用對環(huán)境有污染的有機試劑等優(yōu)點，是實現(xiàn)改性氧化鋁批量生產(chǎn)最優(yōu)技術(shù)路線。共沉淀法制備改性氧化鋁載體的過程是：首先把改性元素的可溶性鹽與硝酸鋁或硫酸鋁等可溶性鋁鹽共同溶解于水中，配制成混合鹽溶液，把氫氧化鈉、氨水或(nh3)2co3溶解于水中配制成堿溶液，然后把混合鹽溶液滴加到堿液中，生成改性氧化鋁前驅(qū)體沉淀，制備的改性氧化鋁前驅(qū)體沉淀物經(jīng)陳化、固液分離、烘干、成型、焙燒后得到改性氧化鋁載體。由于混合鹽溶液中各金屬離子的沉淀反應(yīng)在同一時間和同一空間內(nèi)同時發(fā)生，形成的氫氧化物沉淀物理論上可達(dá)到原子級別的混合。但是，受傳質(zhì)速率的影響，液滴大小和堿液體系的均質(zhì)化程度是影響共沉淀過程的重要因素。當(dāng)含有多種金屬陽離子的混合鹽液滴加到堿液中時，在相互接觸的瞬間，在液滴表面區(qū)域產(chǎn)生大量氫氧化物沉淀，如果液滴過大，消耗的陽離子來不及擴散到該區(qū)域，在液滴表面就會出現(xiàn)濃差極化，如果堿液的攪拌速度有限，堿液中消耗的oh-離子不能及時補充，沉淀產(chǎn)生區(qū)域的ph值就會下降。由于每種金屬鹽產(chǎn)生氫氧化物沉淀物的溶度積不同，沉淀發(fā)生所需ph值也不同，這種濃差極化和堿液ph值的波動會導(dǎo)致沉淀物偏析，得不到組成均勻的的共沉淀產(chǎn)物。

3、為了達(dá)到一定的生產(chǎn)效率和規(guī)模，現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)用共沉淀反應(yīng)裝置除采用大型共沉淀反應(yīng)釜外，還往往采用大流量、高流速的滴加模式。大流量、高流速的滴加模式會導(dǎo)致液滴體積更大，濃差極化現(xiàn)象顯著，再加上大型沉淀反應(yīng)釜體的攪拌速度有限，釜內(nèi)ph值區(qū)域差異性大，整個反應(yīng)體系處在嚴(yán)重的不均勻狀態(tài)，所以，最終沉淀產(chǎn)物的質(zhì)量一致性往往很差。

4、為此，現(xiàn)有共沉淀法制備改性氧化鋁的合成反應(yīng)往往在體積較小、很容易實現(xiàn)均質(zhì)化的實驗室用小型反應(yīng)釜中進行，并采取少量慢速滴加的方式進行，改性氧化鋁的合成效率很低，不能滿足工程化應(yīng)用需求。再者，現(xiàn)行制備改性氧化鋁裝置功能單一，沉淀、陳化、老化、固液分離、烘干的工藝過程需要在多種設(shè)備中進行，工藝繁瑣，操作難度大，標(biāo)準(zhǔn)化和自動化程度低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種改性氧化鋁載體批量生產(chǎn)裝置。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

3、一種改性氧化鋁載體批量生產(chǎn)裝置，包括鹽液配制罐、陳化反應(yīng)釜、濾板、蠕動泵、輸送泵、管線式高剪切分散反應(yīng)器、高壓霧化噴槍；

4、所述鹽液配制罐用于配制共沉淀反應(yīng)所需的混合鹽溶液，所述鹽液配制罐的頂部分別設(shè)有固體加料口a、液體加料口a，所述鹽液配制罐的底部設(shè)有鹽液出料口；

5、所述陳化反應(yīng)釜用于配置共沉淀反應(yīng)所需的堿溶液，且沉淀產(chǎn)物的陳化、固液分離和烘干在陳化反應(yīng)釜中完成，所述陳化反應(yīng)釜分為釜體及釜蓋，所述釜體的頂端開口，所述釜蓋用于封閉所述釜體的頂端開口，所述釜蓋上分別設(shè)有固體加料口b、液體加料口b、加壓口、堿液循環(huán)入口、放空口，所述濾板安裝于所述釜體的內(nèi)腔的下側(cè)位置，所述濾板上開設(shè)有若干個濾孔，所述濾板的內(nèi)側(cè)開設(shè)有中空導(dǎo)熱油道，所述濾板上還分別設(shè)有與該中空導(dǎo)熱油道的相連通的導(dǎo)熱油入口c及導(dǎo)熱油出口c，所述導(dǎo)熱油入口c及導(dǎo)熱油出口c均延伸出所述釜體，所述導(dǎo)熱油入口c通過管路與外接導(dǎo)熱油供給管網(wǎng)相連通，所述導(dǎo)熱油出口c通過管路與外接導(dǎo)熱油回流管網(wǎng)相連通，所述加壓口通過管路與外接壓縮氣源相連通，所述濾板的頂面上鋪設(shè)有濾布，所述釜體的側(cè)壁上且在所述濾板及濾布組成的整體的上側(cè)位置設(shè)有堿液循環(huán)出口；

6、所述管線式高剪切分散反應(yīng)器包括分散反應(yīng)器架體、分散反應(yīng)器電機、反應(yīng)腔室、定子、轉(zhuǎn)子，所述反應(yīng)腔室為混合鹽溶液和堿溶液發(fā)生共沉淀反應(yīng)的場所，所述分散反應(yīng)器電機及反應(yīng)腔室分別設(shè)置于所述分散反應(yīng)器架體上，所述定子及轉(zhuǎn)子分別位于所述反應(yīng)腔室的內(nèi)腔中，所述定子及轉(zhuǎn)子相互對偶咬合設(shè)置、且所述定子及轉(zhuǎn)子之間形成沉淀反應(yīng)空間，所述轉(zhuǎn)子與所述分散反應(yīng)器電機的驅(qū)動軸連接，所述定子與所述反應(yīng)腔室的固接，所述定子的中心處開設(shè)有噴槍穿過孔，所述反應(yīng)腔室還設(shè)有與該反應(yīng)腔室相連通的進料管口及出料管口，所述高壓霧化噴槍具有壓縮氣體輸入端口、液體輸入端口及霧化液體噴出口，所述高壓霧化噴槍的外殼安裝于所述反應(yīng)腔室的進料管口上，所述高壓霧化噴槍的霧化液體噴出口伸入至所述定子的噴槍穿過孔中、并與所述沉淀反應(yīng)空間相連通；

7、所述鹽液出料口通過管路與所述蠕動泵的輸入端相連通，所述蠕動泵的輸出端通過管路與所述高壓霧化噴槍的液體輸入端口相連通，所述高壓霧化噴槍的壓縮氣體輸入端口通過管路與外接壓縮氣源相連通，所述堿液循環(huán)出口通過管路與所述輸送泵的輸入端相連通，所述輸送泵的輸出端通過管路與所述反應(yīng)腔室的進料管口相連通，所述反應(yīng)腔室的出料管口通過管路與所述堿液循環(huán)入口相連通。

8、所述鹽液配制罐的底部套設(shè)有夾套a，所述夾套a的外側(cè)壁頂部設(shè)有導(dǎo)熱油入口a，所述夾套a的外側(cè)壁底部設(shè)有導(dǎo)熱油出口a，所述導(dǎo)熱油入口a通過管路與外接導(dǎo)熱油供給管網(wǎng)相連通，所述導(dǎo)熱油出口a通過管路與外接導(dǎo)熱油回流管網(wǎng)相連通。

9、所述鹽液配制罐上設(shè)有機械攪拌器。

10、所述鹽液配制罐上設(shè)有若干個人孔。

11、所述釜蓋上還設(shè)有用于磁力密封攪拌器。

12、所述釜體的底部設(shè)有濾液排放口，所述濾液排放口通過管路與外接廢液收集系統(tǒng)相連通，所述濾液排放口與外接廢液收集系統(tǒng)之間相連通的管路上設(shè)有閥門a。

13、所述釜體的底部套設(shè)有夾套b，所述夾套b的外側(cè)壁頂部設(shè)有導(dǎo)熱油入口b，所述夾套b的外側(cè)壁底部設(shè)有導(dǎo)熱油出口b，所述導(dǎo)熱油入口b通過管路與外接導(dǎo)熱油供給管網(wǎng)相連通，所述導(dǎo)熱油出口b通過管路與外接導(dǎo)熱油回流管網(wǎng)相連通，所述導(dǎo)熱油入口c、導(dǎo)熱油出口c、堿液循環(huán)出口分別穿出所述夾套b。

14、所述鹽液出料口與所述蠕動泵的輸入端之間相連通的管路上設(shè)有閥門b，所述堿液循環(huán)出口與所述輸送泵的輸入端之間相連通的管路上設(shè)有閥門c，所述反應(yīng)腔室的出料管口與所述堿液循環(huán)入口之間相連通的管路上設(shè)有閥門d。

15、所述高壓霧化噴槍的壓縮氣體輸入端口與外接壓縮氣源之間相連通的管路上設(shè)有閥門e，所述加壓口與外接壓縮氣源相連通的管路上設(shè)有閥門f，所述固體加料口a、固體加料口b、放空口上分別具有開關(guān)閥門。

16、所述液體加料口a及所述液體加料口b分別通過管路與外接純水水源相連通，所述液體加料口a與外接純水水源之間相連通的管路上設(shè)有閥門g，所述液體加料口b與外接純水水源之間相連通的管路上設(shè)有閥門h。

17、本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果為：

18、1、本發(fā)明裝置采取噴霧滴加結(jié)合管線式高剪切分散反應(yīng)器控制共沉淀反應(yīng)過程。噴霧滴加把混合鹽溶液霧化為微米級的液滴，噴灑到管線式高剪切分散反應(yīng)器的對偶咬合的定子和轉(zhuǎn)子處，轉(zhuǎn)子高速運轉(zhuǎn)，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)3600rpm。一方面，液滴在定轉(zhuǎn)子的間隙受到離心擠壓、液層摩擦、撞擊撕裂、湍流沖擊等機械力和液力剪切，破碎為更小的顆粒，消除了濃差極化，強化了金屬鹽液滴和堿液的接觸；另一方面，在管線式高剪切分散反應(yīng)器的強力攪拌作用下，堿液內(nèi)部各區(qū)域的ph值保持一致，均化了成核環(huán)境。本發(fā)明的裝置消除了濃差極化和ph值的區(qū)域波動對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)形態(tài)的影響，提高了改性氧化鋁產(chǎn)物的質(zhì)量一致性，另外，對偶咬合的定子和轉(zhuǎn)子還可使新生成的沉淀物迅速細(xì)化，避免顆粒團聚。

19、2、本發(fā)明可把沉淀、陳化、老化、固液分離、烘干的工藝過程可集成在一套裝置內(nèi)完成，解決了步驟繁瑣、操作不連續(xù)需要在多種設(shè)備中進行、合成周期漫長、產(chǎn)能低下、難以實現(xiàn)自動化問題，降低了勞動強度，節(jié)省了人力成本。