CN102616847A - 催化剂级三氧化二锑制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种催化剂级三氧化二锑制备方法，包括以下步骤：包括金属锑融化，生成三氧化二锑炉气和三氧化二锑炉气冷却、结晶，再用收尘系统捕集得到平均粒径0.1～0.5μm、主成分Sｂ2O3>99.9%、325目筛余物少于0.002%、EG透过率>98%、白度大于99、b值低于0.9的催化剂级三氧化二锑，该方法具有质量稳定、产能大、能耗低、生产操作控制稳定、原料适应能力强，有显著的经济效益。

Description

催化剂级三氧化二锑制备方法

技术领域

本发明涉及一种火法生产三氧化二锑超细粉末的方法，特别是催化剂级三氧化二锑制备方法。

背景技术

催化剂级三氧化二锑是一种重要的化工原料，其作为聚酯缩聚反应过程中的催化剂时，要求该催化剂不仅要有较高的纯度，而且不含有高价的四三氧化二锑，同时还要求具有较高的催化活性。目前目前，生产催化剂级三氧化二锑一般采用火法生产工艺制备，主要有几种方法：一种方法是等离子体生产方法，第二种方法是采用电加热或反应室外加热生产方法，第三种方法是外加氧气鼓风生产方法。

近年来一些公开文献报道了制备三氧化二锑的方法，例如：

1、中国专利，申请号：CN92106908.1，名称：超细三氧化二锑火法生产方法，摘要：一种超细三氧化二锑火法生产方法，特别是适用于作阻燃添加剂的超细三氧化二锑的生产，是在反射炉结构的锑白炉基础上改进而成，其特征是在炉顶安装高效风冷混合器，直接在炉顶实现高温骤冷，收尘系统配有选粉机，但此方法生产出的产品粒径较大，不符合三氧化二锑做催化剂的要求。

2、中国专利，申请号：CN200510031323.8，申请日： 2005.03.11 名称：催化剂级超高纯三氧化二锑生产方法及其装置，摘要：一种催化剂级超高纯三氧化二锑的生产方法及其装置，其生产方法是从锑白炉炉顶向锑液表面喷入0.1－0.8MPa的压缩空气，并采用下列二者其一：(1)通过电热元件间接加热补给部分热量的方式，使炉膛反应区域各处温度提高到1100℃以上，反应区域中央温度在1200℃以上；(2) 将炉膛烟气导入一个高温气化反应室，使三氧化二锑烟气迅速升温至1100－1600℃；然后将高温三氧化二锑烟气经过骤冷混合装置冷却，布袋收尘得到三氧化二锑产品，此方法需要电热元件作为辅助设备，使得生产成本提高。

3、中国专利，申请号：CN200510200009.8 申请日：2005.01.06 名称：纳米三氧化二锑的生产方法和装置，摘要：纳米三氧化二锑的生产方法和装置。本发明以锑的氧化物或锑氧化矿物粉料为原料，采用空气等离子体作为热源，通过采用卧式反应器构成的生产装置和二次气化的生产方法，得到比表面积为48～75米2/ 克、平均粒径为55～25纳米、疏装密度0.23～0.27克/厘米 3、全立方晶型的高活性纳米三氧化二锑产品，但是其还有杂质量较高，不符合三氧化二锑做催化剂的要求。

4、中国专利，申请号：CN200910070547.8 申请日：2009.09.23 名称：一种高纯三氧化二锑的制备方法，摘要：该发明涉及无机化合物制备方法领域，特别涉及一种高纯三氧化二锑的制备方法，其特征在于包括三氯化锑精馏、水解、氨解、洗涤等步骤，制得高纯三氧化二锑。本发明工艺步骤简单，生产效率较高，成本低，这种方法得到的三氧化二锑但是含有0.1%～0.2%四三氧化二锑，因此不符合三氧化二锑做催化剂的要求。

5、中国专利，申请号：CN200910114079.X 申请日：2009.05.19 名称：一种生产催化剂级三氧化二锑的方法及其专用锑白炉，摘要：一种生产催化剂级三氧化二锑的方法及其专用锑白炉，包括如下步骤：采用反射式锑白炉升温、投料、熔化、加压、鼓入空气、再加热；通入纯氧、维持温度稳定；冷却、沉降、出成品。通过锑白炉两侧的吹风管向锑液表面鼓入空气进行反应；在压缩空气中通入纯氧，控制氧气流量；在生产过程中，要定时向炉内投入锑锭，保持炉内锑液液面高度恒定；专用锑白炉的炉膛前后两侧通过炉体斜向固定安装有多根鼓风管；在炉体左侧旁的炉顶上固定设置有反应室；但是该发明需要需要外加昂贵的热源或纯氧，生产的成本高，生产过程容易损耗，设备维护周期短的问题。

这就需要一种制作成本低，同时能够制作出高纯度催化剂级三氧化二锑的方法，最好能够做到降低环境污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种催化剂级三氧化二锑制备方法，克服现有技术中产能消耗高，纯度不足的缺点，达到降低能耗，提高产品纯度高，不需要外加热源或氧气，降低生产成本低的目的。

本发明的方案是通过这样实现的：一种催化剂级三氧化二锑制备方法， 包括金属锑融化，生成三氧化二锑炉气和三氧化二锑炉气冷却、结晶，包括以下步骤：

步骤1（金属锑融化）：将锑白炉升温，向锑白炉前膛投入金属锑，使之融化；

步骤2（生成三氧化二锑炉气）：在锑白炉前膛的顶部和侧部分别鼓入一次顶吹风和一次侧吹风，使锑氧化挥发，形成三氧化二锑氧炉气；

步骤3（持续与氧气接触）：将三氧化二锑炉气导入锑白炉后膛，并向后膛顶部和侧部分别鼓入二次顶吹风和二次侧吹风；

步骤4（反应）：将三氧化二锑炉气导入反应室中反应； 

步骤5（冷却、结晶）：将三氧化二锑炉气导入环状喷射式结晶器，分别加入一次冷却风和二次冷却风进行冷却、结晶， 最后经布袋收尘器收集到三氧化二锑。

以上所述步骤1中，锑白炉温度升至1000℃。

以上所述步骤2中，锑白炉前膛炉温维持在在1100～1200℃。

以上所述步骤3中，锑白炉后膛炉温维持在在1200～1300℃。

以上所述步骤4中，反应室的温度稳定在1300～1400℃。

以上所述步骤5中，冷却结晶的温度控制在50～200℃，

以上所述一次顶吹风为压缩空气，压力为0.4～0.6MPａ,流量为100～300ｍ³/ｈ，二次顶吹风为罗茨风机鼓风，风量为80～200ｍ³/ｈ。

以上所述一次侧吹风和二次侧吹风均为罗茨风机鼓风，风量为100～250ｍ³/ｈ。

以上所述一次冷却风为压缩空气，压力为0.4～0.6MPａ,流量为300～900ｍ³/ｈ，二次冷却风为罗茨风机鼓风，风量为1500～3000ｍ³/ｈ。

金属锑在炉膛经熔炼成金属锑液，并和空气氧化后挥发，虽然氧化反应区的温度可达到1000℃，然而三氧化二锑的高温炉气容易和反应室上升的冷却风相遇，导致温度下降至500℃左右，使得部分三氧化二锑在冷凝前提前结晶，同时，在注入空气时，如果三氧化二锑与空气接触不均匀，会使得氧化时间不同，最终导致结晶后颗粒粗糙。本发明人通过改变生产工艺，以克服上述缺点。

本发明的原理如下：在本发明中，采用双室锑白炉，避免单一的炉腔使金属锑液接触到冷却风过早的结晶；在锑白炉前膛将金属锑熔炼成金属锑液，并通过在前膛的顶部和侧部鼓入一次顶吹风和一次侧吹风，使得金属锑液能够充分的与空气接触挥发，其中，一次顶吹风采用的是压缩空气，通过在顶部注入压缩空气，使得锑能够全面与空气接触，一次侧吹风采用的是罗茨风机鼓风，其作用是保证侧面的锑能够与空气接触，同时将顶吹风包围，避免漏风,同时保持炉温，避免金属锑液冷却；将三氧化二锑炉气导入锑白炉后膛，提高白炉温度，避免三氧化二锑炉气与反应室内的冷空气接触，同时再通过向后膛顶部和侧部分别鼓入二次顶吹风和二次侧吹风，保证三氧化二锑炉气尽可能与空气接触，其中二次顶吹风和二次侧吹风均为罗茨风机鼓风；上述的两次吹风、两次侧吹风的另一个目的是通过多点反应，使得温度场均匀，使得三氧化二锑炉气整体受热均匀；将三氧化二锑炉气导入反应室，并使反应室内比先前温度更高，防止三氧化二锑炉气过早结晶，同时在反应室中将未反应的锑蒸汽氧化；最后将高温三氧化二锑炉气导入环状喷射式结晶器，并注入一次冷却风和二次冷却风，使得三氧化二锑炉气迅速冷却最后结成三氧化二锑晶体，其中一次冷却风是压缩空气，其能够在冷却三氧化二锑炉气时继续与最后未完全氧化的锑蒸汽反应，二次冷却风是罗茨风机鼓风，主要的作用是冷却三氧化二锑。最后经布袋收尘器收集到三氧化二锑。

本发明具有如下有益效果： 

1.采用本发明收集到的三氧化二锑纯度高，颗粒细，活性高，平均粒径0.1～0.5μm、主成分Sｂ₂O₃>99.9%、325目筛余物少于0.002%、EG透过率>98%、白度大于99、b值低于0.92；完全符合催化剂级三氧化二锑的要求。

2.本发明所采用设备简单，可根据现有设备进行改进即可，

3.本发明向鼓入的风均为空气，不需外加氧气，从而节约了生成成本。

4.本发明中，采用了双室锑白炉、双顶吹和双侧吹结合的工艺，使得锑能够更全面的得到氧化，保证三氧化二锑炉气不会过早结晶，最终使得收集到的三氧化二锑颗粒一直，纯度和活性高。

具体实施方式

以下结实施例描述本发催化剂级三氧化二锑制备方法

实施例1： 

以300g金属锑为原料，将锑白炉炉温升至1000℃，向锑白炉前膛内投入金属锑，使之融化，向锑白炉前膛的顶部和侧部分别鼓入一次顶吹风和一次侧吹风，使锑氧化挥发，形成三氧化二锑炉气一次顶吹风为压缩空气，压力为0.4MPａ,流量为100ｍ³/ｈ，一次侧吹风为罗茨风机鼓风，风量为100ｍ³/ｈ，并维持前膛炉温在1100℃；将三氧化二锑炉气导入锑白炉后膛，并向后膛顶部和侧部分别鼓入二次顶吹风和二次侧吹风，二次顶吹风为罗茨风机鼓风，风量为80ｍ³/ｈ，二次侧吹风为罗茨风机鼓风，风量为100ｍ³/ｈ，将锑白炉气温度进一步提升至1200℃后，再将三氧化二锑炉气导入反应室，并保持反应室的温度稳定在1300℃，将未反应的锑蒸汽继续进行氧化；将高温三氧化二锑炉气导入环状喷射式结晶器，分别加入一次冷却风和二次冷却风，一次冷却风为压缩空气，压力为0.4MPａ,流量为300ｍ³/ｈ，二次冷却风为罗茨风机鼓风，风量为1500ｍ³/ｈ。控制结晶温度在50℃，最后经布袋收尘器收集到三氧化二锑，质量为350克。

实施例2：

以50公斤金属锑为原料，将锑白炉炉温升至1000℃，向锑白炉前膛内投入金属锑，使之融化，向锑白炉前膛的顶部和侧部分别鼓入一次顶吹风和一次侧吹风，使锑氧化挥发，形成三氧化二锑炉气一次顶吹风为压缩空气，压力为0.6MPａ,流量为300ｍ³/ｈ，一次侧吹风为罗茨风机鼓风，风量为250ｍ³/ｈ，并维持前膛炉温在1200℃；将三氧化二锑炉气导入锑白炉后膛，并向后膛顶部和侧部分别鼓入二次顶吹风和二次侧吹风，二次顶吹风为罗茨风机鼓风，风量为200ｍ³/ｈ，二次侧吹风为罗茨风机鼓风，风量为250ｍ³/ｈ，将锑白炉气温度进一步提升至1300℃后，再将三氧化二锑炉气导入反应室，并保持反应室的温度稳定在1400℃，将未反应的锑蒸汽继续进行氧化；将高温三氧化二锑炉气导入环状喷射式结晶器，分别加入一次冷却风和二次冷却风，一次冷却风为压缩空气，压力为0.6MPａ,流量为900～ｍ³/ｈ，二次冷却风为罗茨风机鼓风，风量为3000ｍ³/ｈ。控制结晶温度在200℃，最后经布袋收尘器收集到三氧化二锑，质量为58.3公斤。

实施例3： 

以20公斤金属锑为原料，将锑白炉炉温升至1000℃，向锑白炉前膛内投入金属锑，使之融化，向锑白炉前膛的顶部和侧部分别鼓入一次顶吹风和一次侧吹风，使锑氧化挥发，形成三氧化二锑炉气一次顶吹风为压缩空气，压力为0.5MPａ,流量为200ｍ³/ｈ，一次侧吹风为罗茨风机鼓风，风量为200ｍ³/ｈ，并维持前膛炉温在1150℃；将三氧化二锑炉气导入锑白炉后膛，并向后膛顶部和侧部分别鼓入二次顶吹风和二次侧吹风，二次顶吹风为罗茨风机鼓风，风量为150ｍ³/ｈ，二次侧吹风为罗茨风机鼓风，风量为200ｍ³/ｈ，将锑白炉气温度进一步提升至1250℃后，再将三氧化二锑炉气导入反应室，并保持反应室的温度稳定在1350℃，将未反应的锑蒸汽继续进行氧化；将高温三氧化二锑炉气导入环状喷射式结晶器，分别加入一次冷却风和二次冷却风，一次冷却风为压缩空气，压力为0.5MPａ,流量为600ｍ³/ｈ，二次冷却风为罗茨风机鼓风，风量为2000ｍ³/ｈ。控制结晶温度在120℃左右，最后经布袋收尘器收集到三氧化二锑，质量为23.3公斤。

Claims (9)

1.一种催化剂级三氧化二锑制备方法， 包括金属锑融化，生成三氧化二锑炉气和三氧化二锑炉气冷却、结晶，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1金属锑融化：将锑白炉升温，向锑白炉前膛投入金属锑，使之融化；

步骤2生成三氧化二锑炉气：在锑白炉前膛的顶部和侧部分别鼓入一次顶吹风和一次侧吹风，使锑氧化挥发，形成三氧化二锑氧炉气；

步骤3持续与氧气接触：将三氧化二锑炉气导入锑白炉后膛，并向后膛顶部和侧部分别鼓入二次顶吹风和二次侧吹风； 

步骤4反应：将三氧化二锑炉气导入反应室中反应； 

步骤5冷却、结晶：将三氧化二锑炉气导入环状喷射式结晶器，分别加入一次冷却风和二次冷却风进行冷却、结晶， 最后经布袋收尘器收集到三氧化二锑。

2.根据权利要求1所述的催化剂级三氧化二锑制备方法，其特征在于，所述步骤1中，锑白炉温度升至1000℃。

3.根据权利要求1所述的催化剂级三氧化二锑制备方法，其特征在于，所述步骤2中，锑白炉前膛炉温维持在在1100～1200℃。

4.根据权利要求1所述的催化剂级三氧化二锑制备方法，其特征在于，所述步骤3中，锑白炉后膛炉温维持在在1200～1300℃。

5.根据权利要求1所述的催化剂级三氧化二锑制备方法，其特征在于，所述步骤4中，反应室的温度稳定在1300～1400℃。

6.根据权利要求1所述的催化剂级三氧化二锑制备方法，其特征在于，所述步骤5中，冷却结晶的温度控制在50～200℃。

7.根据权利要求1-6任一所述的催化剂级三氧化二锑制备方法，其特征在于，所述一次顶吹风为压缩空气，压力为0.4～0.6MPａ,流量为100～300ｍ³/ｈ，二次顶吹风为罗茨风机鼓风，风量为80～200ｍ³/ｈ。

8.根据权利要求7所述的催化剂级三氧化二锑制备方法，其特征在于，所述一次侧吹风和二次侧吹风均为罗茨风机鼓风，风量为100～250ｍ³/ｈ。

9.根据权利要求7所述的催化剂级三氧化二锑制备方法，其特征在于，所述一次冷却风为压缩空气，压力为0.4～0.6MPａ,流量为300～900ｍ³/ｈ，二次冷却风为罗茨风机鼓风，风量为1500～3000ｍ³/ｈ。