CN1170626C - 粉状不均匀物质的制备方法 - Google Patents

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Abstract

将悬浮体、分散体或乳胶体加入一燃烧器，随后可选择性地进行两段后处理。得到的粉末可用作催化剂。

Description

粉状不均匀物质的制备方法
本发明涉及粉状不均匀物质的制备方法。
众所周知，粉状不均匀物质可由悬浮体、分散体或乳胶体的氧化物和盐制备。
喷射干燥器(或类似物)常用于干燥悬浮体、分散体或乳胶体。然后用可转动的管煅烧(或类似处理)。由于清洗和处理，以及在工厂操作过程中损失的粉末量将很大或可能很大，投入的人力也很大。
间歇地干燥和煅烧(例如，在隔焰炉中的容器中)是常用的方法。然而，由于扩散过程和粉末中的温度梯度将使产品的质量波动范围很大。
因此有必要研制一种没有上述缺点的制备粉状不均匀物质的方法。
本发明提供一种粉状不均匀物质的制备方法，其特征在于：在湍流或层流燃烧器中加入一种分散体、悬浮体或乳胶体。所述分散体、悬浮体或乳胶体在设定条件下的燃烧器中处理，所得到的反应混合物加入下游的流通管中，在此对粉末做进一步处理，然后可任意选择地将粉末注入一个洗涤器，一个分离器或一个过滤器，可选择地进行下一步的处理，随后，通过合适的设备运输。
在高温流动反应器中，分散体、悬浮体或乳胶体可以呈现气载颗粒群的状态。
可用不可燃热气体加热高温流动反应器。
也可以通过加热与反应空间相邻的高温流动反应器壁，间接加热反应器。
可以用电子等离子体和/或感应等离子体加热。
高能激光光束和/或微波能量可用于辅助加热高温流动反应器。
除分散体、悬浮体或乳胶体外，不可燃反应性气体或蒸气可注入高温流动反应器中。反应产物可能是附着在分散体、乳胶体或悬浮体颗粒表面的高度分散的毫微结构的固体。
反应产物可以在分散体、乳胶体或悬浮体颗粒上形成均匀分子层，分散体、乳胶体或悬浮体颗粒由单-或多分子层覆盖。
不可燃反应性气体或蒸气可以是金属氯化物和/或有机金属化合物，及这些化合物的混合物。
反应空间的温度可高于1000℃。
悬浮体、分散体或乳胶体可以以同轴向、反轴向，或径向加入反应空间。
分散体、乳胶体或悬浮体可径向加入反应空间。
分散体、乳胶体或悬浮体可以是含有或不含溶解“盐”的固态悬浮体、溶液、粉末、糊状物、熔化物或颗粒。分散体、乳胶体或悬浮体通过雾化、波-断(wave-breaking)方法形成雾或射流以精细分散的形式计量加入反应空间。
附图中所述第二部分气体可以是空气、含0-100％氧气的干燥或潮湿的环境空气、水蒸气、其他蒸气或气体、氮气及类似物。
燃烧器可以是大家熟知的脉冲式燃烧器。该燃烧器在文献DD114454中给予了描述。
优选采用高湍流燃烧器以改进反应物的流动。特别是使用旋转燃烧器，该燃烧器最好带有重叠脉冲。
悬浮体，分散体或乳胶体的液相可以是水、醇、液态有机碳氢化合物或有机溶剂。
悬浮体，分散体或乳胶体的固体分散相组分可以是下列化合物之一或其混合物：铝、硅、铈、锆、钛、的氧化物、氮化物、碳化物；结晶出的铝盐、硅盐、铈盐、锆盐、镧盐、钡盐；金属，例如，镍，银，钯，金，铑，铂，碳黑，有机化合物。
溶解或不溶的盐可以是铝、铈、硅、锆、钛、镧、钡、铂、铑、钯、铱、钾、钙和铵的硝酸盐、乙酸盐和氯化物以及这些组分的混合物。
可燃烧气体，例如，氢气和/或甲烷可以用作燃料。
燃烧器的温度为500-2000℃。
燃烧器后的温度和流通管的还原或氧化气氛可以由氧气(来自燃烧空气)与氢气的比率及流动速率确定。进而，可以在管内注入其他反应性气体或惰性气体和蒸气。
可以将固体的分散体、乳胶体或悬浮体喷入或滴入燃烧器的火焰中。
水或溶剂蒸发，生成的粉末在气体存在下高温煅烧、氧化或还原和烧结。粉末因分离设备(旋风分离器、高温过滤器)不同在热气相中的停留时间范围为0.01秒至几分钟。因此，质量和热传递要比旋转管或隔焰炉好得多。
使用喷射煅烧，需要清洗的表面要比使用旋转管的喷射干燥器后再煅烧小的多，物质的损失也要少的多。由于使用了连续工艺，产品质量波动范围小。与旋转管相比，开始和关闭时的损失非常低。
旋转管中废空气过滤器/旋风分离器中粉末产物质量范围很宽，通常不能使用，而依据本发明所述的方法，废空气过滤器/旋风分离器中的产物质量范围很窄。
废空气就地处理是另一优点。产物中的盐类通常为硝酸盐、乙酸盐和铵化合物。它们的分解产物，NO，NH3和CHNO，可以通过调整热废空气的组成将其大量减小，或在不须额外加热情况下通过下游催化剂处理。
可以制备的产物为：不均匀粉末/颗粒：
1.不同氧化物/金属/硝酸盐/碳化物/碳黑的混合烧结块和/或混合
聚集体。
2.用氧化物/金属/硝酸盐/碳化物浸透/覆盖/包覆的基础物质(载体
物质)(可能为壳状)。
3.1和2的组合。
由本发明制备的物质可作为催化剂，用于延性陶瓷组分的生产，用于具有量化力学活性组分的生产，特别用于传感器和光电活性发射体及催化剂和吸附剂的氧气备用品、NOx备用品和CnHm备用品的生产。
本发明所述方法以附图详细说明如下：
附图1显示一个燃烧器1，与燃烧器1连接的流通管2，与流通管2连接的洗涤器3，分离器4，过滤器5和风扇6。
依据本发明所述的方法，将一种分散体、悬浮体或乳胶体、第二种气体，燃烧空气和燃料注入燃烧器1中。将在燃烧器1中反应后的混合物加入流通管2。可在流动管2中形成一种还原或氧化的气氛。已反应的反应混合物可以在流通管2中处理，以便：
a)干燥分散体、悬浮体或乳胶体；
b)晶体作用中的水蒸发掉；
c)煅烧粉末，将硝酸盐、乙酸盐、碳酸盐分解为气体；
d)粉末被氧化或还原；
e)粉末被烧结；
f)粉末的比表面减少。
粉末通过流通管2后，如果是制备分散体或避免与空气接触，可在清洗器3中处理。
另外，粉末离开流通管2后，可以用分离设备4进行分离，例如，高温简单处理。
另一种途径，粉末用过滤器5分离后，可在高温下作长时间处理。
废气由风扇6排出。
实施例1
将溶解有硝酸铂的氧化铝/水悬浮体加入燃烧器1中，悬浮体含有：
400g/l氧化铝
10g/l硝酸铂
800g/l水
用氢气作燃料。
燃烧器温度为1200℃，停留时间约为1秒。
旋风分离器中分离的粉末是干燥的，不再含有硝酸根离子。铂以精细分散的形式沉积在氧化铝表面。
实施例2
将含下列组分的水悬浮体加入燃烧器1：
400g/l氧化铝
100g/l乙酸铈
100g/l硝酸锆
800g/l水
用天然气作燃料。燃烧器温度为1000℃。旋风分离器分离的粉末干燥后，既不含乙酸根离子，也不含硝酸根离子。氧化铈、氧化锆以精细分离的形式沉积在氧化铝表面。
实施例3
对含下面组分的潮湿粉末在温度为900℃的燃烧器中用天然气处理。
78重量％氧化铝
20重量％水
2重量％硝酸铂
旋风分离器分离的粉末是干燥的，不再含有硝酸根离子。铂以精细分离的形式沉积在氧化铝的表面。

Claims (21)

1、粉状不均匀物质的制备方法，其特征在于：将含有液相、固体组分和溶解或未溶的盐的分散体、悬浮体或乳胶体加入作为高温连续反应器的湍流或层流燃烧器中，所述分散体、悬浮体或乳胶体以设定的条件在燃烧器中处理，将得到的反应混合物加入下游的流通管中，粉末在管内进一步处理，粉末随后可选择地注入洗涤器、分离器或过滤器作进一步处理，接着通过合适的设备运输，并且，其中所述的固体组分包括选自铝、硅、铈、锆或钛的氧化物、氮化物或碳化物。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述分散体、悬浮体或乳胶体在高温连续反应器中以气载颗粒群形式存在。
3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：  所述高温流通管由在管内发生的放热燃烧反应加热。
4、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：高温流通管通过加入不可燃热气体进行加热。
5、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：高温连续反应器通过加热与反应空间相邻的管壁间接加热。
6、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：高温流通管通过电等离子体和/或感应等离子体加热。
7、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：用高能激光光束和/或微波能量辅助加热高温连续反应器。
8、根据权利要求7所述的方法，  其特征在于：除分散体、悬浮体或乳胶体外，不可燃反应性气体或蒸气也加入高温连续反应器中，反应产物以高度分散毫微结构沉积到分散体或悬浮体中的悬浮粒子表面上。
9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于：反应产物在分散体或悬浮体中悬浮颗粒上形成均匀分子层，这样，分散体或悬浮体中悬浮颗粒上覆盖着单层或多分子层。
10、根据权利要求8所述的方法，其特征在于：不可燃反应性气体或蒸气为金属氯化物和/或有机金属化合物，或是这些化合物的混合物。
11、根据权利要求1或2所述的方法和设备，其特征在于：反应空间的温度高于1000℃。
12、根据权利要求1或2所述的方法和设备，其特征在于悬浮体以同轴向或逆轴向或径向加入反应空间。
13、根据权利要求1或2所述的方法和设备，其特征在于：分散体或悬浮体以径向加入反应空间。
14、根据权利要求1-13之一所述方法得到的粉状物质。
15、根据权利要求14的粉状物质作为催化剂的用途。
16、根据权利要求14的粉状物质作为催化剂和吸收剂的氧气备用品、NOX备用品和CnHm备用品的用途。
17、根据权利要求14的粉状物质在生产延性陶瓷组分中的用途。
18、根据权利要求14的粉状物质在生产具有量化力学活性的组分中的用途。
19、根据权利要求18所述的用途，其中所述的具有量化力学活性的组分包括传感器。
20、根据权利要求18所述的用途，其中所述的具有量化力学活性的组分包括光电活性放射器。
21、根据权利要求14的粉状物质在生产玻璃和玻璃陶瓷中的用途。
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