CN211026296U - 连续制备拟薄水铝石的反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及催化剂领域，公开了一种连续制备拟薄水铝石的反应器，该反应器包括：反应器本体(1)，其包括圆筒状的壳体(13)、设置于所述壳体(13)上部的上封头(11)以及设置于所述壳体(13)下部的下封头(12)；设置于所述壳体(13)和下封头(12)之间的微孔通气膜片组件(3)；设置于所述上封头(11)的进液口(41)和排气口(62)；设置于所述下封头(12)的进气口(61)和放净口(42)；设置于所述反应器本体(1)内部的搅拌器(2)；设置于所述壳体(13)内壁上的挡板(5)；以及设置于所述壳体(13)侧壁上部的溢流口(7)。本实用新型的反应器能够抑制微孔通气膜片组件的膜通量衰减、延长其使用寿命，实现长周期连续稳定地制备拟薄水铝石。

Description

连续制备拟薄水铝石的反应器

技术领域

本实用新型涉及催化剂领域，具体涉及一种连续制备拟薄水铝石的反应器。

背景技术

天然或人工制备的一水氧化铝以及三水氧化铝，因其比表面积低、孔容小、活性低，不能用来做干燥剂、吸附剂、催化剂以及催化剂载体，而拟薄水铝石则具有高比表面积、大孔容、大孔径、高活性等特点，适合于作为干燥剂、吸附剂及石油化工、化肥及尾气等领域的催化剂和催化剂载体等。因此，需要将一水氧化铝或三水氧化铝转化为拟薄水铝石。

拟薄水铝石结晶度低，含水量高于薄水铝石，常以胶态存在。目前，拟薄水铝石的制备方法主要包括：酸法、碱法、双铝法以及碳化法。其中，碳化法制备拟薄水铝石依托烧结法生产氧化铝工艺流程，利用中间产物NaAlO₂溶液和CO₂作为反应原料，工艺简单，是成本最低的工艺路线。生产中的废液可返回氧化铝生产流程再利用，基本无废料排出，环境污染小，是一种较有竞争优势和前途的方法。

现有技术中，膜反应器是一种碳化法制备拟薄水铝石的常用设备。应用膜反应器可使CO₂气体分散，使气液混合更加充分，实现气液混合过程强化，有利于得到均质化、高质量的产品。但在膜反应器的使用过程中，由于膜组件的表面存在反应生成的铝胶，易造成膜组件通量的较快衰减，影响膜组件的使用寿命，制约着膜反应器的长周期运行的稳定性。

因此，需要提供一种能够长周期连续稳定运行的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有的制备拟薄水铝石过程中，拟薄水铝石易阻塞膜组件，影响设备的长周期连续稳定运行等问题，提供一种连续制备拟薄水铝石的反应器，该反应器可减少铝胶对微孔通气膜片组件膜通量的影响，延长微孔通气膜片组件的使用寿命，实现长周期连续稳定地制备拟薄水铝石。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种连续制备拟薄水铝石的反应器，该反应器包括：

反应器本体，其包括圆筒状的壳体、设置于所述壳体上部的上封头以及设置于所述壳体下部的下封头；设置于所述壳体和下封头之间的微孔通气膜片组件；设置于所述上封头的进液口和排气口；设置于所述下封头的进气口和放净口；设置于所述反应器本体内部的搅拌器；设置于所述壳体内壁上的挡板；以及设置于所述壳体侧壁上部的溢流口。

优选地，该反应器还包括设置于进液口下方的液体分布器。

优选地，该反应器还包括设置于进气口上方的气体分布器。

优选地，该反应器还包括设置于反应器本体侧壁上的视镜。

优选地，所述搅拌器为桨式搅拌器、涡轮式搅拌器、三叶后弯式搅拌器或推进式搅拌器。

优选地，所述搅拌器为桨式搅拌器。

优选地，以所述反应器本体的直径为D，所述搅拌器的直径为d时，满足D/d＝2-8：1。

优选地，所述的反应器的本体为反应塔、反应釜或者反应管。

优选地，所述上封头和下封头分别为椭圆形、碟形或半圆形。

优选地，所述反应器还包括设置于所述壳体侧壁上的检测口，所述检测口设置有pH检测设备、温度检测设备和压力检测设备中的一种或多种。通过上述技术方案，能够减少铝胶对微孔通气膜片组件膜通量的影响，延长微孔通气膜片组件的使用寿命，实现长周期连续稳定地制备拟薄水铝石。

附图说明

图1为本实用新型提供的连续制备拟薄水铝石的反应器的结构示意图。

附图标记说明

1、反应器本体 11、上封头

12、下封头 13、壳体

2、搅拌器 3、微孔通气膜片组件

4、液体分布器 41、进液口

42、放净口 5、挡板

6、气体分布器 61、进气口

62、排气口 7、溢流口

8、检测口 9、视镜

具体实施方式

在本实用新型中，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。此外，在下文的描述中，所使用的“第一”、“第二”等术语主要是为了更清楚地描述技术方案而进行的区分，并不代表相互区分的零部件之间存在实质性的区别，也不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

图1是本实用新型提供的连续制备拟薄水铝石的反应器的结构示意图。如图1所示，本实用新型的连续制备拟薄水铝石的反应器包括：反应器本体1包括圆筒状的壳体13、设置于所述壳体13上部的上封头11以及设置于所述壳体13下部的下封头12；设置于所述壳体13和下封头12之间的微孔通气膜片组件3；设置于所述上封头11的进液口41和排气口62；设置于所述下封头12的进气口61和放净口42；设置于反应器本体1内部的搅拌器2；设置于反应器本体1侧壁上的挡板5；以及设置于反应器本体1侧壁上部的溢流口7。

作为这样的反应器本体1可以为本领域常用的各种反应器，优选地，所述的反应器本体1为反应塔、反应釜或者反应管。

上述上封头11和下封头12与壳体13的连接方式可以通过紧固件进行固定，例如可以为螺栓固定，为了进一步保证密封性能，上封头11与壳体13之间以及下封头12与壳体13之间还可以设有密封垫等构件。

另外，对于上封头下封头的形状没有特别的限定，优选地，所述上封头11和下封头12分别为椭圆形、碟形或半圆形。在本实用新型的一个具体实施方式中，上封头11和下封头12均为椭圆形。

根据本实用新型，在所述壳体13和下封头12之间设置有微孔通气膜片组件3。所述微孔通气膜片组件3用于分散通入反应器内的气体，使气液接触更加充分，提高产率。在本实用新型的一个具体实施方式中，微孔通气膜片组件3用于分散CO₂，使其与通入反应器内的偏铝酸钠溶液充分接触。

上述微孔通气膜片组件3例如可以采用金属膜、合金膜、玻璃膜、陶瓷膜或有机膜。在本实用新型的一个具体实施方式中，微孔通气膜片组件3采用金属膜。

另外，对于微孔通气膜的孔径没有特别的限定，例如可以为10-200μm，在本实用新型的一个具体实施方式中，微孔通气膜的孔径为30μm。

根据本实用新型，在所述上封头11上设置有进液口41和排气口62。所述进液口41用于通入反应液，在本实用新型的一个具体实施方式中，通过进液口41通入偏铝酸钠溶液，所述排气口62用于排出多余气体，保证反应顺利进行。

根据本实用新型，在所述下封头12上设置有进气口61和放净口42。所述进气口61用于通入气体，在本实用新型的一个具体实施方式中，通过进气口61通入CO₂气体，所述放净口42用于排出反应生成物，在本实用新型的一个具体实施方式中，通过放净口42排出制得的拟薄水铝石。

根据本实用新型，在所述反应器本体1内部设置有搅拌器2。所述搅拌器2用于将反应器内的反应物料充分混匀，同时还能够通过搅拌形成湍流，带走微孔膜组件表面的聚结物，抑制微孔通气膜片组件膜通量的衰减，延长微孔通气膜片组件的使用寿命，实现反应器的长周期连续稳定运行。在本实用新型的一个具体实施方式中，搅拌器2用于使CO₂和偏铝酸钠溶液充分混合，得到均质化、高质量的产品的同时，还能够通过搅拌去除微孔通气膜片组件表面的铝胶，从而抑制微孔通气膜片组件膜通量的衰减，延长微孔通气膜片组件的使用寿命，实现长周期连续稳定地制备拟薄水铝石。

根据本实用新型，所述搅拌器2设置在所述微孔通气膜片组件3的上部，对所述搅拌器2没有特别的限定，优选地，所述搅拌器2为桨式搅拌器、涡轮式搅拌器、三叶后弯式搅拌器或推进式搅拌器；更优选地，所述搅拌器2为桨式搅拌器。在本实用新型的一个具体实施方式中，搅拌器的桨叶数量为2叶。

对于上述桨叶的设置方式没有特别的限定，例如2叶桨叶对称设置在同一水平面上，或者多个桨叶成对交错设置于不同水平面上。

根据本实用新型，在所述壳体13内壁上设置有的挡板5。所述挡板5进一步利于搅拌器2在启动过程中形成湍流，起到均质及有效去除微孔膜组件表面的聚结物的作用。

根据本实用新型，在所述壳体13侧壁上部设置有的溢流口7。溢流口7进一步保证了反应平稳、安全的进行。

根据本实用新型，优选地，该反应器还包括设置于进液口41下方的液体分布器4。通过液体分布器4的设置，增大液体与气体的接触面积，进一步提高产率。在本实用新型的一个具体实施方式中，偏铝酸钠溶液通过进液口41通入后经设置于进液口41下方的液体分布器4进一步被分散，增大了通入的偏铝酸钠溶液与CO₂气体的接触面积，提高产率。

根据本实用新型，优选地，该反应器还包括设置于进气口61上方的气体分布器6。通过气体分布器6的设置，进一步增大液体与气体的接触面积，从而提高产率。在本实用新型的一个具体实施方式中，CO₂通过进气口61通入后经设置于进气口61上方的气体分布器6进一步被分散，增大了通入的CO₂与偏铝酸钠溶液的接触面积，提高产率。

根据本实用新型，优选地，该反应器还包括设置于反应器本体1侧壁上的视镜9。通过设置视镜9，能够随时监控反应器本体内的进行状态。在本实用新型的一个具体实施方式中，通过视镜9监控反应器本体内的进行状态，从而及时调整反应进程或工艺参数，以保证反应器连续稳定运行。

根据本实用新型，优选地，以所述反应器本体1的直径为D、所述搅拌器的直径为d时，满足D/d＝2-8：1。在本实用新型的一个具体实施方式中，D/d为2。

根据本实用新型，优选地，所述反应器还包括设置于所述壳体13侧壁上的检测口8。优选地，所述检测口8设置有pH检测设备、温度检测设备和压力检测设备中的一种或多种。所述pH检测设备用于监控反应器本体内的pH；所述温度检测设备用于监控反应器本体内的温度；所述压力检测设备用于监控反应器本体内的压力。

根据本实用新型，通过微孔通气膜片组件分散CO₂气体，使气液接触更加充分，提高产率；同时利用搅拌器，使气液混合更加充分，实现气液混合过程强化，有利于得到均质化、高质量的产品的同时，还能够有效去除微孔通气膜片组件表面的铝胶，从而抑制微孔通气膜片组件膜通量的衰减，延长微孔通气膜片组件的使用寿命，实现长周期连续稳定地制备拟薄水铝石。

下面对连续制备拟薄水铝石的反应器制备拟薄水铝石的方法进行说明。

如图1所示，连续制备拟薄水铝石的反应器反应器本体1的壳体13为圆筒状，上封头11以及下封头12均为椭圆形，经进液口41通入偏铝酸钠溶液，通入的偏铝酸钠溶液经液体分布器4进入反应器本体1内，经进气口61通入CO₂气体，通入的气体经气体分布器6分散后，通过微孔通气膜片组件3进一步被分散，启动搅拌器2(优选地，搅拌器为2叶桨叶搅拌器，2个叶片对称地设置于同一平面上)，反应过程中，溢流口7可以有效防止溢流，通过视镜9实时监测反应器本体内的状态，从而调整物料的供应，通过检测口8利用pH检测设备(具体为pH计)、温度检测设备(优选为温度计)以及压力检测设备(优选为压力计)监测反应器本体内的pH、温度以及压力并进行调整，保证反应的充分进行，最终将偏铝酸钠溶液与CO₂反应生成的拟薄水铝石通过放净口42排出。

实施例1

采用图1所示的连续制备拟薄水铝石的反应器制备拟薄水铝石，反应器本体1的壳体13为圆筒状，上封头11以及下封头12均为椭圆形，经进液口41通入偏铝酸钠溶液，通入的偏铝酸钠溶液经液体分布器4进入反应器本体1内，经进气口61通入CO₂气体，通入的气体经气体分布器6分散后，通过微孔通气膜片组件3进一步被分散，启动搅拌器2(具体地，搅拌器为2叶桨叶搅拌器，2个叶片对称地设置于同一平面上)，反应过程中，溢流口7可以有效防止溢流，通过视镜9实时监测反应器本体内的状态，从而调整物料的供应，通过检测口8利用pH检测设备(具体为pH计)、温度检测设备(具体为温度计)以及压力检测设备(具体为压力计)监测反应器本体内的pH、温度以及压力并进行调整，保证反应的充分进行，最终将偏铝酸钠溶液与CO₂反应生成的拟薄水铝石通过放净口42排出。

通入的偏铝酸钠(以氧化铝计的偏铝酸钠)的浓度为40g/L，通入量为0.4L/min，通入气体为二氧化碳与空气的混合气体，二氧化碳的体积含量为20v/v％，混合气体的通入量为6L/min，通过检测口利用pH检测设备、温度检测设备以及压力检测设备，控制反应器本体内的pH为10.5、温度为25℃。

采用上述条件运行时，反应器能够连续稳定的制备拟薄水铝石。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种连续制备拟薄水铝石的反应器，其特征在于，该反应器包括：

反应器本体(1)，其包括圆筒状的壳体(13)、设置于所述壳体(13)上部的上封头(11)以及设置于所述壳体(13)下部的下封头(12)；

设置于所述壳体(13)和下封头(12)之间的微孔通气膜片组件(3)；

设置于所述上封头(11)的进液口(41)和排气口(62)；

设置于所述下封头(12)的进气口(61)和放净口(42)；

设置于所述反应器本体(1)内部的搅拌器(2)；

设置于所述壳体(13)内壁上的挡板(5)；以及

设置于所述壳体(13)侧壁上部的溢流口(7)。

2.根据权利要求1所述的连续制备拟薄水铝石的反应器，其特征在于，该反应器还包括设置于进液口(41)下方的液体分布器(4)。

3.根据权利要求1所述的连续制备拟薄水铝石的反应器，其特征在于，该反应器还包括设置于进气口(61)上方的气体分布器(6)。

4.根据权利要求1所述的连续制备拟薄水铝石的反应器，其特征在于，该反应器还包括设置于反应器本体(1)侧壁上的视镜(9)。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的连续制备拟薄水铝石的反应器，其特征在于，所述搅拌器(2)为桨式搅拌器、涡轮式搅拌器、三叶后弯式搅拌器或推进式搅拌器。

6.根据权利要求5所述的连续制备拟薄水铝石的反应器，其特征在于，所述搅拌器(2)为桨式搅拌器。

7.根据权利要求1-4中任意一项所述的连续制备拟薄水铝石的反应器，其特征在于，以所述反应器本体(1)的直径为D，所述搅拌器(2)的直径为d时，满足D/d＝(2-8)：1。

8.根据权利要求1-4中任意一项所述的连续制备拟薄水铝石的反应器，其特征在于，所述的反应器本体(1)为反应塔、反应釜或者反应管。

9.根据权利要求1所述的连续制备拟薄水铝石的反应器，其特征在于，所述上封头(11)和下封头(12)分别为椭圆形、碟形或半圆形。

10.根据权利要求1所述的连续制备拟薄水铝石的反应器，其特征在于，所述反应器还包括设置于所述壳体(13)侧壁上的检测口(8)，所述检测口(8)设置有pH检测设备、温度检测设备和压力检测设备中的一种或多种。

Images