CN214422270U - 一种拟薄水铝石的制备系统 - Google Patents

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李秀刚
刘伯文
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Abstract

本实用新型提供一种拟薄水铝石的制备系统，包括高压反应器、冷凝器、分子筛干燥器和氢气储罐；所述高压反应器为封闭的压力容器，容器的侧壁上设置有蒸汽进气口；高压反应器内设置有铝合金盛放器，所述铝合金盛放器的器壁上开有多孔；所述高压反应器的侧壁上设置有蒸汽进气口，在顶部设置氢气出气口，所述氢气出气口通过管路顺序连接于冷凝器、分子筛干燥器和氢气储罐。本实用新型提出的拟薄水铝石的制备系统，基于铝金属的水解反应，但不用水、而是用水蒸气参与反应，克服了现有技术中固液分离难、用水量大的不足之处，无需添设固液分离设施，节约了原料和设备成本，降低了能耗。

Description

一种拟薄水铝石的制备系统
技术领域
本实用新型属于铝化合物领域，具体涉及一种拟薄水铝石的制备系统。
背景技术
拟薄水铝石的化学式为AlOOH·nH2O，其中，n＝0.08～0.62，是无毒、无味、无臭、呈湿品的胶体状或呈干品的粉末，具有比表面高、孔容大的特点，被广泛用作催化剂载体、催化剂、吸附剂、涂料添加剂、高档陶瓷、研磨材料和抛光材料、化妆品填料等，是具有广阔发展前途的一类材料。
拟薄水铝石的制备方式主要包括中和或水解成胶，再进行老化处理，最后通过过滤、洗涤、干燥、粉碎而制得。中和法采用不同含铝原料及相对应的沉淀剂，在一定条件下进行中和反应生成基本相为无定形的氧氧化铝产物，反应式为
AlCl3+NaOH+aq→Al2O3+nH2O+NaCl+aq
中和法原料成本低，但产物的孔容、比表面积仍需提高，本方法还需要分离副产物。
水解成胶主要是采用有机醇铝水解法，反应式为
Al(OR)3+aq→Al2O3+nH2O+R3OH+aq
OR为铝氧基。
有机醇铝水解法制备的拟薄水铝石与其他工艺生产的产品相比较，具有化学纯度高、杂项少、结晶度及胶溶性能好等特点。但产品价格昂贵。
在低熔点金属的作用下，铝合金可与去离子水发生水解反应，得到拟薄水铝石浆料和氢气。经过过滤、干燥等工艺可得到拟薄水铝石干粉。由于拟薄水铝石含有大量的层间水，其水介质浆料的粘度较大，使固液分离难度增大，工艺过程比较长。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足之处，本实用新型的目的是提出一种经济实用的拟薄水铝石的制备系统。
实现本实用新型上述目的的技术方案为：
一种拟薄水铝石的制备系统，包括高压反应器、冷凝器、分子筛干燥器和氢气储罐；
所述高压反应器为封闭的压力容器，高压反应器内设置有铝合金盛放器，所述铝合金盛放器的器壁上开有多孔；
所述高压反应器的侧壁上设置有蒸汽进气口，在顶部设置氢气出气口，所述氢气出气口通过管路顺序连接于冷凝器、分子筛干燥器和氢气储罐。
其中，所述冷凝器设置有汽水分离器，所述汽水分离器通过冷凝水管路连接于所述蒸汽发生器。
进一步地，所述的高压反应器是圆筒形下接圆锥体的形状，圆锥体底部开有粉料出口，所述粉料出口上设有阀门；圆筒形部分内设置所述铝合金盛放器。
其中，所述蒸汽进气口设置在圆筒形部分的侧壁上，所述蒸汽进气口连接有蒸汽发生器。
其中，所述铝合金盛放器为圆筒形状，连接有电机，在电机驱动下绕长轴自转。
本实用新型的一种优选技术方案为，所述铝合金盛放器采用不锈钢丝网制成，丝网骨架粗细为1～2mm。
其中，所述铝合金盛放器的不锈钢丝网的网眼尺寸为1×1～5×5mm2。
一种拟薄水铝石的制备方法，采用本实用新型的制备系统，包括步骤：
1)将铝锭熔化并加入催化剂，将熔融合金液浇铸为铝合金块；所述催化剂是由以下低熔点金属中的一种或多种组成的合金、或含有以下低熔点金属中的一种或多种的化合物：锡、铋、汞、铟、铅、铋、锌、钾、锂和锑，所述催化剂质量占原料的总质量的0.05～1.5％；
2)所得铝合金块与水蒸气发生反应，生成拟薄水铝石粉体和氢气；
3)生成的拟薄水铝石粉体经干燥、筛分得到拟薄水铝石成品，生成的氢气冷凝、干燥后收集。
其中，所述催化剂可以为纯汞、纯铋、纯铟、铟锡合金、铋铟锡锌合金、铋铟锡铅合金、铋钾合金、铋锂合金、锌汞合金、锡汞合金、铋铟汞，或铋锡汞合金中的一种。
例如，所述铟锡合金可以为InSn49.2、铋铟锡锌合金可以为Bi35In48.6Sn16Zn0.4，铋铟锡铅合金可以为BiIn21Sn12Pb18，铋钾合金可以是BiK2.5，铋锂合金可以是BiLi14、锌汞合金中汞占5～45％，锡汞合金可以由汞、锡、锑和参杂元素组成，其各组分的重量百分含量为锡34～69％、锑0.5～5％，汞余量。
所述干燥可以是加热、或自然干燥、或任何适用的干燥方法。水解后的粉体产物粒径均匀，约为几十微米。筛分是为了去除杂质。
其中，步骤2)中，所述水蒸气的压力为0.1-1.0Mpa，温度为100-180℃。
进一步地，步骤2)中，所述水蒸气的体积流量Vs为2.95-0.34L/(min·cm2)。
本实用新型的一种优选技术方案为，所述水蒸气的压力为0.3-0.8Mpa，温度为130-170℃，和/或
所述水蒸气的体积流量Vs为1.05-0.42L/(min·cm2)。
其中，铝合金块占铝合金盛放器体积的30～60％。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型提出的拟薄水铝石的制备系统，基于铝金属的水解反应，但不用水、而是用水蒸气参与反应，克服了现有技术中固液分离难、用水量大的不足之处，无需添设固液分离设施，节约了原料和设备成本，降低了能耗；
采用本实用新型的系统，用水蒸气从外面通过不断转动的多孔的铝合金占铝合金盛放器，反应产物(粉末)从孔里漏出，反应完全，容易控制生产，具有工业实用性。
附图说明
图1为本实用新型拟薄水铝石的制备系统的结构示意图；
图中，
1为高压反应器，2为蒸汽发生器，3为冷凝水管路，4为铝合金盛放器，5为粉料出口，6为电机，7为氢气储罐，8为分子筛干燥器，9为冷凝器。
具体实施方式
以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系；所用术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作；因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如无特别说明，说明书中采用的技术手段均为本领域已有的技术手段。
实施例1
一种拟薄水铝石的制备系统，参见图1，包括高压反应器1、冷凝器9、分子筛干燥器8和氢气储罐7；
所述高压反应器1为封闭的压力容器，高压反应器1内设置有铝合金盛放器4，所述铝合金盛放器的器壁上开有多孔；
所述高压反应器1的侧壁上设置有蒸汽进气口，顶部设置氢气出气口，所述氢气出气口通过管路顺序连接于冷凝器9、分子筛干燥器8和氢气储罐7。
所述冷凝器9设置有汽水分离器，所述汽水分离器通过冷凝水管路3连接于所述蒸汽发生器2。
所述的高压反应器1是圆筒形下接圆锥体的形状，圆锥体底部开有粉料出口5，所述粉料出口5上设有阀门；圆筒形部分内设置所述铝合金盛放器4。
所述蒸汽进气口设置在圆筒形部分的侧壁上，所述蒸汽进气口连接有蒸汽发生器，所述水蒸气进入的方向平行于所述铝合金盛放器的长轴方向。
其中，所述铝合金盛放器4为圆筒形状，连接有电机6，在电机驱动下绕长轴自转。
本实施例中，所述铝合金盛放器采用不锈钢丝网制成，丝网骨架粗细为1mm。所述铝合金盛放器的丝网的网眼尺寸为2×2mm2。
本实施例还提供一种拟薄水铝石的制备方法，包括步骤：
1)将铝锭熔化并加入催化剂，将熔融合金液浇铸为铝合金块；本实施例中，具体是将熔融合金液浇铸为铝合金块；所述催化剂为锡汞合金(各组分的重量百分含量为汞45％、锡50％、锑5％)，催化剂质量占铝合金的0.5％；加入催化剂后搅拌30min，滤渣后浇铸为铝合金块。
2)所得铝合金块与水蒸气发生反应，生成拟薄水铝石粉体和氢气；
3)所得拟薄水铝石粉体经干燥、筛分得到拟薄水铝石成品，所得氢气经冷凝、干燥，收集于氢气储罐中。所述冷凝器9排出的蒸汽经汽水分离器分离，冷凝水通过冷凝水管路3连接于所述蒸汽发生器2，分离出的氢气再经分子筛干燥器8干燥，存储于氢气储罐7。
本实施例中，铝合金块的体积占铝合金盛放器体积的50％。
步骤2)中，所述水蒸气的压力为1.0Mpa，温度为180℃，所述水蒸气的体积流量Vs为0.34L/(min·cm2)，所述铝合金盛放器自转的转速为50r/min。盛放器转动的目的是为了使反应生成物拟薄水铝石能快速脱离铝合金表面，落入下方的收集料仓中，同时裸露出铝合金的新表面，使反应持续进行。同时，铝合金的翻滚也使反应更均匀。
实施例2
本实施例提供一种拟薄水铝石的制备系统，包括高压反应器1、冷凝器9、分子筛干燥器8和氢气储罐7；
所述高压反应器1为封闭的压力容器，容器的侧壁上设置有蒸汽进气口；反应设备内设置有铝合金盛放器4，所述铝合金盛放器的器壁上开有多孔；
所述高压反应器1的侧壁上设置有蒸汽进气口，在顶部设置氢气出气口，所述氢气出气口通过管路顺序连接于冷凝器9、分子筛干燥器8和氢气储罐7。
所述冷凝器设置有汽水分离器，所述汽水分离器通过冷凝水管路连接于所述蒸汽发生器2。
所述的高压反应器1是圆筒形下接圆锥体的形状，圆锥体底部开有粉料出口5，所述粉料出口5上设有阀门；圆筒形部分内设置所述铝合金盛放器4。
所述蒸汽进气口设置在圆筒形部分的侧壁上，所述蒸汽进气口连接有蒸汽发生器，所述水蒸气进入的方向平行于所述铝合金盛放器的长轴方向。
本实施例中，所述铝合金盛放器4为圆筒形状，连接有电机6，在电机驱动下绕长轴自转。
本实施例中，所述铝合金盛放器采用不锈钢丝网制成，丝网骨架粗细为2mm。所述铝合金盛放器的丝网的网眼尺寸为5×5mm2。
虽然，以上通过实施例对本实用新型进行了说明，但本领域技术人员应了解，在不偏离本实用新型精神和实质的前提下，对本实用新型所做的改进和变型，均应属于本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种拟薄水铝石的制备系统，其特征在于，包括高压反应器、冷凝器、分子筛干燥器和氢气储罐；
所述高压反应器为封闭的压力容器，高压反应器内设置有铝合金盛放器，所述铝合金盛放器的器壁上开有多孔；
所述高压反应器的侧壁上设置有蒸汽进气口，在顶部设置氢气出气口，所述氢气出气口通过管路顺序连接于冷凝器、分子筛干燥器和氢气储罐；所述的高压反应器是圆筒形下接圆锥体的形状，圆锥体底部开有粉料出口，所述粉料出口上设有阀门；圆筒形部分内设置所述铝合金盛放器；所述蒸汽进气口设置在圆筒形部分的侧壁上，所述蒸汽进气口连接有蒸汽发生器。
2.根据权利要求1所述的拟薄水铝石的制备系统，其特征在于，所述冷凝器设置有汽水分离器，所述汽水分离器通过冷凝水管路连接于所述蒸汽发生器。
3.根据权利要求1或2所述的拟薄水铝石的制备系统，其特征在于，所述铝合金盛放器为圆筒形状，连接有电机，在电机驱动下绕长轴自转。
4.根据权利要求1或2所述的拟薄水铝石的制备系统，其特征在于，所述铝合金盛放器采用不锈钢丝网制成，丝网骨架粗细为1～2mm。
5.根据权利要求4所述的拟薄水铝石的制备系统，其特征在于，所述铝合金盛放器的不锈钢丝网的网眼尺寸为1×1～5×5mm2。
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