大孔容拟薄水铝石的生产方法技术

本发明专利技术公开了一种拟薄水铝石的生产方法，包括成胶步骤、老化步骤、分离洗涤步骤和干燥步骤。本发明专利技术的成胶步骤为将包含扩孔剂的偏铝酸盐溶液与二氧化碳气体在无机膜反应器中进行接触以形成反应产物。本发明专利技术的方法可以生产出质量稳定的拟薄水铝石。

【技术实现步骤摘要】
大孔容拟薄水铝石的生产方法
本专利技术涉及一种拟薄水铝石的生产方法，尤其是一种碳化法生产大孔容拟薄水铝石的方法。
技术介绍
氧化铝粉末在化工领域经常用来作为干燥剂、吸附剂、催化剂和催化剂载体。但是，天然或人工生产的一水氧化铝和三水氧化铝的比表面积低、孔容小、活性低，因而不能用来做干燥剂、吸附剂、催化剂和催化剂载体。拟薄水铝石具有高比表面积、大孔容、大孔径、高活性等特点，适合于作干燥剂、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，拟薄水铝石的生产方法主要包括醇铝水解法、酸法和碱法(碳化法)。醇铝水解法生产拟薄水铝石的主要步骤是将金属铝在催化剂存在下与高级醇反应生成醇铝。醇铝水解法的产品纯度高，但是生产过程中会形成大量废水，有机醇回收费用大，造成拟薄水铝石价格过高。酸法是以硫酸铝、硝酸铝、氯化铝等铝盐为原料，与氢氧化钠、碳酸钠、氨水等可溶性碱进行中和反应制备拟薄水铝石，制备步骤包括成胶、老化、洗涤干燥等。酸法的主要缺点是生产拟薄水铝石的成本较高。我国主要采用碳化法生产拟薄水铝石。同济大学化学系、上海石油化工研究院、温州精晶氧化铝有限公司等单位对碱法制拟薄水铝石进行了深度开发。碱法的基本工艺步骤包括胶化、老化、分离和洗涤、干燥等。在碳化法成胶过程中，存在NaOH和CO2快速中和反应，NaAlO2与CO2中和反应、NaAlO2自发水解反应、CO2与生成的氢氧化铝(水合氧化铝)及Na2CO3复合反应，具体反应方程式如下：2NaOH+CO2＝Na2CO3+H2O(1)2NaAlO2+CO2+3H2O＝2Al(OH)3+Na2CO3(2)NaAlO2+2H2O＝Al(OH)3+NaOH(3)Na2CO3+CO2+2Al(OH)3＝2NaAl(CO3)(OH)2+H2O(4)反应(2)生成的氢氧化铝在适宜条件下转化为拟薄水铝石，而反应(3)生成的氢氧化铝则转化为三水铝石，且反应(2)和反应(3)为平行反应。因此，碳化法的产物中拟薄水铝石或三水铝石含量取决于反应(2)和反应(3)的速率和反应程度。碳化法制备拟薄水铝石可以依托烧结法生产氧化铝工艺，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。生产中的形成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。中国专利文献CN1091428C公开了一种拟薄水铝石的制备方法：将偏铝酸钠或铝酸钠溶液和含二氧化碳的气体接触，以间歇或连续的方式成胶，老化得到的氢氧化铝，分离出固体产物，洗涤并干燥；所述成胶的终点pH值或过程pH值控制在6～9.5的范围内，成胶反应的时间或停留时间少于40分钟，成胶反应的温度10～100℃，成胶反应结束后迅速加入碱性物质，使浆液的pH值上升至9.5以上或迅速进行固液分离并洗涤。中国专利文献CN103449484A公开了一种连续生产拟薄水铝石的方法：将偏铝酸钠溶液连续地加入到反应装置中，同时通入空气和二氧化碳的混合气体，使偏铝酸钠溶液形成强劲的液流与二氧化碳气体进行充分混合；控制混合气体和偏铝酸钠溶液的流量，使反应生成的料浆温度为25～55℃，pH值为9.5～11；料浆通过具有多个u型弯的管道后进行老化、过滤、水洗及干燥处理，得到拟薄水铝石。上述方法采用向反应装置内直接通入CO2进行分解成胶，因而存在如下缺点：工艺设备落后，自动化水平低，劳动效率低；传统分解槽对CO2吸收率低，生产能力小；反应时间长，产品质量波动大；生产设备易结疤，运行周期短；较难实现连续化生产。因此，迫切需要一种大孔容拟薄水铝石的生产方法，其产品质量稳定，可以实现连续化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种拟薄水铝石的生产方法，其可以生产出质量稳定的拟薄水铝石，并且孔容较大。本专利技术进一步的目的在于提供一种拟薄水铝石的生产方法，其可以实现连续化生产。本申请的专利技术人进行了锐意研究，发现如下技术方案可以实现上述目的。一种拟薄水铝石的生产方法，所述的生产方法包括成胶步骤：将包含扩孔剂的偏铝酸盐溶液与二氧化碳气体在无机膜反应器中进行接触以形成反应产物。根据本专利技术所述的生产方法，优选地，所述的无机膜反应器包括壳体和无机膜组件，所述的无机膜组件设置在壳体内部；所述的无机膜组件包括无机膜；所述的无机膜的形状为管状、中空纤维状、卷状或螺旋状；所述的无机膜包括基体和负载于基体上的功能层，所述的功能层的材质包括金属、合金、玻璃或者陶瓷，所述的基体的材质包括多孔玻璃、烧结金属或陶瓷。根据本专利技术所述的生产方法，优选地，在所述的成胶步骤中，反应温度为20～100℃，反应产物的pH值为9～10.5；偏铝酸盐溶液的平均流量为150～200毫升/分钟，二氧化碳气体的平均流量为1～30升/分钟，二氧化碳气体的压力大于0.1MPa。根据本专利技术所述的生产方法，优选地，所述的扩孔剂选自淀粉、合成纤维素、聚合多元醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚醚酰胺、丙烯酸酯表面活性剂的一种或多种；在偏铝酸盐溶液中，扩孔剂用量为偏铝酸盐重量的0.08～1wt％。根据本专利技术所述的生产方法，优选地，所述的合成纤维素选自羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟基纤维素中的一种或多种；所述的聚合多元醇选自聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、聚乙烯醇中的一种或多种；所述的脂肪醇聚氧乙烯醚的脂肪醇为碳原子数为8～30的脂肪醇；所述的脂肪醇聚醚酰胺的脂肪醇为碳原子数为8～30的脂肪醇；所述的丙烯酸酯表面活性剂由丙烯酸酯单体和乙烯基离子试剂聚合形成。根据本专利技术所述的生产方法，优选地，所述的偏铝酸盐为可溶性的碱金属偏铝酸盐；在偏铝酸盐溶液中，以氧化铝计的偏铝酸盐浓度为20～50克/升。根据本专利技术所述的生产方法，优选地，所述的生产方法还包括：老化步骤：将所述的反应产物加热老化得到老化产物；分离洗涤步骤：将所述老化产物进行固液分离以得到固体物质，然后采用水对所述的固体物质进行洗涤得到洗涤产物；和干燥步骤：将所述洗涤产物干燥得到拟薄水铝石。根据本专利技术所述的生产方法，优选地，在所述的老化步骤中，老化温度为40～70℃，老化时间为50～200分钟。根据本专利技术所述的生产方法，优选地，在所述的分离洗涤步骤中，洗涤温度为20～100℃，洗涤次数为5～15次；最终的洗涤废水的pH值为6.8～7。根据本专利技术所述的生产方法，优选地，在所述的干燥步骤中，干燥温度为105～130℃，干燥时间为2～24小时。根据本专利技术所述的生产方法，优选地，所述的拟薄水铝石的孔容为0.6～1.1毫升/克，比表面积为280～400m2/g。本专利技术将包含扩孔剂的偏铝酸盐溶液与二氧化碳气体在无机膜反应器中进行反应，在无机膜反应器中二氧化碳浓度可以得到有效控制，从而促进偏铝酸盐与二氧化碳的中和反应、并抑制偏铝酸盐自发水解反应，从而得到质量稳定且孔容较大的拟薄水铝石。根据本专利技术优选的技术方案，采用管式无机膜反应器，中空纤维式无机膜反应器可以实现连续化生产。附图说明图1为本专利技术的成胶装置。图2为本专利技术实施例1制备的拟薄水铝石的XRD图。附图标记说明如下：1-偏铝酸盐供给单元；2-二氧化碳供给单元；3-无机膜反应器；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拟薄水铝石的生产方法，其特征在于，所述的生产方法包括成胶步骤：将包含扩孔剂的偏铝酸盐溶液与二氧化碳气体在无机膜反应器中进行接触以形成反应产物。

【技术特征摘要】
1.一种拟薄水铝石的生产方法，其特征在于，所述的生产方法包括成胶步骤：将包含扩孔剂的偏铝酸盐溶液与二氧化碳气体在无机膜反应器中进行接触以形成反应产物；其中，所述的无机膜反应器包括壳体和无机膜组件，所述的无机膜组件设置在壳体内部；所述的无机膜组件包括无机膜；所述的无机膜为管状的陶瓷膜；在所述的成胶步骤中，反应温度为20～100℃，反应产物的pH值为9～10.5；偏铝酸盐溶液的平均流量为150～200毫升/分钟；二氧化碳气体的平均流量为10～30升/分钟，二氧化碳气体的压力大于0.1MPa、且小于等于0.5MPa。2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述的偏铝酸盐为可溶性碱金属的偏铝酸盐；在偏铝酸盐溶液中，以氧化铝计的偏铝酸盐浓度为20～50克/升；和所述的扩孔剂选自淀粉、合成纤维素、聚合多元醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚醚酰胺、丙烯酸酯表面活性剂的一种或多种；在偏铝酸盐溶液中，扩孔剂用量为偏铝酸盐重量的0.08～1wt％。3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于：所述的合成纤维素选自羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟基纤维素中的一种或多种；所述的聚合多元醇选自聚乙二醇、聚丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：史建公，文建军，刘志坚，张敏宏，张文平，罗道威，史建新，蒋绍洋，张新军，伊红亮，钟健，李卫红，
申请(专利权)人：中石化催化剂北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11