专利名称：间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的工艺和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的工艺和装置。该工艺 方法过程简单、能耗低、成本低，特别是得到的氧化铝性能优良，高热/水热稳定性好， 易实现工程放大，反应无"三废"污染，符合循环经济要求。
背景技术：
活性氧化铝具有纯度高、吸附容量大、比表面积大、强度高、热稳定性好，并且制 备原料易得、物化性质可调等特点，因此常作为催化剂载体的主要品种之一。目前世界 上活性氧化铝年产量约IO万吨，均以拜耳法生产所得到的三水铝石或金属铝为原料，经 过快脱法、酸法、碱法或醇铝法等四种不同工艺制备而成，上述方法均存在工艺较复杂、 能耗较高等缺点。同时，活性氧化铝高温后发生相变，造成氧化铝比表面积下降，从而 导致催化剂活性降低。为了解决上述问题，常引入阳离子对氧化铝的结构进行修饰。若 采用磷化铝为原料，可实现从原料中引入改性介质，氧化铝制备、改性同时进行，可提 高氧化铝耐高温性能。此外副产物PH3可作为熏蒸剂，反应符合循环经济概念。目前， 尚未见以间歇式流化床磷化铝水解制备氧化铝的工艺，
发明内容
本发明的目的在于提供一种间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的工艺和装 置，可以克服已有技术的缺点。该方法工艺过程简单、能耗低、原料成本低。制得的氧 化铝性能优良，高热/水热稳定性好，易实现工程放大，反应无"三废"污染，符合循环 经济要求。
本发明提供的间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的工艺方法包括的步骤
C02作为载气将水蒸气带入反应器通过磷化铝固体粉末，在150 20(TC温度下磷化 铝进行定温气一固水解反应，生成磷化氢气体和氢氧化铝，收集磷化氢气体，氢氧化铝 洗涤，干燥，研磨，500 130(TC煅烧得到目的产物。
本发明提供的间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的工艺方法包括的步骤
1) 将磷化铝原料粉末置于的反应管底部，反应器内部安装分布板，装填玻璃棉，通 过法兰密封；使用进气气源通入C02气体吹扫反应体系5 10min，调整C02的流量至2 3.5L/min;蒸汽发生器通过电沙浴锅加热，温度保持150 200°C;
2) 进气气源的C02将蒸汽发生器产生水蒸气带入反应管，实现气体C02与水蒸气 混合气体与磷化铝粉末的充分接触，进而发生定温条件下的气一固水解反应；生成气体 通过气体分离器的氯化钙冷阱冷却分离，收集从反应管顶部排出的磷化氢气体，反应器 底部收集氢氧化铝；3)氢氧化铝用氨水、冰醋酸、水或乙醇洗涤、干燥、研磨、煅烧3-5h得到氧化铝产品。
所述的沙浴设定温度为150 200°C。 所述的C02的流量为2 3.5L/min。 所述的干燥为8(TC 12(TC温度下干燥6 12h。 所述的水或乙醇洗涤的pH值是9-9.5 。 所述的煅烧温度为500 130(TC。
本发明提供的间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的工艺和装置包括进气 气源、蒸汽发生器、反应管、气体分离器与储气罐五部分组成。进气气源、蒸汽发生器、 反应管、气体分离器、储气罐和真空泵通过管道依次连接，并安装有压力表；反应管为
石英反应器，蒸汽发生器用沙浴锅作为恒温热源，气体分离器由氯化钙的冷阱组成，温
度可控制在-40。C。
本发明工艺操作过程简单、能耗低、安全性好、操作风险小，原料成本低，制得的 氧化铝性能优良，高热/水热稳定性好，易实现工程放大，反应无"三废"污染，符合循 环经济要求。
图1为间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的反应装置示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明予以说明，它们只用于对本发明进行进一步的详细 说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述本发明的内容 做出一些非本质的改进和调整，均属本发明保护范围。
如图1所示，l-进气气源；2-蒸汽发生器；3-反应管；4-气体分离器；5-储气罐；6-真空泵；7-球阀；8-截止阀；9-压力表。
间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的反应装置主要包括进气气源、蒸汽发
生器、反应管、气体分离器与储气罐五部分组成。进气气源l、蒸汽发生器2、反应管3、 气体分离器4、储气罐5和真空泵6通过管道依次连接，并安装有压力表，它们之间装有 控制阔门；由进气气源(可以是气体钢瓶)l控制气体进入，气体经蒸汽发生器2将蒸汽 均匀带入反应管3中，发生气-固反应后生成气体通过经低温气体分离器4后，磷化氢气 体被分离后保存于储气罐5中。反应管3为石英反应器，蒸汽发生器2通过沙浴锅恒温 实现，气体分离器4由氯化钙的冷阱组成，温度可控制在-4(TC。 实施例1
将100g原料磷化铝粉末置于石英反应管3底部，在反应管内安装分布板，装填玻璃棉，通过法兰密封后，C02气体经进气气源l控制吹扫反应体系5min，而后将C02流量 调整2.5L/min，打开电沙浴锅电源对蒸汽发生器2加热，将沙浴温度设定为18(TC，通过 C02将水蒸气带入反应管3，实现气体C02与水蒸气混合气体与磷化铝粉末的充分接触， 进而发生定温条件下的气一固水解反应；生成气体通过气体分离器4，收集从反应管顶部 排出的磷化氢气体，反应器底部收集氢氧化铝，氢氧化铝经pH值为10.9的氨水洗涤， 在100。C干燥10h、研磨后在500'C煅烧3h得到氧化铝。高分辨透射电镜(HRTEM)测 定的结果表明，得到的氧化铝样品颗粒的尺寸长度约40nm、宽度约2nm，长宽比为 20的纳米级纤维状颗粒。BET法测定，氧化铝样品BET比表面积为286m2/g。 实施例2
将100g原料磷化铝粉末置于反应管3底部，安装分布板，装填玻璃棉，通过法兰密封 后，CO2气体经进气气源l控制吹扫反应体系10min，而后将CO2流量调整3.0L/min，打开 沙浴锅电源对蒸汽发生器2加热，将沙浴温度设定为16(TC，通过C02将水蒸气带入反应管 3，实现磷化铝水解的气一固反应模式，由气体分离器4收集从反应管顶部排出的磷化氢 气体储存于储气罐5，反应器底部收集氢氧化铝，氢氧化铝经pH值为3.67的冰醋酸洗涤， 在80。C干燥12h、研磨后在55(TC煅烧3h得到氧化铝。由该法得到的氧化铝性能与实施例l 中制得的样品性能基本一致。
实施例3
将100g原料磷化铝粉末置于反应管3底部，安装分布板，装填玻璃棉，通过法兰密封 后，C02气体经进气气源l控制吹扫反应体系8min，而后将C02流量调整3.5L/min，打开沙 浴锅电源对蒸汽发生器2加热，将沙浴温度设定为20(TC，通过C02将水蒸气带入反应管3， 实现磷化铝水解的气一固反应模式，利用气体分离器4分离从反应管顶部排出的磷化氢气 体，反应器底部收集氢氧化铝，氢氧化铝经 1^值为9.23的乙醇洗涤，在12(TC千燥8h、研 磨后在1200。C煅烧3h得到氧化铝。HRTEM结果表明，得到的氧化铝样品为长度为130nm， 宽度为7nm 8nm，长宽比为16~ 18的棒状纳米晶体。此外，氧化铝样品BET比表面积 为77m2/g。
实施例4
将100g原料磷化铝粉末置于反应管3底部，安装分布板，装填玻璃棉，通过法兰密封 后，CO2气体经进气气源l控制吹扫反应体系10min，而后将CO2流量调整3.0L/min，打开 沙浴锅电源对蒸汽发生器2加热，将沙浴温度设定为18(TC，通过C02将水蒸气带入反应管 3，实现磷化铝水解的气一固反应，利用气体分离器4分离并收集反应得到的磷化氢气体 于储气罐5，反应器底部收集氢氧化铝，氢氧化铝经pH值为9.19的水洗涤，在10(TC干燥 12h、研磨后在50(TC煅烧3h得到氧化铝。而后在105(TC， 10X水蒸气条件下水热处理24h, 该法得到的氧化铝性能与实施例3中制得的样品性能基本一致。
权利要求
1、一种间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的工艺方法，其特征在于它包括的步骤CO2作为载气将水蒸气带入反应器通过磷化铝固体粉末，在150～200℃温度下磷化铝进行高温气—固水解反应生成磷化氢气体和氢氧化铝，收集磷化氢气体，洗涤氢氧化铝，干燥，研磨，500～1300℃煅烧得到目的产物。
2、 一种间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的工艺方法，其特征在于它包括 的步骤-1) 将磷化铝原料粉末置于的反应管底部，反应器内部安装分布板，装填玻璃棉，通 过法兰密封；通入CO2气体吹扫反应体系5 10min，调整C02的流量至2 3.5L/min; 蒸汽发生器通过电沙浴锅加热，温度保持150 20(TC; '2) 进气气源的C02将蒸汽发生器产生水蒸气带入反应管，实现气体C02与水蒸气 混合气体与磷化铝粉末的充分接触，进而发生定温条件下的气一固水解反应；生成气体 通过气体分离器冷却分离，收集从反应管顶部排出的磷化氢气体，反应器底部收集氢氧 化铝；3) 氢氧化铝用氨水、冰醋酸、水或乙醇洗涤，干燥，研磨，煅烧3-5h得到氧化铝^z: 口 广口B o
3、 根据权利要求2所述的工艺方法，其特征在于所述的沙浴设定温度为150 20(TC。
4、 根据权利要求2所述的工艺方法，其特征在于所述的C02的流量为2 3.5L/min。
5、 根据权利要求2所述的工艺方法，其特征在于所述的干燥为8(TC 120r温度 下干燥6 12h。
6、 根据权利要求2所述的工艺方法，其特征在于所述的水或乙醇洗涤的pH值是9-9.5
7、 根据权利要求2所述的工艺方法，其特征在于所述的煅烧温度为500 130(TC。
8、 一种权利要求1或2所述的工艺的专用装置，其特征在于它包括:进气气源、蒸 汽发生器、反应管、气体分离器与储气罐五部分组成；进气气源、蒸汽发生器、反应管、 气体分离器、储气罐和真空泵通过管道依次连接，并安装有压力表。
9、 根据权利要求8所述的装置，其特征在于所述的反应管为石英反应管。
10、 根据权利要求8所述的装置，其特征在于所述的蒸汽发生器用沙浴锅作为恒温 热源，气体分离器由气体分离器由氯化钙的冷阱组成，温度可控制在-4(TC。
全文摘要
本发明涉及一种间歇式流化床磷化铝水解法制备活性氧化铝的工艺和装置，将原料磷化铝粉末置于反应管底部，加热，将CO<sub>2</sub>流量调整至反应所需流量，通过CO<sub>2</sub>将水蒸气带入反应管，实现磷化铝水解的气-固反应模式，收集磷化氢气体和氢氧化铝，氢氧化铝经洗涤、干燥、研磨、煅烧后得到氧化铝。本发明可以克服已有技术的缺点，工艺过程简单、能耗低、原料成本低，制得的氧化铝性能优良，高热/水热稳定性好，易实现工程放大，反应无“三废”污染，符合循环经济要求。
文档编号C01F7/30GK101428836SQ20081015419
公开日2009年5月13日 申请日期2008年12月17日 优先权日2008年12月17日
发明者张钺伟, 沈美庆, 军 王, 端 翁 申请人:天津大学