本实用新型涉及一种轻金属材料的合成装置，特别是一种三氢化铝的合成装置，属于轻金属材料制备技术领域。
背景技术：
从提高能量的效果来看，在炸药中添加高能的添加剂对于能量的提高幅度远高于其它方法。目前应用最广泛的是在炸药中加入高热值的金属Al粉末。众所周知，武器无限追求炸药的高能量，故采用AlH3、B、BeH2等高能物质代替铝粉逐渐受到研究者的关注和研究。由于AlH3的高含氢量、高燃烧热、无毒等特性，它可以应用在高能燃料领域。经热化学计算表明用AlH3来取代铝可以产生更低的火焰温度和更高的产气量，可以提供比铝燃料更高的比冲。其中，AlH3由两种强还原性原子结合组成，在其燃烧过程中产生H2，H2可以促进氧化剂快速燃烧生成Al2O3和H2O并放出大量热能。因此，三氢化铝(AlH3)由于燃烧热高、成气性好、无毒等优点可有希望成为一种新型的炸药高能添加剂。但是我国的三氢化铝生产规模大都尚处在实验室研究，规模小远不能满足市场需求，且生产状态存在技术落后、工艺复杂和生产能力低的特点。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于，提供一种三氢化铝的合成装置，操作简单、反应条件温和易于控制、成本低、产品质量高，且产率达到90％以上。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：
三氢化铝的合成装置包括三氯化铝配制釜、预反应釜、预反应中间罐、反应釜、第一乙醚计量罐、第二乙醚计量罐和第一甲苯计量罐，所述第一乙醚计量罐、三氯化铝配制釜、预反应釜、预反应中间罐和反应釜经管路顺次连接，所述第二乙醚计量罐和第一甲苯计量罐均经管路连接于预反应釜，所述三氯化铝配制釜、预反应釜和反应釜的顶部均开设有物料进口，便于投放相应的物料。
前述的三氢化铝的合成装置还包括第三乙醚计量罐和催化剂配制釜，所述催化剂配制釜的一端经管路连接有第三乙醚计量罐，所述催化剂配制釜的另一端经管路连接有反应釜，所述催化剂配制釜的顶部也开设有物料进口。通过催化剂的配置能够得到高纯度的三氢化铝。
前述的三氢化铝的合成装置还包括第二甲苯计量罐，所述第二甲苯计量罐经管路连接有反应釜，第二甲苯计量罐的设置能够合理控制甲苯的投放量。
前述的三氢化铝的合成装置还包括第一过滤器，所述第一过滤器的一端经管路连接有预反应釜，所述第一过滤器的另一端经管路连接有预反应中间罐。第一过滤器的设置能够提高产品的纯度。
前述的三氢化铝的合成装置还包括第二过滤器，所述第二过滤器的一端经管路连接有催化剂配制釜，所述第二过滤器的另一端经管路连接有反应釜，通过第二过滤器的设置进一步提高产品的纯度。
前述的三氢化铝的合成装置，所述三氯化铝配制釜、预反应釜、反应釜和催化剂配制釜的内部均安装有搅拌装置，通过搅拌装置的搅拌，进一步提高反应速度，缩短反应时间。
与现有技术相比，本实用新型的有益之处在于：通过本实用新型合成的三氢化铝，产率达到90％以上，本实用新型还设置了催化剂配制釜，采用本合成装置所得晶体粒径较大，能够满足大粒径产品的需求；本装置合成三氢化铝成本低，反应时间较短，产品质量高，能耗低，对设备要求低，操作简单，反应条件易于控制，有利于工业化生产。
附图说明
图1是本实用新型的连接关系示意图。
附图标记的含义：1-三氯化铝配制釜，2-预反应釜，3-预反应中间罐，4-反应釜，5-第一乙醚计量罐，6-第二乙醚计量罐，7-第三乙醚计量罐，8-第一甲苯计量罐，9-第二甲苯计量罐，10-第一过滤器，11-第二过滤器，12-催化剂配制釜。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。
具体实施方式
本实用新型的实施例1：如图1所示，三氢化铝的合成装置包括三氯化铝配制釜1、预反应釜2、预反应中间罐3、反应釜4、第一乙醚计量罐5、第二乙醚计量罐6和第一甲苯计量罐8，所述第一乙醚计量罐5、三氯化铝配制釜1、预反应釜2、预反应中间罐3和反应釜4经管路顺次连接，所述第二乙醚计量罐6和第一甲苯计量罐8均经管路连接于预反应釜2，所述三氯化铝配制釜1、预反应釜2和反应釜4的顶部均开设有物料进口，便于投放相应的物料。三氢化铝的合成装置还包括第三乙醚计量罐7和催化剂配制釜12，所述催化剂配制釜12的一端经管路连接有第三乙醚计量罐7，所述催化剂配制釜12的另一端经管路连接有反应釜4，所述催化剂配制釜12的顶部也开设有物料进口。通过催化剂的配置能够得到高纯度的三氢化铝。所述三氯化铝配制釜1、预反应釜2、反应釜4和催化剂配制釜12的内部均安装有搅拌装置，通过搅拌装置的搅拌，进一步提高反应速度，缩短反应时间。
实施例2：如图1所示，三氢化铝的合成装置包括三氯化铝配制釜1、预反应釜2、预反应中间罐3、反应釜4、第一乙醚计量罐5、第二乙醚计量罐6和第一甲苯计量罐8，所述第一乙醚计量罐5、三氯化铝配制釜1、预反应釜2、预反应中间罐3和反应釜4经管路顺次连接，所述第二乙醚计量罐6和第一甲苯计量罐8均经管路连接于预反应釜2，所述三氯化铝配制釜1、预反应釜2和反应釜4的顶部均开设有物料进口，便于投放相应的物料。三氢化铝的合成装置还包括第二甲苯计量罐9，所述第二甲苯计量罐9经管路连接有反应釜4，第二甲苯计量罐9的设置能够合理控制甲苯的投放量。
实施例3：如图1所示，三氢化铝的合成装置包括三氯化铝配制釜1、预反应釜2、预反应中间罐3、反应釜4、第一乙醚计量罐5、第二乙醚计量罐6和第一甲苯计量罐8，所述第一乙醚计量罐5、三氯化铝配制釜1、预反应釜2、预反应中间罐3和反应釜4经管路顺次连接，所述第二乙醚计量罐6和第一甲苯计量罐8均经管路连接于预反应釜2，所述三氯化铝配制釜1、预反应釜2和反应釜4的顶部均开设有物料进口，便于投放相应的物料。三氢化铝的合成装置还包括第一过滤器10，所述第一过滤器10的一端经管路连接有预反应釜2，所述第一过滤器10的另一端经管路连接有预反应中间罐3。第一过滤器10的设置能够提高产品的纯度。具体的，第一过滤器10为G5过滤器。
实施例4：如图1所示，三氢化铝的合成装置包括三氯化铝配制釜1、预反应釜2、预反应中间罐3、反应釜4、第一乙醚计量罐5、第二乙醚计量罐6和第一甲苯计量罐8，所述第一乙醚计量罐5、三氯化铝配制釜1、预反应釜2、预反应中间罐3和反应釜4经管路顺次连接，所述第二乙醚计量罐6和第一甲苯计量罐8均经管路连接于预反应釜2，所述三氯化铝配制釜1、预反应釜2和反应釜4的顶部均开设有物料进口，便于投放相应的物料。三氢化铝的合成装置还包括第二过滤器11，所述第二过滤器11的一端经管路连接有催化剂配制釜12，所述第二过滤器11的另一端经管路连接有反应釜4，通过第二过滤器11的设置进一步提高产品的纯度。具体的，第二过滤器11为G5过滤器。
实施例5：如图1所示，通过三氢化铝的合成装置制备三氢化铝，可以包括以下步骤：(1)无水AlCl3和乙醚混合溶液的配制；(2)LiAlH4和无水AlCl3混合溶液的配制；(3)催化剂的配制；(4)三氢化铝的制备。
具体的步骤如下：
工业乙醚通过精制得到无水乙醚，分别放入第一乙醚计量罐5、第二乙醚计量罐6和第三乙醚计量罐7中备用；精制后的甲苯分别放入第一甲苯计量罐8和第二甲苯计量罐9中备用；
(1)无水AlCl3和乙醚混合溶液的配制
取40～70g无水AlCl3经物料进口投入三氯化铝配制釜1中，在冰盐浴条件下通过第一乙醚计量罐5缓慢滴加180～270mL精制无水乙醚，滴加完毕后通过三氯化铝配制釜1内的搅拌装置搅拌至AlCl3完全溶解；
(2)LiAlH4和无水AlCl3混合溶液的配制
通过第二乙醚计量罐6释放1500～2200mL精制无水乙醚进入预反应釜2中，同时通过物料进口向预反应釜2中投入40～80g精制氢化铝锂，通过预反应釜2内部的搅拌装置搅拌2～10min后，边搅拌边缓慢滴加200～400mL三氯化铝配制釜1中所得无水AlCl3和乙醚混合溶液，滴加完毕后继续搅拌5～12min，随后通过第一甲苯计量罐8加入1500～2200mL精制甲苯，搅拌1～5min，沉化，LiAlH4和无水AlCl3混合溶液通过第一过滤器10过滤，流入预反应中间罐3中备用；
(3)催化剂的配制
通过第三乙醚计量罐7释放200～400mL无水乙醚进入催化剂配制釜12中，分别称取催化剂LiBH4和LiAlH4经物料进口投入催化剂配制釜12中，与其中的无水乙醚混合搅拌至完全溶解，备用；
(4)三氢化铝的制备
通过第二甲苯计量罐9释放2000～3000mL精制甲苯置于反应釜4中，将反应釜4进行抽真空、通入惰性气体的操作，除去反应釜4中的氧气，重复该操作三次后，加入200～400mL催化剂配制釜12中所得催化剂，在回流状态下搅拌升温，温度控制在75℃～94℃，随后开始蒸馏，并缓慢滴加2600～3200mL预反应中间罐3中的LiAlH4和无水AlCl3混合溶液，滴加完毕后，再进行升温回流10min，随后继续蒸馏，温度控制在94℃～107℃并回流5～10min，缓慢降至室温，静置分层，弃去上清液，再通过第二甲苯计量罐9释放精制甲苯反复洗涤，至无明显漂浮物为止，随后在真空度为280～470mmHg和40～60℃下干燥3～6h得到三氢化铝。
实施例6：如图1所示，通过三氢化铝的合成装置制备三氢化铝，也可以包括以下步骤：(1)无水AlCl3和乙醚混合溶液的配制；(2)LiAlH4和无水AlCl3混合溶液的配制；(3)三氢化铝的制备。
具体的步骤如下：
工业乙醚通过精制得到无水乙醚，分别放入第一乙醚计量罐5、第二乙醚计量罐6和第三乙醚计量罐7中备用；精制后的甲苯分别放入第一甲苯计量罐8和第二甲苯计量罐9中备用；
(1)无水AlCl3和乙醚混合溶液的配制
取40～70g无水AlCl3经物料进口投入三氯化铝配制釜1中，在冰盐浴条件下通过第一乙醚计量罐5缓慢滴加180～270mL精制无水乙醚，滴加完毕后通过三氯化铝配制釜1内的搅拌装置搅拌至AlCl3完全溶解；
(2)LiAlH4和无水AlCl3混合溶液的配制
通过第二乙醚计量罐6释放1500～2200mL精制无水乙醚进入预反应釜2中，同时通过物料进口向预反应釜2中投入40～80g精制氢化铝锂，通过预反应釜2内部的搅拌装置搅拌2～10min后，边搅拌边缓慢滴加200～400mL三氯化铝配制釜1中所得无水AlCl3和乙醚混合溶液，滴加完毕后继续搅拌5～12min，随后通过第一甲苯计量罐8加入1500～2200mL精制甲苯，搅拌1～5min，沉化，LiAlH4和无水AlCl3混合溶液通过第一过滤器10过滤，流入预反应中间罐3中备用；
(3)三氢化铝的制备
通过第二甲苯计量罐9释放2000～3000mL精制甲苯置于反应釜4中，将反应釜4进行抽真空、通入惰性气体的操作，除去反应釜4中的氧气，重复该操作三次后，缓慢滴加2600～3200mL预反应中间罐3中的LiAlH4和无水AlCl3混合溶液，滴加完毕后，再进行升温回流10min，随后继续蒸馏，温度控制在94℃～107℃，再次滴加400～600mL预反应中间罐3中的LiAlH4和无水AlCl3混合溶液，滴加完毕后，缓慢升温至97℃～107℃并回流5～10min，缓慢降至室温，静置分层，弃去上清液，再通过第二甲苯计量罐9释放精制甲苯反复洗涤，至无明显漂浮物为止，随后在真空度为280～470mmHg和40～60℃下干燥3～6h得到三氢化铝。