超高纯纳米氧化铝绿色合成方法及产业化装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供了超高纯纳米氧化铝绿色合成方法，其步骤为：将高纯铝、异丙醇、催化剂、除铁剂、除硅剂注入到合成反应釜中，合成反应得到液态异丙醇铝；通过蒸发过滤获得液态超高纯异丙醇铝；将液态超高纯异丙醇铝缓慢注入水解陈化干燥罐，同时缓慢加入水解液进行水解反应得到水合氢氧化铝，再陈化干燥得到超高纯氢氧化铝粉；煅烧得到Al 2 O 3粉末；粉碎后计量包装；将前述步骤中产生的异丙醇尾气通过回收装置进行回收处理，得到的液态异丙醇作为所述第一个步骤中的异丙醇原料；本发明还提供了超高纯纳米氧化铝的绿色合成产业化装置，成本较低，无环境污染，可广泛应用于超高纯纳米氧化铝生产领域。
【专利说明】
超高纯纳米氧化错绿色合成方法及产业化装置
技术领域
[0001] 本发明设及无机超高纯纳米粉体制备技术领域，具体设及用纯度> 99.9%及W 上的高纯侣锭制备超高纯氧化侣粉体绿色合成方法及产业化装置。
【背景技术】
[0002] 超高纯纳米氧化侣不但具有普通氧化侣烙点高、耐火度高、高溫力学性能好、电气 绝缘性好、耐酸碱侵蚀性能强和硬度高的特性，还具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效 应和宏观量子隧道效应等许多纳米材料特有的性质，因此在很多领域被广泛运用。超高纯 纳米氧化侣的制备方法有很多种，目前气相法制备出的粉体特性好，但成本太高；醇侣溶 化一凝化法制备超局纯纳米氧化侣条件溫和，广品纯度局，粒度均匀，是目前制备超局纯纳 米氧化侣最有潜力的一种方法。但常规的醇侣溶胶一凝胶法直接W醇侣为原料，生产成本 也太高，且反应、蒸馈、分离等过程中都将产生大量的醇，直接排放将严重污染环境。如何降 低生产成本、减少生产过程中对环境的污染，实现超高纯纳米氧化侣粉体的绿色合成是纳 米氧化侣粉体能否进一步得到广泛应用的关键。目前学者们对超高纯纳米A12化的研究主要 集中在实验室制备上，对超高纯纳米氧化侣粉体工业化生产过程中的成本问题、环境问题、 产业化装置研究的较少。此外，超高纯纳米氧化侣粉体的形貌难W控制及团聚严重等问题 是目前限制超高纯纳米氧化侣粉体进一步广泛应用的技术难题。
【发明内容】
[0003] 为克服W上技术上的不足，在学习借鉴先人和同仁科研成果和有关专利的基础 上，本发明提出了一种成本较低，环境污染较小的超高纯纳米氧化侣绿色合成方法及产业 化装置。
[0004] 为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为:一种超高纯纳米氧化侣绿色合成 方法，其工艺步骤为:一种超高纯纳米氧化侣绿色合成方法，其工艺步骤为： (1) 合成工艺:将高纯侣屑和异丙醇，加入到由下部加热的反应蓋和上部冷凝器组成的 合成反应塔中，加入催化剂、除铁剂、除娃剂后加热，异丙醇与侣发生合成反应，生成气态异 丙醇侣；气态异丙醇侣进入冷凝器，经冷凝器冷却成液态异丙醇侣后，回流到所述反应蓋 中，运样不停地蒸发-冷凝-回流，完成合成反应，最终侣屑和异丙醇完全生成液态异丙醇 侣； (2) 蒸馈提纯工艺:将液态异丙醇侣注入蒸馈蓋中蒸发成异丙醇侣蒸汽，进入接料罐后 变成液态高纯异丙醇侣，然后将液态高纯异丙醇侣在160°C溫度下过纳米陶瓷膜过滤机，滤 除液态异丙醇侣中所含不溶元素态杂质，获得超高纯液态异丙醇侣； (3) 水解、陈化和干燥工艺:将超高纯异丙醇侣缓慢注入水解陈化干燥罐中，同时缓慢 注入高纯水和异丙醇组成的水解液，在水浴和揽拌条件下发生水解反应，得到超高纯纳米 水合氨氧化侣及异丙醇水溶液;然后，在水解陈化干燥罐中陈化，陈化后进行干燥，液态异 丙醇变成气态异丙醇，经冷凝后变成液态无水异丙醇排出，而超高纯纳米氨氧化侣W固态 粉末形式留在水解陈化干燥罐体内； (4) 般烧工艺:对超高纯纳米氨氧化侣粉末进行般烧，得到A1 2 0 3粉末； (5) 粉碎包装工艺:对A1 2 0 3粉末进行粉碎后计量包装； (6) 尾气处理工艺:将步骤（1)~(3)中产生的异丙醇尾气通过回收装置进行回收处理， 回收得到的液态异丙醇进行脱水后作为所述步骤(1)中的异丙醇原料。
[0005] 所述步骤(3)中，所述水解采用两步水解工艺： 第一步:将计量的液态高纯异丙醇侣缓慢放入水解陈化干燥罐中，同时在60°C水浴中 边揽拌边缓慢加入水解液，反应一段时间后，在20mmHg、6(TC减压蒸馈蒸出含水量小于0.2 的异丙醇，作为所述步骤(1)中合成工艺的异丙醇原料； 第二步:对第一步蒸馈所得的蒸馈产物中一次性加入水解液，反应陈化24小时后，在 20mmHg、9(rC减压蒸馈蒸出含水量大于10%的异丙醇，用于作为所述第一步中的水解反应的 水解液原料。
[0006] 所述步骤(1)中，所述高纯侣屑的纯度大于99.99%，所述催化剂为氯化隶或氯化侣 或异丙醇侣，所述除铁剂为酪献或PAN或二甲酪澄;所述除娃剂为酪献或铜系氧化物，所述 催化剂的添加量为侣：催化剂=1:0.01~0. 〇5mol，所述除铁剂的添加量为侣：除铁剂=500: Iwt，所述除娃剂的添加量为侣：除娃剂=100: Iwt，所述步骤（1)的反应蓋中的加热溫度为84 ~120°C ;所述步骤(1)中冷凝器的冷凝溫度为20~30°C。
[0007] 所述步骤(2)中所述蒸馈蓋内的真空度为1~20mmHg，溫度为160~198摄氏度;所述 纳米陶瓷膜过滤机用于过滤掉液态高纯异丙醇侣中所含不溶元素态化、SiXu杂质。
[000引所述步骤(3 )中，所述水解液中的高纯水为电阻率为15~18兆欧的高纯水，所述水 解液还包括水解助剂，水解液中高纯水、异丙醇和水解助剂的质量比为1:1~8:0.05~ 0.5;水解溫度为50~11(TC，水解时间为2~12h; 所述陈化结晶的陈化液由溶剂和陈化助剂组成，溶剂为水与C4 W下醇的混合液，所 述溶剂中醇含量为1~50%wt ;陈化助剂为醋酸锭、硝酸锭、醋酸、氨、碳酸锭、尿素、C6W下 水溶性有机碱中的一种或多种，陈化助剂在陈化液中浓度为0.1~30%wt ;氨氧化侣与陈 化液质量比为1:3~30;陈化溫度为25~100°C，陈化时间为0.5~7天； 所述干燥溫度为60~100°C，干燥时间2~12h ; 所述步骤(4)中，所述般烧的溫度为118(TC -1250°C，般烧时间为5-6小时。
[0009] 本发明还提出了一种超高纯纳米氧化侣绿色合成产业化装置，包括:合成反应系 统（I):用于进行合成反应，得到液态异丙醇侣;蒸馈提纯系统（Π ):用于对所述液态异丙醇 侣进行蒸馈提纯，得到超高纯液态异丙醇侣;水解干燥系统（虹）：用于进行水解、陈化和干 燥，得到超高纯氨氧化侣粉;般烧系统(IV):用于对超高纯纳米氨氧化侣粉末进行般烧，得 到A1 2 0 3粉末;破碎封装系统（V):用于对A1 2 0 3粉末进行粉碎后计量包装;异丙醇尾气 回收系统(VI):用于收集所述合成反应系统、蒸馈提纯系统和水解干燥系统中产生的异丙 醇尾气，并转化为液态异丙醇后传输给所述合成反应系统。
[0010] 所述合成反应系统（I)包括异丙醇储罐，异丙醇脱水装置，异丙醇计量罐和合成反 应塔;所述蒸馈提纯系统（Π )包括蒸馈蓋、接料罐、蒸馈真空累和纳米陶瓷膜过滤器;所述 水解干燥系统（ΙΠ )包括含水异丙醇计量罐、异丙醇侣计量罐、水解陈化干燥罐、无水异丙醇 储罐、含水异丙醇储罐和水解真空累。
[0011] 所述异丙醇尾气回收系统包括异丙醇尾气处理装置和异丙醇尾气引风机，所述异 丙醇尾气处理装置的进气口与所述合成反应塔的异丙醇尾气排放口、所述蒸馈真空累的尾 气排放口 W及所述水解真空累的尾气排放口连接，所述异丙醇尾气处理装置的出口与所述 异丙醇储罐相连;所述无水异丙醇储罐的出口与所述异丙醇计量罐的进口连接，所述含水 异丙醇储罐的出口与所述含水异丙醇储罐的进口连接。
[0012] 所述般烧系统(IV)包括电推板般烧炉和刚玉厘体;所述破碎封装系统（V)包括、 刚玉对漉破碎机、刚玉气流磨、袋式收尘器和真空包装机;所述合成反应塔由下部的加热反 应蓋和上部的冷凝器组成，所述加热反应蓋材质为耐酸不诱钢，所述冷凝器为玻璃列管冷 凝器。
[0013] 所述的一种超高纯纳米氧化侣绿色合成产业化装置，还包括:高纯水机组：用于为 所述水解干燥系统（虹）中的水解陈化干燥罐制备水解液中的高纯水；自控电热水器：用于 为所述水解陈化干燥罐提供加热源；自控电导热油炉：用于为所述合成反应塔和蒸馈蓋提 供加热源。
[0014] 本发明与现有技术相比具有W下有益效果： (1) 低成本廉价的侣锭为原料，合成异丙醇侣代替直接使用昂贵的异丙醇侣制备纳 米氧化侣，降低了生产成本;将反应、精馈、分离等过程中生产的大量醇，回收利用，节约原 料，进一步降低了生产成本 (2) 低环境负荷:水相、溶剂相、原料均不含有有毒物质;在工艺过程中采用了溶剂回收 技术，不产生有害气体，不排放有害液体，实现生产过程中废液的零排放，是一项绿色环保 的超高纯纳米氧化物生产技术。
[0015] 因此，本发明提出的超高纯纳米氧化侣绿色合成方法及产业化装置不仅可W提升 我国的纳米技术，缩短我国与日本、德国和美国等纳米材料行业发达国家在纳米氧化侣研 究和绿色合成技术上的差距，而且无 Ξ废污染，真正做到高纯纳米氧化侣制备的清洁生产， 是一项"绿色"的纳米材料生产技术。本发明的产品可供应国内外生产蓝宝石厂家，用于生 产LED晶片、LED灯具、高性能陶瓷等，不仅可W满足日益增长的国内外市场需要，还能促 进我国巧光材料、功能陶瓷、复合材料、湿敏性传感器、集成电路极板、节能灯及红外吸收材 料等相关产业的发展，具有重要的社会经济意义。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明提出的超高纯纳米氧化侣绿色合成方法的工艺流程图； 图2为本发明提出的超高纯纳米氧化侣制备工艺设备的模块示意图； 图3为本发明提出的超高纯纳米氧化侣制备工艺设备的连接示意图； 图3中：1-异丙醇储罐;2-异丙醇脱水装置;3-异丙醇计量罐;4-合成反应塔;5-蒸馈蓋； 6-接料罐;7-蒸馈真空累;8-水解陈化干燥罐;9-无水异丙醇储罐;10-含水异丙醇储罐;11- 水解真空累；12-电推板般烧炉；13-刚玉对漉破碎机；14-刚玉气流磨；15-袋式收尘器；16- 袋式收尘器引风机，17-高纯水机组；18-自控热水器；19-含水异丙醇计量罐;20-自控电导 热油炉；21-异丙醇尾气处理装置;22-异丙醇尾气引风机;23-异丙醇侣输送累；24-陶瓷膜 过滤器;25-异丙醇侣储罐;26-异丙醇侣输送累；27-异丙醇侣计量罐;28-真空包装机;29- 无油螺杆空气压缩机。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图和具体实施例对本发明再做描述，但本发明的
【发明内容】
不仅仅限定 于实施例中的内容。
[0018] 如图1所示，为本发明提出的超高纯纳米氧化侣绿色合成方法的工艺流程图，本发 明的制备工艺步骤为： (1)原料准备:按国标GB7814-87购进异丙醇，用异丙醇脱水装置2进行脱水处理，将 按国标GB8178-87购进的高纯侣锭（纯度99.99%及W上）加工成侣屑。自控电导热油 炉20添加满导热油，并开启加热系统。
[0019] (2)合成:称量187.4kg侣屑（纯度99.99%，反应过程损耗3% )，加入异丙 醇侣侣kg，异丙醇310.化g。加入到由下部加热反应蓋和上部冷凝器组成的合成反应塔4 中，加入催化剂、除铁剂、除娃剂后加热，溫度控制在84-120°C，异丙醇与侣发生合成反应， 生成气态异丙醇侣;气态异丙醇侣进入冷凝器，经冷凝器冷却成液态异丙醇侣后，回流到反 应蓋中，运样不停地蒸发-冷凝-回流，完成合成反应，最终侣屑和异丙醇完全生成液态异丙 醇侣;其化学反应方程式为： 2A1+6C 3 Η 7 0H = 2A1(C 3 Η 7 0) 3 +3H 2下 经过数小时反应，观察合成反应塔4下部的加热反应蓋内液体沸腾，加热反应蓋上部的 冷凝器放空管中分析有无氨气放出。经过一段时间的反应，视异丙醇的消耗，不断补加异丙 醇，加入量由异丙醇计量罐3记量。反应过程中一直是侣过量，靠添加异丙醇来控制反应速 度，当异丙醇累积加到1202kg时，银白色的侣屑几乎没有了，说明反应已经进入尾声。再多 加60kg异丙醇，使反应进行的更完全。所加入的异丙醇总计1260.2kg。用掉异丙醇 1202kg，余60kg。生成异丙醇侣6.67Kmol( 1362.35kg)。合成反应过程共生成10.OKmol 氨气。
[0020] 其中，所述催化剂可W为氯化隶或氯化侣或异丙醇侣，所述除铁剂可W为酪献或 PAN或二甲酪澄;所述除娃剂可W为酪献或铜系氧化物，所述催化剂的添加量为侣:催化剂 =1:0.01~0.05mol，所述除铁剂的添加量为A1:除铁剂=500:1 wt，所述除娃剂的添加量为 A1:除娃剂=100: Iwt，所述冷凝器的溫度为20~30°C。
[0021] (3)蒸馈:将1362.35kg液态异丙醇侣放入蒸馈蓋5中，加热蒸发异丙醇，溫度控 制在98~12(TC蒸出氧化侣凝胶中的异丙醇，然后通过蒸馈真空累7抽空蒸馈蓋5,当真空 度达到10mm Hg柱，溫度达到160-198°C，异丙醇侣溶胶开始升华，经冷凝成白色凝胶，放 入接料罐6。此过程异丙醇侣损耗1%，即进入接料罐6的液态异丙醇侣是1348kg， 6.60kmol。
[0022] 其中，所述蒸馈蓋5内的真空度为^20mmHg，溫度为160~198摄氏度。
[0023] (4)过滤:将接料罐6中的液态高纯异丙醇侣趁热（16(TC)过纳米陶瓷膜过滤机24， 滤除液态高纯异丙醇侣所含不溶元素态化、Si、Cu等杂质，获得超高纯异丙醇侣，此过程异 丙醇侣损耗1 %，即进入高纯异丙醇侣储罐25的超高纯液态异丙醇侣是1334.5kg。
[0024] (5)水解、陈化、干燥:将液态超高纯异丙醇侣通过异丙醇侣计量罐27称量好后缓 慢放入水解陈化干燥罐8中，缓慢注入高纯水、异丙醇、水解助剂组成的水解液，在水浴和揽 拌条件下发生水解反应，得到超高纯纳米氨氧化侣及异丙醇水溶液其反应方程式为： A1(C 抽 7〇) 3 +3出ο =A1(0H) 3+3C 3H 70H 水解采用两步水解法:第一步，将计量的液态高纯异丙醇侣缓慢放入水解陈化干燥罐8 中，同时在60°C水浴中边揽拌边缓慢加入一定量的水解液(超高纯液态异丙醇侣:高纯水=1 ~1.5)进行反应，水解液中：含高纯水12%，含异丙醇88%，高纯水为电阻率为15~18兆欧的高 纯水，可W由自来水经高纯水机组17后得到，反应4小时后，在20mmHg、60°C减压蒸馈蒸出含 水量小于0.2的异丙醇进入无水异丙醇储罐9，输送到异丙醇计量罐3，作为用于合成反应中 合成异丙醇侣的原料。
[0025]第二步，在第一步蒸馈所得的蒸馈产物中一次性加入一定量(超高纯液态异丙醇 侣：高纯水=1~1.5)的水解液，水解液中：含高纯水12%，含异丙醇88%及少量的水解助剂，反 应完成后，陈化24小时，在20mmHg、60°C减压蒸馈蒸出含水量12%的异丙醇进入含水异丙醇 计量罐10,输送到含水异丙醇储罐19,用于作为异丙醇侣的水解液中的异丙醇原料，蒸馈后 所得的产物为氨氧化侣。
[00%]此过程进入水解陈化干燥罐8中的异丙醇侣是1334.化g。水解陈化干燥罐8由自 控电热水器18进行加热。
[0027]每一步水解完成后，将水解陈化干燥罐8加热到80~99°C，液态异丙醇变成气态异 丙醇，被真空系统抽入冷凝系统，变成液态异丙醇排出，无水异丙醇用于异丙醇侣的原料， 含水异丙醇用于水解工段水解液;而超高纯纳米氨氧化侣W固态粉末形式留在水解干燥机 罐体内。
[002引其中，水解溫度可W为50~11(TC，水解时间为2~12h;水解液中高纯水、异丙醇 和水解助剂的质量可W比为1:1~8:0.05~0.5;所述陈化结晶的陈化液由溶剂和陈化 助剂组成，溶剂为水与C4 W下醇的混合液，所述溶剂中醇含量为1~50%wt ;陈化助剂为 醋酸锭、硝酸锭、醋酸、氨、碳酸锭、尿素、C6W下水溶性有机碱中的一种或多种，陈化助剂在 陈化液中浓度为0.1~30 %wt ;氨氧化侣与陈化液质量比为1:3~30 ;陈化溫度为25~ 100°C，陈化时间为0.5~7天，超高纯纳米氨氧化侣微晶干燥溫度为60~100°C，干燥时 间2~1化。
[0029] (6)般烧:将干燥的超高纯纳米氨氧化侣粉末装入刚玉相蜗中，在电推板害中般 烧，氨氧化侣粉末变为A1 2 〇3粉末，其反应方程式为： 2AK0H) 3= A1 2〇 3 +3H 2〇 如果要生产丫-Ab化，般烧溫度为800-950°C，如果要生产a-Ab化般烧溫度达到 1150-1300°Ce6.60Kmol 的 A1(0H)3般烧得 3.3Kmol 的Al2〇3即 336.4化邑，年生产日为 300天，年产量为100.938吨。
[0030] 其中，要生产a-Ab化，般烧的溫度为优选为1180°C -1250°C，般烧时间为5~6 小时。
[0031] (7)粉碎，称量，包装:般烧后的丫-氧化侣或者α-氧化侣通过刚玉对漉破碎机 13和刚玉气流磨14粉碎，按粒度分级，通过袋式收尘器15和真空包装机28称量包装入库。运 样完成一个生产循环，该循环可W周而复始的进行下去。
[0032] (8)异丙醇尾气回收:为减少环境污染，降低生产成本，通过与异丙醇尾气引风机 22连接的异丙醇尾气处理装置21回收合成反应塔4、与接料罐6连接的蒸馈真空累7和与水 解陈化干燥罐8连接的水解真空累11排出的异丙醇尾气，并进行处理后得到液态异丙醇，进 入异丙醇储罐1，经异丙醇脱水装置2后进入异丙醇计量罐3,作为合成反应的异丙醇原料， 使尾气达标排放。异丙醇尾气处理装置21可W为异丙醇尾气活性炭纤维回收装置。
[0033] (9)最后对产品A1 2 0 3粉体进行检验:采用ICP-0ES，即等离子原子发射光谱 仪，对产品进行杂质元素分析，经国内权威检测机构长期检测，结果表明杂质元素 Fe< 3ppm、Si<2ppm、Ca<lppm、Na<lppm、Mg < lppm、Cr < lppm，Al 2 0 3 含量> 99.999%，达到超高纯标准。
[0034] 下表1为本发明提供的一种超高纯纳米氧化侣绿色合成产业化装置中设及装备数 量与产业化生产量之间的关系表。从表中可W看出，本发明提出的产业化装置，可W根据生 产量增加对应设备的数量，可扩展性强。
[0035] 表1超高纯纳米氧化侣产业化装置一览表
如图2和图3所示，为本发明提出的超高纯纳米氧化侣制备的产业化装置的连接示意 图。本发明的产业化装置主要由合成反应系统I、蒸馈提纯系统Π 、水解干燥系统m、般烧系 统IV、粉碎系统V、异丙醇尾气回收系统VI;其中，合成反应系统I用于进行合成反应，得到 液态异丙醇侣；蒸馈提纯系统Π 用于对所述液态异丙醇侣进行蒸馈提纯，得到超高纯液态 异丙醇侣;水解干燥系统虹：用于进行水解、陈化和干燥，得到超高纯氨氧化侣粉;般烧系统 IV:用于对超高纯纳米氨氧化侣粉末进行般烧，得到A1 2 0 3粉末;破碎封装系统V:用于对 A1 2 0 3粉末进行粉碎后计量包装;异丙醇尾气回收系统VI:用于收集所述合成反应系统、 蒸馈提纯系统和水解干燥系统中产生的异丙醇尾气，并转化为液态异丙醇后传输给所述合 成反应系统I作为合成反应的异丙醇原料。
[0036] 其中，所述合成反应系统I包括异丙醇储罐1，异丙醇脱水装置2,异丙醇计量罐3和 合成反应塔4，所述蒸馈提纯系统π包括蒸馈蓋5、接料罐6、蒸馈真空累7和纳米陶瓷膜过滤 器24;所述水解干燥系统虹包括含水异丙醇计量罐19、异丙醇侣计量罐27、水解陈化干燥罐 8，无水异丙醇储罐9，含水异丙醇储罐10和水解真空累11。
[0037] 其中，所述异丙醇尾气回收系统VI包括异丙醇尾气处理装置21和异丙醇尾气引风 机22,所述异丙醇尾气处理装置21的进气口与所述合成反应塔4的异丙醇尾气排放口、所述 蒸馈真空累7的尾气排放口 W及所述水解真空累11的尾气排放口连接，所述异丙醇尾气处 理装置的出口与所述异丙醇储罐1相连;所述无水异丙醇储罐9的出口与所述异丙醇计量罐 4的进口连接，所述含水异丙醇储罐10的出口与所述含水异丙醇储罐19的进口连接。其中， 异丙醇尾气处理装置21可W为异丙醇尾气活性碳纤维回收装置。
[0038] 其中，所述般烧系统IV包括电推板般烧炉12和刚玉厘体;所述破碎封装系统VI包 括刚玉对漉破碎机13、刚玉气流磨14、袋式收尘器15和真空包装机28,所述合成反应塔4由 下部的加热反应蓋和上部的冷凝器组成，所述加热反应蓋材质为耐酸不诱钢，所述冷凝器 为玻璃列管冷凝器。
[0039] 其中，所述的一种超高纯纳米氧化侣绿色合成产业化装置，还包括：高纯水机组 17、自控电热水器（18)和自控电导热油炉20,高纯水机组17用于为所述水解干燥系统制备 水解液中的高纯水；自控电热水器18用于为所述水解干燥罐提供加热源；自控电导热油炉 20用于为所述合成反应塔4和蒸馈蓋5提供加热源。
[0040] 上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施 例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可W在不脱离本发明宗旨的前提下作 出各种变化。
【主权项】
1. 一种超高纯纳米氧化错绿色合成方法，其特征在于，其工艺步骤为： (1) 合成工艺:将高纯铝肩和异丙醇，加入到由下部加热的反应釜和上部冷凝器组成的 合成反应塔中，加入催化剂、除铁剂、除硅剂后加热，异丙醇与铝发生合成反应，生成气态异 丙醇铝；气态异丙醇铝进入冷凝器，经冷凝器冷却成液态异丙醇铝后，回流到所述反应釜 中，这样不停地蒸发-冷凝-回流，完成合成反应，最终铝肩和异丙醇完全生成液态异丙醇 错； (2) 蒸馏提纯工艺:将液态异丙醇铝注入蒸馏釜中蒸发成异丙醇铝蒸汽，进入接料罐后 变成液态高纯异丙醇铝，然后将液态高纯异丙醇铝在160 °C温度下过纳米陶瓷膜过滤机，滤 除液态异丙醇铝中所含不溶元素态杂质，获得超高纯液态异丙醇铝； (3) 水解、陈化和干燥工艺:将超高纯异丙醇铝缓慢注入水解陈化干燥罐中，同时缓慢 注入高纯水和异丙醇组成的水解液，在水浴和搅拌条件下发生水解反应，得到超高纯纳米 水合氢氧化铝及异丙醇水溶液;然后，在水解陈化干燥罐中陈化，陈化后进行干燥，液态异 丙醇变成气态异丙醇，经冷凝后变成液态无水异丙醇排出，而超高纯纳米氢氧化铝以固态 粉末形式留在水解陈化干燥罐体内； (4) 煅烧工艺:对超高纯纳米氢氧化铝粉末进行煅烧，得到Al 2 O 3粉末； (5) 粉碎包装工艺:对Al 2 O 3粉末进行粉碎后计量包装； (6) 尾气处理工艺:将步骤（1)~（3)中产生的异丙醇尾气通过回收装置进行回收处理， 回收得到的液态异丙醇进行脱水后作为所述步骤(1)中的异丙醇原料。2. 根据权利要求1所述的一种超高纯纳米氧化铝绿色合成方法，其特征在于，所述步骤 (3)中，所述水解采用两步水解工艺： 第一步:将计量的液态高纯异丙醇铝缓慢放入水解陈化干燥罐中，同时在60°C水浴中 边搅拌边缓慢加入水解液，反应一段时间后，在20mmHg、60 °C减压蒸馏蒸出含水量小于0.2 的异丙醇，作为所述步骤(1)中合成工艺的异丙醇原料； 第二步：对第一步蒸馏所得的蒸馏产物中一次性加入水解液，反应陈化24小时后，在 20mmHg、90°C减压蒸馏蒸出含水量大于10%的异丙醇，用于作为所述第一步中的水解反应的 水解液原料。3. 根据权利要求1所述的一种超高纯纳米氧化铝绿色合成方法，其特征在于，所述步骤 (1)中，所述高纯铝肩的纯度大于99.99%，所述催化剂为氯化汞或氯化铝或异丙醇铝，所述 除铁剂为酚酞或PAN或二甲酚橙;所述除硅剂为酚酞或镧系氧化物，所述催化剂的添加量为 铝:催化剂=1: 〇. 〇 1~〇. 〇5mol，所述除铁剂的添加量为铝：除铁剂=500: Iwt，所述除硅剂的 添加量为铝：除硅剂=100: lwt，所述步骤（1)的反应釜中的加热温度为84~120°C;所述步骤 (1) 中冷凝器的冷凝温度为20~30°C。4. 根据权利要求1所述的一种超高纯纳米氧化铝绿色合成方法，其特征在于，所述步骤 (2) 中所述蒸馏釜内的真空度为1~20mmHg，温度为160~198摄氏度;所述纳米陶瓷膜过滤机 用于过滤掉液态高纯异丙醇铝中所含不溶元素态Fe、Si、Cu杂质。5. 根据权利要求1所述的一种超高纯纳米氧化铝绿色合成方法，其特征在于，所述步骤 (3) 中，所述水解液中的高纯水为电阻率为15~18兆欧的高纯水，所述水解液还包括水解助 剂，水解液中高纯水、异丙醇和水解助剂的质量比为1:1~8:0.05~0.5;水解温度为50 ~110°C，水解时间为2~12h; 所述陈化结晶的陈化液由溶剂和陈化助剂组成，溶剂为水与C4以下醇的混合液，所 述溶剂中醇含量为1~50%wt ;陈化助剂为醋酸铵、硝酸铵、醋酸、氨、碳酸铵、尿素、C6以下 水溶性有机碱中的一种或多种，陈化助剂在陈化液中浓度为0.1~30%Wt ;氢氧化铝与陈 化液质量比为1:3~30;陈化温度为25~100 °C，陈化时间为0.5~7天； 所述干燥温度为60~100 °C，干燥时间2~12h ; 所述步骤(4)中，所述煅烧的温度为1180°C -1250°C，煅烧时间为5-6小时。6. -种超高纯纳米氧化铝绿色合成产业化装置，其特征在于，包括： 合成反应系统（I):用于进行合成反应，得到液态异丙醇铝； 蒸馏提纯系统（Π ):用于对所述液态异丙醇铝进行蒸馏提纯，得到超高纯液态异丙醇 错； 水解干燥系统On):用于进行水解、陈化和干燥，得到超高纯氢氧化铝粉； 煅烧系统(IV):用于对超高纯纳米氢氧化铝粉末进行煅烧，得到Al 2 O 3粉末； 破碎封装系统（V):用于对Al 2 O 3粉末进行粉碎后计量包装； 异丙醇尾气回收系统（VI):用于收集所述合成反应系统、蒸馏提纯系统和水解干燥系 统中产生的异丙醇尾气，并转化为液态异丙醇后传输给所述合成反应系统。7. 根据权利要求6所述的一种超高纯纳米氧化铝绿色合成产业化装置，其特征在于，所 述合成反应系统（I)包括异丙醇储罐（1)，异丙醇脱水装置(2)，异丙醇计量罐(3)和合成反 应塔(4)， 所述蒸馏提纯系统（Π )包括蒸馏釜(5)、接料罐(6)、蒸馏真空栗(7)和纳米陶瓷膜过滤 器(24); 所述水解干燥系统（ΙΠ )包括含水异丙醇计量罐（19)、异丙醇铝计量罐(27)、水解陈化 干燥罐(8)、无水异丙醇储罐(9)、含水异丙醇储罐(10)和水解真空栗(11)。8. 根据权利要求7所述的一种超高纯纳米氧化铝绿色合成产业化装置，其特征在于，所 述异丙醇尾气回收系统包括异丙醇尾气处理装置(21)和异丙醇尾气引风机(22)，所述异丙 醇尾气处理装置(21)的进气口与所述合成反应塔(4)的异丙醇尾气排放口、所述蒸馏真空 栗(7)的尾气排放口以及所述水解真空栗（11)的尾气排放口连接，所述异丙醇尾气处理装 置的出口与所述异丙醇储罐(1)相连； 所述无水异丙醇储罐(9)的出口与所述异丙醇计量罐(4)的进口连接，所述含水异丙醇 储罐(10 )的出口与所述含水异丙醇储罐(19 )的进口连接。9. 根据权利要求7所述的一种超高纯纳米氧化铝绿色合成产业化装置，其特征在于，所 述煅烧系统包括电推板煅烧炉（12)和刚玉匣体； 所述破碎封装系统包括、刚玉对辊破碎机（13)、刚玉气流磨（14)、袋式收尘器（15)和真 空包装机(28); 所述合成反应塔(4)由下部的加热反应釜和上部的冷凝器组成，所述加热反应釜材质 为耐酸不锈钢，所述冷凝器为玻璃列管冷凝器。10. 根据权利要求7所述的一种超高纯纳米氧化铝绿色合成产业化装置，其特征在于， 还包括： 高纯水机组（17):用于为所述水解干燥系统（m)中的水解陈化干燥罐(8)制备水解液 中的高纯水； 自控电热水器(18):用于为所述水解陈化干燥罐(8)提供加热源； 自控电导热油炉(20):用于为所述合成反应塔(4)和蒸馏釜(5)提供加热源。
【文档编号】C01F7/42GK105948090SQ201610410951
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】袁伟昊, 袁树来
【申请人】袁伟昊