拟薄水铝石的生产装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种拟薄水侣石的生产装置及方法，尤其是一种碳化法生产拟薄水侣 石的装置及方法。
【背景技术】
[0002] 氧化侣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侣和Ξ水氧化侣的比表面积低、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。拟薄水侣石具有高比表面积、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，需要将一水氧化侣或Ξ水氧化侣转化为拟薄水侣石。拟薄水侣石结晶 度低，含水量高于薄水侣石，常W胶态存在。目前，拟薄水侣石的生产方法主要包括醇侣水 解法、酸法和碱法（碳化法）。
[0003] 醇侣水解法生产拟薄水侣石的主要步骤是将金属侣在催化剂存在下与高级醇反 应生成醇侣。醇侣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，造成拟薄水侣石价格过高。酸法是W硫酸侣、硝酸侣、氯化侣等侣盐为原料，与氨氧化 钢、碳酸钢、氨水等可溶性碱进行中和反应制备拟薄水侣石，制备步骤包括成胶、老化、洗涂 干燥等。酸法的主要缺点是生产拟薄水侣石的成本较高。我国主要采用碳化法生产拟薄水 侣石。同济大学化学系、上海石油化工研究院、溫州精晶氧化侣有限公司等单位对碱法制拟 薄水侣石进行了深度开发。碱法的基本工艺步骤包括胶化、老化、分离和洗涂、干燥等。在 碳化法成胶过程中，存在化0H和C〇2快速中和反应，NaAlO2与C02中和反应、NaAlO2自发水 解反应、C〇2与生成的氨氧化侣（水合氧化侣）及化2CO3复合反应，具体反应方程式如下：
[0004] 2化0H+C02=化2〔〇3+&〇 (1)
[0005] 2NaAl〇2+C〇2+3H2〇 = 2A1(0H)3+化 2〔〇3 似
[0006]NaAl〇2巧&0=Al(0H)3+Na0H0)
[0007]Na2C〇3+C〇2+2Al(OH)3= 2NaAl(CO3) (OH)2+H2O (4)
[0008] 反应（2)生成的氨氧化侣在适宜条件下转化为拟薄水侣石，而反应（3)生成的氨 氧化侣则转化为Ξ水侣石，且反应（2)和反应（3)为平行反应。因此，碳化法的产物中拟薄 水侣石或Ξ水侣石含量取决于反应（2)和反应（3)的速率和反应程度。
[0009] 碳化法制备拟薄水侣石可W依托烧结法生产氧化侣工艺，利用中间产物NaAl〇2溶 液和C〇2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 侣生产流程再利用，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。
[0010] 中国专利文献CN1091428C公开了一种拟薄水侣石的制备方法：将偏侣酸钢或侣 酸钢溶液和含二氧化碳的气体接触，W间歇或连续的方式成胶，老化得到的氨氧化侣，分离 出固体产物，洗涂并干燥；所述成胶的终点抑值或过程抑值控制在6~9. 5的范围内，成 胶反应的时间或停留时间少于40分钟，成胶反应的溫度10~100°C，成胶反应结束后迅速 加入碱性物质，使浆液的抑值上升至9. 5W上或迅速进行固液分离并洗涂。中国专利文献 CN103449484A公开了一种连续生产拟薄水侣石的方法：将偏侣酸钢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，使偏侣酸钢溶液形成强劲的液流与二氧 化碳气体进行充分混合；控制混合气体和偏侣酸钢溶液的流量，使反应生成的料浆溫度为 25~55°C，抑值为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，得到拟薄水侣石。上述方法采用向反应装置内直接通入C〇2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0)2吸收率低，生产 能力小；反应时间长，产品质量波动大；生产设备易结瘤，运行周期短；较难实现连续化生 产。
[0011] 中国专利文献CN2264173A公开了用于制备氨氧化侣的新型反应器，该反应器W气体鼓泡取代机械揽拌，在反应器的塔体和塔底连接处装有气体分布板，气体分布板的开 孔区直径等于塔体的直径。中国专利文献CN2616525A公开了用于制备氨氧化侣的新型反 应器，对上述反应器进行了改进，增加了气体二次分布的气体分布板，提高了气体利用率和 反应器的揽拌效率。中国专利文献CN104667850A公开了一种拟薄水侣石的反应器，包括反 应器筒体，其中反应器筒体内设有隔板将反应器内腔沿轴向分成两个区域，隔板设在中屯、 轴上，隔板随中屯、轴转动而旋转；在每个区域中，在相应反应器筒体下部设有进料口，在相 应反应器筒体外侧设有至少一条物料循环管线，循环物料出口在上部，循环物料入口在底 部，在相应反应器筒体上部设有溢流口，其位置高于循环物料出口。但是上述反应器仍然很 难实现产品质量稳定、并可W连续化生产。
[0012] 因此，迫切需要一种拟薄水侣石的生产装置及方法，其产品质量稳定，可W实现连 续化生产。
【发明内容】
[0013]本发明的目的在于提供一种拟薄水侣石的生产装置及方法，其可W生产出质量稳 定的拟薄水侣石。本发明进一步的目的在于提供一种拟薄水侣石的生产装置及方法，其可 W实现连续化生产。
[0014]本申请的发明人进行了锐意研究，发现如下技术方案可W实现上述目的。
[0015]本发明提供一种拟薄水侣石的生产装置，包括成胶装置，所述成胶装置包括偏侣 酸盐供给单元、二氧化碳供给单元，无机膜反应器；
[0016]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所述的壳 体的内部，并与所述的壳体密封连接；所述的壳体和无机膜组件之间形成腔体；所述的壳 体上设置有液相入口和反应产物出口；所述的无机膜组件上设置有气相入口；
[0017]所述的偏侣酸盐供给单元与所述的壳体的液相入口连接，用于向所述的无机膜反 应器的腔体供给偏侣酸盐溶液；
[001引所述的二氧化碳供给单元与所述的无机膜组件的气相入口连接，用于向所述的无 机膜反应器的无机膜组件供给二氧化碳气体；
[0019]所述的无机膜组件用于容纳二氧化碳气体，并将所述的二氧化碳气体扩散至所述 的腔体的偏侣酸盐溶液中；
[0020] 所述的腔体用于容纳偏侣酸盐溶液和二氧化碳气体，并使得偏侣酸盐溶液和二氧 化碳气体发生反应W形成反应产物。
[0021] 根据本发明所述的生产装置，优选地，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。
[0022] 根据本发明所述的生产装置，优选地，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，所述基体的材质包括多孔玻 璃、烧结金属或陶瓷。
[0023] 根据本发明所述的生产装置，优选地，所述的无机膜为管状的陶瓷膜。
[0024] 根据本发明所述的生产装置，优选地，所述的生产装置还包括：
[0025] 计量输送单元，其设置在所述的偏侣酸盐供给单元与所述的壳体的液相入口之间 的管线上，用于可控地向所述的无机膜反应器3的腔体33供给偏侣酸盐溶液；和
[0026] 流量控制单元，其设置在所述的二氧化碳供给单元与所述的无机膜组件的气相入 口之间的管线上，用于可控地向所述的无机膜反应器的无机膜组件供给二氧化碳气体。
[0027] 根据本发明所