一种制备氢氧化铝的反应器的制作方法

本实用新型涉及化工领域，更具体地说涉及一种制备氢氧化铝的反应器。

背景技术：

γ- Al₂O₃通常由拟薄水铝石在高温下焙烧而得。生产的γ- Al₂O₃前身物拟薄水铝石（PB）的方法有多种，总体上分为中和法和醇铝水解法，中和法如NaAlO₂ -HNO₃法、NaAlO₂ – Al₂(SO₄)₃法及AlCl₃-NaOH (NH₃ .H₂O)法等，它们都是酸类和碱类二类液体的并流中和反应。按反应过程中的pH值变化情况，可分为pH值摆动法和pH值恒值法。采用偏铝酸钠溶液和二氧化碳（碳化法）反应生成拟薄铝石的方法，可以看作是采用二氧化碳作为酸源的中和法，碳化法生产拟薄铝石因原料来源方便、生产过程“绿色环保”、成本低廉而得到广泛应用。

CN104667850A公开了一种反应器及其拟薄水铝石的制备方法。该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，隔板设在中心轴上，隔板随中心轴转动而旋转；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。采用该反应器可实现pH摆动法的连续成胶。但其反应器结构复杂、有转动部件、旋转隔板密封困难，不利于设备的长周期运行和大型化；该反应器操作复杂、控制难度大、很难平稳运行；同时也存在将不同发育阶段的晶体从反应器中一并取出，得到的拟薄水铝石粒度分散问题。

碳化法制备的拟薄水铝石受环境限制，合成拟薄水铝石过程为间歇式，拟薄水铝石形成的孔容随机性大，且反应中浆液的pH值由大到小一直变化，造成拟薄水铝石性质不稳定、孔径分布弥散，从而在载体的制备中通过采用加入物理扩孔剂、化学扩孔剂等方式才能生产出适合的催化剂载体，因此增加了催化剂制备难度。另外间歇式碳化法合成拟薄水铝石每批次反应产品的质量是有波动的。因此，实现连续碳化反应制备氢氧化铝，进行连续化、规模化生产，保证产品质量的稳定，一直是人们关注的热点。目前的反应器还存在着反应器能耗大、气体分布不均、利用率低的缺点。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种制备氢氧化铝的反应器，所述反应器提高了传质效率，提高了气体的利用率。

本实用新型提供一种制备氢氧化铝的反应器，反应器包括反应器壳体、预混自吸组件和驱动密封系统；所述反应器壳体包括上封头、筒体和下封头，其中上封头上设有废气排出口，下封头上设有排净口，筒体中下部设有液体进料口和气体进料口，筒体上部设有反应器浆液流出口；所述预混自吸组件设置于反应器内部，所述预混自吸组件包括进料气液静态混合器、定子、转子、进气气封和搅拌轴，搅拌轴由反应器下封头外的驱动密封系统驱动，转子采用封闭式后弯流道式叶轮，转子固定在搅拌轴上并通过搅拌轴带动一起转动，转子入口处设置有气封，转子的进气口与进料气液静态混合器的出口径向相对，定子通过定子支撑固定在进料气液静态混合器的外壁上或者反应器的内壁上，定子中装有导流翼片，转子和定子之间留有间隙。

本实用新型所述的制备氢氧化铝的反应器中，所述转子的直径为反应器直径的1/2～1/30，优选为反应器直径的1/3～1/15。

本实用新型所述的制备氢氧化铝的反应器中，所述定子外径为转子直径的1.5～4.0倍，优选为2.0～3.0倍。

本实用新型所述的制备氢氧化铝的反应器中，所述定子和转子的间距为0.5～5.0mm，优选为1.0～2.5mm。

本实用新型所述的制备氢氧化铝的反应器中，所述转子的转速为200～8000转/分, 优选为500～3000转/分。

本实用新型所述的制备氢氧化铝的反应器中，所述导流翼片与径向的夹角为15°～60°，优选为25°～45°；导流翼片的数量为3～20，优选为6～16。.叶轮叶片数量为2～8片，优选为4～8片。

本实用新型所述的制备氢氧化铝的反应器中，所述后弯流道式叶轮的叶片离角8°～80°，优选为15°～50°。

与现有技术相比，当采用本实用新型所述反应器制备氢氧化铝时，将偏铝酸钠溶液或底水加入反应器并浸没转子，由于转子高速旋转，液体和气体在离心力的作用下从中心被甩向外缘时，在转子中心处形成负压，转子转速愈大，所造成的负压愈大，由于转子的空腔与进料气液静态混合器相通，因此，气体和液体不断地被吸入，甩向转子边缘，通过导向转子使气液均匀分布甩出，由于转子的搅拌作用，气液在形成强烈的混合流(湍流)，使刚离开转子的气液混合物立即在不断循环的溶液中分裂成细微的气泡，并在湍流状态下混合、翻腾、扩散到整个罐中，因此自吸式充气装置在搅拌的同时完成了CO₂及偏铝酸钠的气液反应。提高了传质效率，提高了气体的利用率。

附图说明

图1是本实用新型所述制备氢氧化铝的反应器结构示意图。

图2 是本实用新型所述预混自吸组件结构示意图。

图3是本实用新型所述预混自吸组件俯视剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语 “上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“置于”、“相连”、“连接”、“安装”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型公开一种制备氢氧化铝的反应器，如图1～图3所示，反应器1包括反应器壳体、预混自吸组件2和驱动密封系统3；所述反应器壳体包括上封头4、筒体5和下封头6，其中上封头4上设有废气排出口7，下封头6上设有排净口8，筒体5中下部设有液体进料口9和气体进料口16，筒体5上部设有反应器浆液流出口18；所述预混自吸组件2设置于反应器1内部，所述预混自吸组件2包括进料气液静态混合器12、定子10、转子11、进气气封13和搅拌轴17，搅拌轴17由反应器1下封头6外的驱动密封系统3驱动，转子11采用封闭式后弯流道式叶轮，转子11固定在搅拌轴17上并通过搅拌轴17带动一起转动，转子11入口处设置有进气气封13，转子11的进气口与进料气液静态混合器12的出口径向相对，定子10通过定子支撑14固定在进料气液静态混合器12的外壁上或者反应器1的内壁上，定子10中装有导流翼片，导流翼片与定子10的上、下盖板无缝连接，进而将定子划分成数个扩散型通道，延长了气液流动的路径，增加了气液接触时间，有利于提高气体利用率，控制二次成核速率。转子11和定子10之间留有间隙15。

下面介绍一下所述反应器的工作过程，当采用本实用新型所述反应器制备氢氧化铝时，首先将偏铝酸钠溶液或底水经流量计计量后加入上述反应器中，直至浸没转子11后停止，开机运行，使叶轮转速控制在200～5000转/分之间，优选为500～3000转/分之间，随着转子11的高速旋转，物料在离心力的作用下从中心被甩向外缘，转子11的中心处形成负压区域，并且转速越大负压值越高。与此同时，打开气体进料口16和液体进料口9，经气体进料口16连续通入浓度为50~98%的CO₂气体，与此同时经液体进料口9连续加入偏铝酸钠溶液，并控制气液进料比使反应器中浆液PH控制在9.5~11.5之间，优选为10.0~10.5之间；气液混合物经管路进入气液静态混合器12中被充分混合后经混合器12的出口流出，进而在负压作用下，气液混合物被吸入转子11的负压区域，转子11高速旋转，并设有搅拌结构，流经转子11的气液混合物料在转子11内形成强烈的混合流（湍流），气液混合物料中的气泡被打碎分裂成细微的气泡使气液混合更均匀，随后气液混合物料又在离心力的作用下被甩向转子11的外缘，被转子11甩出的物料，进入定子10内，与此同时，由于转子11和定子10之间存在间隙，部分反应器内的物料经空隙一同被带入至定子10中。在惯性的作用下，物料经定子内扩散型通道流出进入反应器内，并带动反应器内的物料发生搅动。离开定子的物料中的细微气泡迅速扩散至整个反应器，并在反应器1中不断上升继续完成气液反应，最后剩余气体经反应器气体排出口7排出。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。