碳化反应合成系统及其在制备拟薄水铝石方面的应用及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属碳化反应设备领域，尤其涉及一种碳化反应合成系统及其在制备大孔 容、大孔径拟薄水铝石方面的应用及制备方法。
【背景技术】
[0002] γ -Al2O3氧化铝作为催化材料，在催化领域特别是催化加氢领域有着非常广泛 的应用。制备Y-Al 2O3的通常方法是先制取拟薄水铝石，然后在一定温度下焙烧转化为 γ-AI2O3。拟薄水铝石并无完整的结晶形状，其化学组分也不十分确定，很难用准确的分子 式表示，可认为是结晶不完全的一水软铝石，化学组成可近似地写成[Α100Η] ·ηΗ20(η = 0· 080 ~0· 602)。
[0003] 拟薄水铝石在工业上一般有三种制备方法：
[0004] (1)铝盐和碱的中和反应，如氯化铝法：
[0005] A1C13+3NH40H 一 Al (OH) 3+3NH4Cl ;
[0006] (2)铝盐和铝酸盐的复分解反应，如硫酸铝法：
[0007] Al2 (S04) 3+6NaA102+12H20 - 8A1 (OH) 3+3Na2S04。
[0008] (3)铝酸盐和酸的中和反应，如碳化法：
[0009] 2NaA102+C02+3H20 - 2A1 (OH) 3+Na2C03;
[0010] 现有工业制备方法多采用釜式反应器、间歇成胶的方法来制备拟薄水铝石，这样 不仅降低了装置的利用率，而且无法保证每批物料性质的稳定，对后续催化剂制备带来影 响。因此，开发一种连续成胶工艺是研宄的目标。
[0011] CN102309994A、CN200310103035. X、CN20050003776. X 等系列专利中制备的 氧化铝都是采用间歇、釜式反应器制备，而专利CN2005610046347. 0、CN200510046345、 CN03124497. 1都提到了连续成胶，但没有详细的介绍成胶装置及过程。
【发明内容】
[0012] 本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种碳化反应合成系统及其在制备 拟薄水铝石方面的应用。本发明在特定的合成反应釜中可连续碳化反应制备拟薄水铝石， 所制备的拟薄水铝石具有性质稳定、大孔容、大孔径的特点。该方法工艺过程简单，技术容 易实施。
[0013] 为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
[0014] 碳化反应合成系统，它包括多个微型单元碳化反应釜组成，其中，所述前一级微型 单元碳化反应釜的液体出口经输配管线与后一级微型单元碳化反应釜的液体入口相通；
[0015] 所述前一级微型单元碳化反应釜包括釜体；在所述釜体内腔的下部横向固定设有 进料管板；在所述管板上纵向固定设有进料管；釜体内腔的上部横向固定设有出料管板； 在所述出料管板上纵向固定设有出料管；微型单元碳化反应釜的液体入口与进料管相通； 微型单元碳化反应釜的液体出口与出料管相通；在所述前一级釜体内腔中横向固定设有混 合气体输配组件；所述后一级微型单元碳化反应釜包括釜体；在所述釜体内腔的下部横向 固定设有管板；在所述管板上纵向固定设有进料管；釜体内腔的上部横向固定设有出料管 板；在所述出料管板上纵向固定设有出料管；微型单元碳化反应釜的液体入口与进料管相 通；微型单元碳化反应釜的液体出口与出料管相通；在所述后一级釜体内腔中横向固定 设有混合气体输配组件。
[0016] 作为一种优选方案，本发明在所述输配管线上固定设有助剂加入器；所述助剂加 入器的端口与输配管线相通。
[0017] 进一步地，本发明碳化反应合成系统设有多个老化罐；所述老化罐入口与最后一 个微型单元碳化反应釜的级液体出口相通。进一步地，本发明所述混合气体输配组件采用 螺旋盘管或格栅状结构；所述混合气体输配组件中部区域。
[0018] 上述碳化反应合成系统在制备拟薄水铝石方面的应用，以碳化反应釜合成系统有 两个微型单元碳化反应釜为例，可按如下步骤实施：将含铝碱性溶液以一定流速连续从第 一级微型单元碳化反应釜底部的第一级液体入口进入；经第一级进料管送至第一级微型单 元碳化反应釜的顶部区域，待处理液体遇第一级出料管板阻力由第一级进料管外折返至第 一级进料管板，此时，与第一级混合气体输配组件喷出的〇) 2和空气的混合气体发生碳化反 应，生成的浆液再遇第一级进料管板阻力折返进入第一级出料管，从第一级液体出口经第 一级输配管线进入第二级微型单元碳化反应釜的第二级液体入口；
[0019] 经第二级进料管送至第二级微型单元碳化反应釜的顶部区域，待处理液体遇第二 级出料管板阻力由第二级进料管外折返至第二级进料管板；此时，与第二级混合气体输配 组件喷出的CO 2和空气的混合气体发生碳化反应，生成的浆液再遇第二级进料管板阻力折 返进入第二级出料管，当待处理液体pH值达到一定值时，反应结束，生成的衆液进入老化 罐进行收集，老化后的浆液经过水洗、过滤、干燥，即得目的产物拟薄水铝石。
[0020] 作为一种优选方案，本发明通过助剂加入器向反应体系中加入助剂；所述助剂为 P、B或Si中的一种或两种以上的混合物；助剂组分在载体中的重量含量以氧化物计为 2% ~15%〇
[0021] 进一步地，本发明通过调整0)2和空气的混合气体流量，控制待处理液体pH值。
[0022] 进一步地，本发明所述含铝碱性溶液为铝酸钠、偏铝酸钠、铝酸钾及偏铝酸钾中的 一种或两种以上的混合物；其浓度为15~75gAl 203/L。
[0023] 进一步地，本发明所述含错碱性溶液的流量为10~50mL/min。
[0024] 进一步地，本发明所述CO2与空气混合气体中，CO2与空气的体积比为30~ 70:70 ~30〇
[0025] 进一步地，本发明所述助剂是以含有该助剂的可溶性盐的水溶液加入，其浓度为 5~15g助剂氧化物/L ;助剂溶液加入流量为1~20mL/min。
[0026] 进一步地，本发明所述第一级合成反应Il中，混合气体流量为30~50mL/min ;出 口浆液的pH值控制为12. 5~13. 5 ;第二级合成反应釜中，混合气体流量为50~80mL/min， 出口浆液的pH值控制为11. 5~12. 5。
[0027] 在实际操作中本发明连续碳化反应制备拟薄水铝石的具体过程包括：
[0028] (1)用于拟薄水铝石制备的含铝碱性溶液，以一定的流速连续从第一级微型单元 碳化反应釜第一级液体入口进入锥体，再从锥体底部均匀进入各平行于柱体的第一级进料 管，从第一级级进料管流出的碱性溶液因受出料管板阻力形成折流、返混，并从第一级进料 管外面流向第一级进料管板，同时，碱性溶液与第一级混合气体输配组件喷出的CO 2和空气 的混合气体发生碳化反应，生成的浆液再因受进料管板阻力形成折流、返混，进入第一级液 体出料管，从出口流出第一级微型单元碳化反应釜。在此过程中，通过调整混合气体流量， 控制出口浆液的pH值。
[0029] (2)第一级微型单元碳化反应釜生成的浆液通过第一级输配管线进入第二级微型 单元碳化反应釜，期间，可根据拟薄水铝石的需要，从助剂加入口，以一定的流速向浆液中 加入所需助剂溶液。
[0030] (3)进入第二级微型单元碳化反应釜的浆液和助剂溶液的混合溶液重复第一级微 型单元碳化