專利名稱：晶型為球型或纖維狀高純超細(xì)氧化鋁粉體的生產(chǎn)技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米粉體生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，環(huán)保型綠色產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，無廢渣，廢液廢氣排放
背景技術(shù)：
本發(fā)明區(qū)別于以往醇鹽法生產(chǎn)高純超細(xì)氧化鋁粉體的專利生產(chǎn)技術(shù)，以往的專利技術(shù)在晶型控制，生產(chǎn)原料回收，再生利用，都存在技術(shù)問題，都沒有達(dá)到無排放環(huán)保型綠色產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明采用一次合成。兩級冷卻回收，三步水解，用添加不同的表面改性劑，控制氫氧化鋁晶型——纖維型或球型。采用二元和三元精餾回收原料達(dá)到原料循環(huán)利用，反應(yīng)生成的氫氣完全回收作為產(chǎn)品。真正作到無廢液，廢渣和廢氣的排放，完成環(huán)保型綠色產(chǎn)品生產(chǎn)循環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容
晶型為球型或纖維狀高純超細(xì)氧化鋁粉體生產(chǎn)技術(shù)用工業(yè)用電解鋁車銑成鋁屑在催化劑作用下，溫度控制在75-100°C異丙醇和鋁屑進(jìn)行反應(yīng)。為了減少雜質(zhì)采用異丙醇鋁作催化劑。加入的量為Al Al (OR) 3 = I 0.01—0. 05(mol).在4M3合成反應(yīng)釜中加入187，4kg，鋁的純度98—99. 99%，反應(yīng)過程損耗3%。所以過量4%為187. 4kg，加催化劑45kg異丙醇招,加入組成為異丙醇69. 0%,甲苯31. O %的混合液450kg。合成反應(yīng)速度用異丙醇添加量來控制。隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行要不斷的補加混合液，直到反應(yīng)完全。最
后異丙醇加至1J 1262. kg 〃，添加異丙醇---甲苯混合液為1828. 9kg其中甲苯為566. . 9kg。
生成異丙醇招6. 67kgmol。即1362. 35kg。合成爸中無招屑飄浮,無氫氣生成視反應(yīng)結(jié)束。(2)本發(fā)明采用二級冷卻回收隨氫氣帶走的異丙醇，甲苯溶劑。第一級用水冷。冷卻溫度20-30°C，第二級用液氨蒸發(fā)冷卻，冷卻溫度-7-15°C。第一級水冷器出口異丙醇分壓32. 4-59.1mm萊拄。液氨蒸發(fā)冷凝器出口異丙醇的分壓是5_2mm萊拄。氣相中異丙醇的體積百分?jǐn)?shù)為O. 658-0. 00263%,甲苯幾乎為0，所以，異丙醇和甲苯的回收率達(dá)到99. 9%以上。異丙醇，甲苯飽和蒸汽壓和溫度的關(guān)系見下表有機化工原料大全第二卷P46頁。.第三卷P382頁。
權(quán)利要求
1.球型或纖維狀高純超細(xì)氧化鋁粉體是醇鹽法生產(chǎn)技術(shù)。我在生產(chǎn)實踐創(chuàng)造發(fā)明了閉路生產(chǎn)循環(huán)。采用一次合成，二級冷凝，三步水解，三元精餾再二元精餾，原料循環(huán)使用， 無污染，無三廢棑放的綠色生產(chǎn)工藝。其生產(chǎn)采用純鋁屑(純度98-99。99% ).和異丙醇在4m3的合成反應(yīng)釜中，在Alcl3 ；HgC12或異丙醇鋁任一種催化劑的作用下，在75_100°C 進(jìn)行反應(yīng)，生成異丙醇鋁，放出氫氣，隨著氫氣逸出的還伴有大量的異丙醇，甲苯蒸氣，為了回收異丙醇和甲苯，采用二級冷卻。第一級水冷，它出口溫度20-30°C。第二級為氨冷，氨冷器出口溫度-5--15°C。從異丙醇飽和蒸汽壓和溫度對應(yīng)的曲線可看出，溫度為30°C，異丙醇的飽和蒸汽壓為59，ImmHg,.溫度為一7°C時飽和蒸汽壓為5mmHg.甲苯蒸汽壓幾乎為零，反應(yīng)中生成氫氧化鋁并放出氫氣每生產(chǎn)一噸氫氧化鋁，產(chǎn)生氫氣10. OlKmol.水冷器氣相出口溫度是30°C異丙醇的飽和蒸汽壓為59，ImmHg，棑放的體積是34. 686. HM3.，也就是 97. 23KG。.經(jīng)氨冷后溫度是-7—15°C，異丙醇在氣相中只有7. 32KG.甲苯幾乎全部回收。 合成反應(yīng)生成的異丙醇鋁放入真空升華釜中，先蒸發(fā)出溶膠中40-50%的異丙醇，甲苯等， 再抽真空，真空度達(dá)到10-38mmH g時，溫度達(dá)到165_198°C異丙醇鋁氣化升華生成白色煙霧。冷卻后成乳白色凝膠。稱量凝膠導(dǎo)入水解反應(yīng)釜中。經(jīng)三步水解。得到氫氧化鋁溶膠和異丙醇，甲苯混合液，經(jīng)加壓過濾，濾餅是水和氧化鋁，去干燥，煅燒粉碎，濾液含有水，異丙醇和甲苯。去精餾塔經(jīng)過三元蒸餾分出甲苯，異丙醇和水，它們分別返回合成釜進(jìn)行合成反應(yīng)，返回水解反應(yīng)釜進(jìn)行水解反應(yīng)。這樣完成一個生產(chǎn)循環(huán)，周而復(fù)始的進(jìn)行下去。
2.根據(jù)權(quán)利⑴的要求釜中加鋁屑187.4Kg催化劑的添加量為鋁催化劑= I O. 01-0. 05mol在此加氯化汞5。4Kg或氯化鋁10. 8Kg.或異丙醇鋁45Kg作催化劑。生產(chǎn)過程回收的異丙醇和甲苯混合液，添加450kg。隨著反應(yīng)的進(jìn)行不斷添加。每釜反應(yīng)完后產(chǎn)物放入真空升華釜中，合成反應(yīng)釜中要留些異丙醇鋁作下一釜反應(yīng)的催化劑。由于反應(yīng)會突然加快，防止釜內(nèi)壓力猛升，在釜內(nèi)合成反應(yīng)鋁是過量的，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，異丙醇添加的量達(dá)到1202kg后反應(yīng)完全終止。再添加60kg保證反應(yīng)完全，最終加入釜內(nèi)異丙醇 1262kg，沒有氣泡產(chǎn)生也看不到鋁屑?xì)埰脷馀潘ǚ治隹床坏綒錃夤呐?，說明異丙醇和鋁的合成反應(yīng)結(jié)束。
3.根據(jù)權(quán)利(I)的要求反應(yīng)釜的溫度由導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)控制。油溫由初時的 750C —85°C，視反應(yīng)情況調(diào)節(jié)控制溫度。最高可控制在80110°C當(dāng)反應(yīng)激烈時要停止加熱。
4.根據(jù)權(quán)利(I)的要求反應(yīng)放出大量氫氣會夾帶大量異丙醇和甲苯蒸汽，須要冷凝回收，先水冷到20——30°C，再經(jīng)過氨冷到-7—15°C?？苫厥?9。9%以上的異丙醇和甲苯， 回收的異丙醇和甲苯可重復(fù)利用。氫氣由氫氣泵壓入到氫氣貯罐中以備利用。
5.根據(jù)權(quán)劑利(2)反應(yīng)完后，把異丙醇鋁放到真空升華釜中。灰黑色的異丙醇鋁含有大量的異丙醇和甲苯，所以先蒸出釜中的異丙醇和甲苯，溫度控制在98-120°C，蒸完后釜中只剩下灰黑色的異丙醇鋁膠體，再開起真空泵抽真空，使真空度達(dá)到10-38_汞柱.，釜溫控制在160-198°C異丙醇就開始升華生成白色煙霧。經(jīng)過冷卻成乳白色凝膠。
6.凝膠稱量后放入水解反應(yīng)釜中，水解分三步進(jìn)行。第一步加入非極性溶劑如苯， 甲苯，異丙醇，四氯化碳等加入量為異丙醇鋁重量的2—10倍，優(yōu)選2-5倍。選用甲苯和異丙醇混合液，在溶解異丙醇鋁的同時也稀釋了異丙醇鋁，加入量為異丙醇鋁重量的2-5倍，第二步確定生產(chǎn)什么樣晶型的氧化鋁，是纖維狀還是球型結(jié)晶，確定后添加不同的溶劑。如制備纖維狀晶型在異丙醇鋁中加入氫氧化氨，配成6——25% (Wt % )的氨水，氫氧化氨的添加量為NH40H Al (OR) 3 = 0.05——O. 15mol，如果要生產(chǎn)球型氫氧化鋁，用表面改性劑EAA+AcOH和異丙醇配成溶液，(EAA+AcOH) Al (OR) 3 = {(O. 05-0. 15) + (0. 1—0. 35)} Imol比。冰醋酸也可用CLH，。FH,。HN03及其它有機酸如蘋果酸等代替。這些配好的溶劑添加到釜中時要邊加邊攪拌.第三步配制水解液，分二步法配制溶液。先配制水含量10——20%的異丙醇水溶液，再配制40——60%異丙醇的水溶液， 每次加入都要充分?jǐn)嚢?-8小時，水解過程釜溫控制在30-85°C，異丙醇會氣化隨水蒸汽逸出，要冷凝回收異丙醇甲苯等。加完水解液后繼續(xù)攪拌2-8小時后靜止陳化4——16小時.陳化溫度40——950C，陳化完的氫氧化鋁溶膠進(jìn)行過濾。
7.根據(jù)權(quán)利(I)陳化完的水合氧化鋁溶膠中還有大量異丙醇，甲苯以及水解反應(yīng)剩下的純水，這些混合液經(jīng)泵泵入過濾機進(jìn)行過濾，固液分離后，濾液泵入精餾塔釜中。蒸餾回收溶劑，濾餅卸下裝盤進(jìn)真空干燥箱進(jìn)行干燥，干燥中蒸出的異丙醇和甲苯也要經(jīng)過二級冷卻，以達(dá)到完全回收異丙醇和甲苯的目的。干燥箱溫度控制100-450°C。分二段干燥。 100—250°C第一段，二級冷卻，250——450°C為第二段。。第一段逸出的蒸汽一級水冷冷卻溫度20——30°C，第二級氨蒸發(fā)冷凝。冷卻溫度_7---15°C.第二段的第二級的冷卻溫度為O——4°C。濾餅經(jīng)煅燒爐煅燒得到Y(jié)-氧化鋁(溫度控制850°C以下)或α-氧化鋁(溫度達(dá)到1200°C以上)。經(jīng)粉碎，分級稱量包裝。
8.濾液經(jīng)泵泵入精餾塔加熱釜中。先進(jìn)行三元蒸餾，。當(dāng)釜底液中含水小于O.1%時轉(zhuǎn)入二元蒸餾。二元蒸餾塔頂餾出液用來配制合成反應(yīng)液。塔底加熱釜中剩下甲苯和異丙醇混合液可配成合成用料，水解用料，溶劑完全回收。這樣生產(chǎn)工藝完成循環(huán)，消耗純鋁和純水，生成超純超細(xì)氧化鋁和99. 99%的氫氣，生產(chǎn)過程中所用的異丙醇，甲苯幾乎全部回收，作到無廢渣，廢液，廢氣排放。成就了綠色生產(chǎn)循環(huán)。
9.該產(chǎn)品為超純超細(xì)氧化鋁粉體，純度可達(dá)99.99——99. 999%，用質(zhì)譜儀分析化學(xué)成分用BET測定氧化鋁的比表面積。用XRD射線衍射儀觀察晶型。用激光粒度分析儀分析一次結(jié)晶粒度和經(jīng)粉碎后產(chǎn)品粒度。用透射電子顯微鏡(TEM)觀察晶型并拍攝晶型照片。說明書后附的纖維型結(jié)晶和球型結(jié)晶的照片就是TEM電子顯微鏡拍攝的。
10.采用本方法可年產(chǎn)100噸，200噸，300噸，500噸和年產(chǎn)1000噸超純超細(xì)氧化鋁粉體。只需調(diào)整主要設(shè)備的數(shù)量和生產(chǎn)能力大小，導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)的能力即可，說明書后附設(shè)備一欄表。
全文摘要
本醇鹽法生產(chǎn)高純超細(xì)氧化鋁的生產(chǎn)工藝采用一次合成，二級冷卻冷凝回收溶劑，三步水解控制晶型，要生產(chǎn)纖維晶型加氨水，要生產(chǎn)球型晶型加EAA+AcOH生成的晶體經(jīng)陳化，過濾，干燥，煅燒，粉碎稱量和包裝。得到高純超細(xì)氧化鋁，對產(chǎn)品技術(shù)指表證，用激光粒度分析儀，既測一次結(jié)晶粒度，又測產(chǎn)品粒度，用XRD衍射儀分析晶型，用BET測產(chǎn)品比表面積。用TEM電子顯微鏡觀看晶型，拍出粉體粒子的照片。本生產(chǎn)工藝用鋁屑和異丙醇在催化劑異丙醇鋁的作用下，保持一定的反應(yīng)溫度，生成異丙醇鋁，放出氫氣，用水冷和氨冷二級冷凝回收異丙醇，甲苯。回收率達(dá)90％以上。氫氣純度達(dá)到99.99％，用氣泵泵入氫氣柜?？勺鞫文茉?。本生產(chǎn)過程無廢氣，廢液，廢渣排放。整個生產(chǎn)過程是一個綠色的閉路循環(huán)。這就是本生產(chǎn)工藝比以往任何醇鹽法生產(chǎn)工藝更先進(jìn)，更科學(xué)的地方。
文檔編號B82Y40/00GK102992367SQ20111029022
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月17日
發(fā)明者閻成華 申請人:閻成華