超高純納米氧化鋁綠色合成方法及產(chǎn)業(yè)化裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了超高純納米氧化鋁綠色合成方法，其步驟為：將高純鋁、異丙醇、催化劑、除鐵劑、除硅劑注入到合成反應(yīng)釜中，合成反應(yīng)得到液態(tài)異丙醇鋁；通過蒸發(fā)過濾獲得液態(tài)超高純異丙醇鋁；將液態(tài)超高純異丙醇鋁緩慢注入水解陳化干燥罐，同時(shí)緩慢加入水解液進(jìn)行水解反應(yīng)得到水合氫氧化鋁，再陳化干燥得到超高純氫氧化鋁粉；煅燒得到Al 2 O 3粉末；粉碎后計(jì)量包裝；將前述步驟中產(chǎn)生的異丙醇尾氣通過回收裝置進(jìn)行回收處理，得到的液態(tài)異丙醇作為所述第一個(gè)步驟中的異丙醇原料；本發(fā)明還提供了超高純納米氧化鋁的綠色合成產(chǎn)業(yè)化裝置，成本較低，無環(huán)境污染，可廣泛應(yīng)用于超高純納米氧化鋁生產(chǎn)領(lǐng)域。
【專利說明】
超高純納米氧化錯(cuò)綠色合成方法及產(chǎn)業(yè)化裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及無機(jī)超高純納米粉體制備技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及用純度> 99.9%及W 上的高純侶錠制備超高純氧化侶粉體綠色合成方法及產(chǎn)業(yè)化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 超高純納米氧化侶不但具有普通氧化侶烙點(diǎn)高、耐火度高、高溫力學(xué)性能好、電氣 絕緣性好、耐酸堿侵蝕性能強(qiáng)和硬度高的特性，還具有量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效 應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等許多納米材料特有的性質(zhì)，因此在很多領(lǐng)域被廣泛運(yùn)用。超高純 納米氧化侶的制備方法有很多種，目前氣相法制備出的粉體特性好，但成本太高；醇侶溶 化一凝化法制備超局純納米氧化侶條件溫和，廣品純度局，粒度均勻，是目前制備超局純納 米氧化侶最有潛力的一種方法。但常規(guī)的醇侶溶膠一凝膠法直接W醇侶為原料，生產(chǎn)成本 也太高，且反應(yīng)、蒸饋、分離等過程中都將產(chǎn)生大量的醇，直接排放將嚴(yán)重污染環(huán)境。如何降 低生產(chǎn)成本、減少生產(chǎn)過程中對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)超高純納米氧化侶粉體的綠色合成是納 米氧化侶粉體能否進(jìn)一步得到廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。目前學(xué)者們對(duì)超高純納米A12化的研究主要 集中在實(shí)驗(yàn)室制備上，對(duì)超高純納米氧化侶粉體工業(yè)化生產(chǎn)過程中的成本問題、環(huán)境問題、 產(chǎn)業(yè)化裝置研究的較少。此外，超高純納米氧化侶粉體的形貌難W控制及團(tuán)聚嚴(yán)重等問題 是目前限制超高純納米氧化侶粉體進(jìn)一步廣泛應(yīng)用的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為克服W上技術(shù)上的不足，在學(xué)習(xí)借鑒先人和同仁科研成果和有關(guān)專利的基礎(chǔ) 上，本發(fā)明提出了一種成本較低，環(huán)境污染較小的超高純納米氧化侶綠色合成方法及產(chǎn)業(yè) 化裝置。
[0004] 為了解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種超高純納米氧化侶綠色合成 方法，其工藝步驟為:一種超高純納米氧化侶綠色合成方法，其工藝步驟為： (1) 合成工藝:將高純侶屑和異丙醇，加入到由下部加熱的反應(yīng)蓋和上部冷凝器組成的 合成反應(yīng)塔中，加入催化劑、除鐵劑、除娃劑后加熱，異丙醇與侶發(fā)生合成反應(yīng)，生成氣態(tài)異 丙醇侶；氣態(tài)異丙醇侶進(jìn)入冷凝器，經(jīng)冷凝器冷卻成液態(tài)異丙醇侶后，回流到所述反應(yīng)蓋 中，運(yùn)樣不停地蒸發(fā)-冷凝-回流，完成合成反應(yīng)，最終侶屑和異丙醇完全生成液態(tài)異丙醇 侶； (2) 蒸饋提純工藝:將液態(tài)異丙醇侶注入蒸饋蓋中蒸發(fā)成異丙醇侶蒸汽，進(jìn)入接料罐后 變成液態(tài)高純異丙醇侶，然后將液態(tài)高純異丙醇侶在160°C溫度下過納米陶瓷膜過濾機(jī)，濾 除液態(tài)異丙醇侶中所含不溶元素態(tài)雜質(zhì)，獲得超高純液態(tài)異丙醇侶； (3) 水解、陳化和干燥工藝:將超高純異丙醇侶緩慢注入水解陳化干燥罐中，同時(shí)緩慢 注入高純水和異丙醇組成的水解液，在水浴和攬拌條件下發(fā)生水解反應(yīng)，得到超高純納米 水合氨氧化侶及異丙醇水溶液;然后，在水解陳化干燥罐中陳化，陳化后進(jìn)行干燥，液態(tài)異 丙醇變成氣態(tài)異丙醇，經(jīng)冷凝后變成液態(tài)無水異丙醇排出，而超高純納米氨氧化侶W固態(tài) 粉末形式留在水解陳化干燥罐體內(nèi)； (4) 般燒工藝:對(duì)超高純納米氨氧化侶粉末進(jìn)行般燒，得到A1 2 0 3粉末； (5) 粉碎包裝工藝:對(duì)A1 2 0 3粉末進(jìn)行粉碎后計(jì)量包裝； (6) 尾氣處理工藝:將步驟（1)~(3)中產(chǎn)生的異丙醇尾氣通過回收裝置進(jìn)行回收處理， 回收得到的液態(tài)異丙醇進(jìn)行脫水后作為所述步驟(1)中的異丙醇原料。
[0005] 所述步驟(3)中，所述水解采用兩步水解工藝： 第一步:將計(jì)量的液態(tài)高純異丙醇侶緩慢放入水解陳化干燥罐中，同時(shí)在60°C水浴中 邊攬拌邊緩慢加入水解液，反應(yīng)一段時(shí)間后，在20mmHg、6(TC減壓蒸饋蒸出含水量小于0.2 的異丙醇，作為所述步驟(1)中合成工藝的異丙醇原料； 第二步:對(duì)第一步蒸饋所得的蒸饋產(chǎn)物中一次性加入水解液，反應(yīng)陳化24小時(shí)后，在 20mmHg、9(rC減壓蒸饋蒸出含水量大于10%的異丙醇，用于作為所述第一步中的水解反應(yīng)的 水解液原料。
[0006] 所述步驟(1)中，所述高純侶屑的純度大于99.99%，所述催化劑為氯化隸或氯化侶 或異丙醇侶，所述除鐵劑為酪獻(xiàn)或PAN或二甲酪澄;所述除娃劑為酪獻(xiàn)或銅系氧化物，所述 催化劑的添加量為侶：催化劑=1:0.01~0. 〇5mol，所述除鐵劑的添加量為侶：除鐵劑=500: Iwt，所述除娃劑的添加量為侶：除娃劑=100: Iwt，所述步驟（1)的反應(yīng)蓋中的加熱溫度為84 ~120°C ;所述步驟(1)中冷凝器的冷凝溫度為20~30°C。
[0007] 所述步驟(2)中所述蒸饋蓋內(nèi)的真空度為1~20mmHg，溫度為160~198攝氏度;所述 納米陶瓷膜過濾機(jī)用于過濾掉液態(tài)高純異丙醇侶中所含不溶元素態(tài)化、SiXu雜質(zhì)。
[000引所述步驟(3 )中，所述水解液中的高純水為電阻率為15~18兆歐的高純水，所述水 解液還包括水解助劑，水解液中高純水、異丙醇和水解助劑的質(zhì)量比為1:1~8:0.05~ 0.5;水解溫度為50~11(TC，水解時(shí)間為2~12h; 所述陳化結(jié)晶的陳化液由溶劑和陳化助劑組成，溶劑為水與C4 W下醇的混合液，所 述溶劑中醇含量為1~50%wt ;陳化助劑為醋酸錠、硝酸錠、醋酸、氨、碳酸錠、尿素、C6W下 水溶性有機(jī)堿中的一種或多種，陳化助劑在陳化液中濃度為0.1~30%wt ;氨氧化侶與陳 化液質(zhì)量比為1:3~30;陳化溫度為25~100°C，陳化時(shí)間為0.5~7天； 所述干燥溫度為60~100°C，干燥時(shí)間2~12h ; 所述步驟(4)中，所述般燒的溫度為118(TC -1250°C，般燒時(shí)間為5-6小時(shí)。
[0009] 本發(fā)明還提出了一種超高純納米氧化侶綠色合成產(chǎn)業(yè)化裝置，包括:合成反應(yīng)系 統(tǒng)（I):用于進(jìn)行合成反應(yīng)，得到液態(tài)異丙醇侶;蒸饋提純系統(tǒng)（Π ):用于對(duì)所述液態(tài)異丙醇 侶進(jìn)行蒸饋提純，得到超高純液態(tài)異丙醇侶;水解干燥系統(tǒng)（虹）：用于進(jìn)行水解、陳化和干 燥，得到超高純氨氧化侶粉;般燒系統(tǒng)(IV):用于對(duì)超高純納米氨氧化侶粉末進(jìn)行般燒，得 到A1 2 0 3粉末;破碎封裝系統(tǒng)（V):用于對(duì)A1 2 0 3粉末進(jìn)行粉碎后計(jì)量包裝;異丙醇尾氣 回收系統(tǒng)(VI):用于收集所述合成反應(yīng)系統(tǒng)、蒸饋提純系統(tǒng)和水解干燥系統(tǒng)中產(chǎn)生的異丙 醇尾氣，并轉(zhuǎn)化為液態(tài)異丙醇后傳輸給所述合成反應(yīng)系統(tǒng)。
[0010] 所述合成反應(yīng)系統(tǒng)（I)包括異丙醇儲(chǔ)罐，異丙醇脫水裝置，異丙醇計(jì)量罐和合成反 應(yīng)塔;所述蒸饋提純系統(tǒng)（Π )包括蒸饋蓋、接料罐、蒸饋真空累和納米陶瓷膜過濾器;所述 水解干燥系統(tǒng)（ΙΠ )包括含水異丙醇計(jì)量罐、異丙醇侶計(jì)量罐、水解陳化干燥罐、無水異丙醇 儲(chǔ)罐、含水異丙醇儲(chǔ)罐和水解真空累。
[0011] 所述異丙醇尾氣回收系統(tǒng)包括異丙醇尾氣處理裝置和異丙醇尾氣引風(fēng)機(jī)，所述異 丙醇尾氣處理裝置的進(jìn)氣口與所述合成反應(yīng)塔的異丙醇尾氣排放口、所述蒸饋真空累的尾 氣排放口 W及所述水解真空累的尾氣排放口連接，所述異丙醇尾氣處理裝置的出口與所述 異丙醇儲(chǔ)罐相連;所述無水異丙醇儲(chǔ)罐的出口與所述異丙醇計(jì)量罐的進(jìn)口連接，所述含水 異丙醇儲(chǔ)罐的出口與所述含水異丙醇儲(chǔ)罐的進(jìn)口連接。
[0012] 所述般燒系統(tǒng)(IV)包括電推板般燒爐和剛玉厘體;所述破碎封裝系統(tǒng)（V)包括、 剛玉對(duì)漉破碎機(jī)、剛玉氣流磨、袋式收塵器和真空包裝機(jī);所述合成反應(yīng)塔由下部的加熱反 應(yīng)蓋和上部的冷凝器組成，所述加熱反應(yīng)蓋材質(zhì)為耐酸不誘鋼，所述冷凝器為玻璃列管冷 凝器。
[0013] 所述的一種超高純納米氧化侶綠色合成產(chǎn)業(yè)化裝置，還包括:高純水機(jī)組：用于為 所述水解干燥系統(tǒng)（虹）中的水解陳化干燥罐制備水解液中的高純水；自控電熱水器：用于 為所述水解陳化干燥罐提供加熱源；自控電導(dǎo)熱油爐：用于為所述合成反應(yīng)塔和蒸饋蓋提 供加熱源。
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有W下有益效果： (1) 低成本廉價(jià)的侶錠為原料，合成異丙醇侶代替直接使用昂貴的異丙醇侶制備納 米氧化侶，降低了生產(chǎn)成本;將反應(yīng)、精饋、分離等過程中生產(chǎn)的大量醇，回收利用，節(jié)約原 料，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本 (2) 低環(huán)境負(fù)荷:水相、溶劑相、原料均不含有有毒物質(zhì);在工藝過程中采用了溶劑回收 技術(shù)，不產(chǎn)生有害氣體，不排放有害液體，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中廢液的零排放，是一項(xiàng)綠色環(huán)保 的超高純納米氧化物生產(chǎn)技術(shù)。
[0015] 因此，本發(fā)明提出的超高純納米氧化侶綠色合成方法及產(chǎn)業(yè)化裝置不僅可W提升 我國的納米技術(shù)，縮短我國與日本、德國和美國等納米材料行業(yè)發(fā)達(dá)國家在納米氧化侶研 究和綠色合成技術(shù)上的差距，而且無 Ξ廢污染，真正做到高純納米氧化侶制備的清潔生產(chǎn)， 是一項(xiàng)"綠色"的納米材料生產(chǎn)技術(shù)。本發(fā)明的產(chǎn)品可供應(yīng)國內(nèi)外生產(chǎn)藍(lán)寶石廠家，用于生 產(chǎn)LED晶片、LED燈具、高性能陶瓷等，不僅可W滿足日益增長的國內(nèi)外市場(chǎng)需要，還能促 進(jìn)我國巧光材料、功能陶瓷、復(fù)合材料、濕敏性傳感器、集成電路極板、節(jié)能燈及紅外吸收材 料等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，具有重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明提出的超高純納米氧化侶綠色合成方法的工藝流程圖； 圖2為本發(fā)明提出的超高純納米氧化侶制備工藝設(shè)備的模塊示意圖； 圖3為本發(fā)明提出的超高純納米氧化侶制備工藝設(shè)備的連接示意圖； 圖3中：1-異丙醇儲(chǔ)罐;2-異丙醇脫水裝置;3-異丙醇計(jì)量罐;4-合成反應(yīng)塔;5-蒸饋蓋； 6-接料罐;7-蒸饋真空累;8-水解陳化干燥罐;9-無水異丙醇儲(chǔ)罐;10-含水異丙醇儲(chǔ)罐;11- 水解真空累；12-電推板般燒爐；13-剛玉對(duì)漉破碎機(jī)；14-剛玉氣流磨；15-袋式收塵器；16- 袋式收塵器引風(fēng)機(jī)，17-高純水機(jī)組；18-自控?zé)崴鳎?9-含水異丙醇計(jì)量罐;20-自控電導(dǎo) 熱油爐；21-異丙醇尾氣處理裝置;22-異丙醇尾氣引風(fēng)機(jī);23-異丙醇侶輸送累；24-陶瓷膜 過濾器;25-異丙醇侶儲(chǔ)罐;26-異丙醇侶輸送累；27-異丙醇侶計(jì)量罐;28-真空包裝機(jī);29- 無油螺桿空氣壓縮機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明再做描述，但本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
不僅僅限定 于實(shí)施例中的內(nèi)容。
[0018] 如圖1所示，為本發(fā)明提出的超高純納米氧化侶綠色合成方法的工藝流程圖，本發(fā) 明的制備工藝步驟為： (1)原料準(zhǔn)備:按國標(biāo)GB7814-87購進(jìn)異丙醇，用異丙醇脫水裝置2進(jìn)行脫水處理，將 按國標(biāo)GB8178-87購進(jìn)的高純侶錠（純度99.99%及W上）加工成侶屑。自控電導(dǎo)熱油 爐20添加滿導(dǎo)熱油，并開啟加熱系統(tǒng)。
[0019] (2)合成:稱量187.4kg侶屑（純度99.99%，反應(yīng)過程損耗3% )，加入異丙 醇侶侶kg，異丙醇310.化g。加入到由下部加熱反應(yīng)蓋和上部冷凝器組成的合成反應(yīng)塔4 中，加入催化劑、除鐵劑、除娃劑后加熱，溫度控制在84-120°C，異丙醇與侶發(fā)生合成反應(yīng)， 生成氣態(tài)異丙醇侶;氣態(tài)異丙醇侶進(jìn)入冷凝器，經(jīng)冷凝器冷卻成液態(tài)異丙醇侶后，回流到反 應(yīng)蓋中，運(yùn)樣不停地蒸發(fā)-冷凝-回流，完成合成反應(yīng)，最終侶屑和異丙醇完全生成液態(tài)異丙 醇侶;其化學(xué)反應(yīng)方程式為： 2A1+6C 3 Η 7 0H = 2A1(C 3 Η 7 0) 3 +3H 2下 經(jīng)過數(shù)小時(shí)反應(yīng)，觀察合成反應(yīng)塔4下部的加熱反應(yīng)蓋內(nèi)液體沸騰，加熱反應(yīng)蓋上部的 冷凝器放空管中分析有無氨氣放出。經(jīng)過一段時(shí)間的反應(yīng)，視異丙醇的消耗，不斷補(bǔ)加異丙 醇，加入量由異丙醇計(jì)量罐3記量。反應(yīng)過程中一直是侶過量，靠添加異丙醇來控制反應(yīng)速 度，當(dāng)異丙醇累積加到1202kg時(shí)，銀白色的侶屑幾乎沒有了，說明反應(yīng)已經(jīng)進(jìn)入尾聲。再多 加60kg異丙醇，使反應(yīng)進(jìn)行的更完全。所加入的異丙醇總計(jì)1260.2kg。用掉異丙醇 1202kg，余60kg。生成異丙醇侶6.67Kmol( 1362.35kg)。合成反應(yīng)過程共生成10.OKmol 氨氣。
[0020] 其中，所述催化劑可W為氯化隸或氯化侶或異丙醇侶，所述除鐵劑可W為酪獻(xiàn)或 PAN或二甲酪澄;所述除娃劑可W為酪獻(xiàn)或銅系氧化物，所述催化劑的添加量為侶:催化劑 =1:0.01~0.05mol，所述除鐵劑的添加量為A1:除鐵劑=500:1 wt，所述除娃劑的添加量為 A1:除娃劑=100: Iwt，所述冷凝器的溫度為20~30°C。
[0021] (3)蒸饋:將1362.35kg液態(tài)異丙醇侶放入蒸饋蓋5中，加熱蒸發(fā)異丙醇，溫度控 制在98~12(TC蒸出氧化侶凝膠中的異丙醇，然后通過蒸饋真空累7抽空蒸饋蓋5,當(dāng)真空 度達(dá)到10mm Hg柱，溫度達(dá)到160-198°C，異丙醇侶溶膠開始升華，經(jīng)冷凝成白色凝膠，放 入接料罐6。此過程異丙醇侶損耗1%，即進(jìn)入接料罐6的液態(tài)異丙醇侶是1348kg， 6.60kmol。
[0022] 其中，所述蒸饋蓋5內(nèi)的真空度為^20mmHg，溫度為160~198攝氏度。
[0023] (4)過濾:將接料罐6中的液態(tài)高純異丙醇侶趁熱（16(TC)過納米陶瓷膜過濾機(jī)24， 濾除液態(tài)高純異丙醇侶所含不溶元素態(tài)化、Si、Cu等雜質(zhì)，獲得超高純異丙醇侶，此過程異 丙醇侶損耗1 %，即進(jìn)入高純異丙醇侶儲(chǔ)罐25的超高純液態(tài)異丙醇侶是1334.5kg。
[0024] (5)水解、陳化、干燥:將液態(tài)超高純異丙醇侶通過異丙醇侶計(jì)量罐27稱量好后緩 慢放入水解陳化干燥罐8中，緩慢注入高純水、異丙醇、水解助劑組成的水解液，在水浴和攬 拌條件下發(fā)生水解反應(yīng)，得到超高純納米氨氧化侶及異丙醇水溶液其反應(yīng)方程式為： A1(C 抽 7〇) 3 +3出ο =A1(0H) 3+3C 3H 70H 水解采用兩步水解法:第一步，將計(jì)量的液態(tài)高純異丙醇侶緩慢放入水解陳化干燥罐8 中，同時(shí)在60°C水浴中邊攬拌邊緩慢加入一定量的水解液(超高純液態(tài)異丙醇侶:高純水=1 ~1.5)進(jìn)行反應(yīng)，水解液中：含高純水12%，含異丙醇88%，高純水為電阻率為15~18兆歐的高 純水，可W由自來水經(jīng)高純水機(jī)組17后得到，反應(yīng)4小時(shí)后，在20mmHg、60°C減壓蒸饋蒸出含 水量小于0.2的異丙醇進(jìn)入無水異丙醇儲(chǔ)罐9，輸送到異丙醇計(jì)量罐3，作為用于合成反應(yīng)中 合成異丙醇侶的原料。
[0025]第二步，在第一步蒸饋所得的蒸饋產(chǎn)物中一次性加入一定量(超高純液態(tài)異丙醇 侶：高純水=1~1.5)的水解液，水解液中：含高純水12%，含異丙醇88%及少量的水解助劑，反 應(yīng)完成后，陳化24小時(shí)，在20mmHg、60°C減壓蒸饋蒸出含水量12%的異丙醇進(jìn)入含水異丙醇 計(jì)量罐10,輸送到含水異丙醇儲(chǔ)罐19,用于作為異丙醇侶的水解液中的異丙醇原料，蒸饋后 所得的產(chǎn)物為氨氧化侶。
[00%]此過程進(jìn)入水解陳化干燥罐8中的異丙醇侶是1334.化g。水解陳化干燥罐8由自 控電熱水器18進(jìn)行加熱。
[0027]每一步水解完成后，將水解陳化干燥罐8加熱到80~99°C，液態(tài)異丙醇變成氣態(tài)異 丙醇，被真空系統(tǒng)抽入冷凝系統(tǒng)，變成液態(tài)異丙醇排出，無水異丙醇用于異丙醇侶的原料， 含水異丙醇用于水解工段水解液;而超高純納米氨氧化侶W固態(tài)粉末形式留在水解干燥機(jī) 罐體內(nèi)。
[002引其中，水解溫度可W為50~11(TC，水解時(shí)間為2~12h;水解液中高純水、異丙醇 和水解助劑的質(zhì)量可W比為1:1~8:0.05~0.5;所述陳化結(jié)晶的陳化液由溶劑和陳化 助劑組成，溶劑為水與C4 W下醇的混合液，所述溶劑中醇含量為1~50%wt ;陳化助劑為 醋酸錠、硝酸錠、醋酸、氨、碳酸錠、尿素、C6W下水溶性有機(jī)堿中的一種或多種，陳化助劑在 陳化液中濃度為0.1~30 %wt ;氨氧化侶與陳化液質(zhì)量比為1:3~30 ;陳化溫度為25~ 100°C，陳化時(shí)間為0.5~7天，超高純納米氨氧化侶微晶干燥溫度為60~100°C，干燥時(shí) 間2~1化。
[0029] (6)般燒:將干燥的超高純納米氨氧化侶粉末裝入剛玉相蝸中，在電推板害中般 燒，氨氧化侶粉末變?yōu)锳1 2 〇3粉末，其反應(yīng)方程式為： 2AK0H) 3= A1 2〇 3 +3H 2〇 如果要生產(chǎn)丫-Ab化，般燒溫度為800-950°C，如果要生產(chǎn)a-Ab化般燒溫度達(dá)到 1150-1300°Ce6.60Kmol 的 A1(0H)3般燒得 3.3Kmol 的Al2〇3即 336.4化邑，年生產(chǎn)日為 300天，年產(chǎn)量為100.938噸。
[0030] 其中，要生產(chǎn)a-Ab化，般燒的溫度為優(yōu)選為1180°C -1250°C，般燒時(shí)間為5~6 小時(shí)。
[0031] (7)粉碎，稱量，包裝:般燒后的丫-氧化侶或者α-氧化侶通過剛玉對(duì)漉破碎機(jī) 13和剛玉氣流磨14粉碎，按粒度分級(jí)，通過袋式收塵器15和真空包裝機(jī)28稱量包裝入庫。運(yùn) 樣完成一個(gè)生產(chǎn)循環(huán)，該循環(huán)可W周而復(fù)始的進(jìn)行下去。
[0032] (8)異丙醇尾氣回收:為減少環(huán)境污染，降低生產(chǎn)成本，通過與異丙醇尾氣引風(fēng)機(jī) 22連接的異丙醇尾氣處理裝置21回收合成反應(yīng)塔4、與接料罐6連接的蒸饋真空累7和與水 解陳化干燥罐8連接的水解真空累11排出的異丙醇尾氣，并進(jìn)行處理后得到液態(tài)異丙醇，進(jìn) 入異丙醇儲(chǔ)罐1，經(jīng)異丙醇脫水裝置2后進(jìn)入異丙醇計(jì)量罐3,作為合成反應(yīng)的異丙醇原料， 使尾氣達(dá)標(biāo)排放。異丙醇尾氣處理裝置21可W為異丙醇尾氣活性炭纖維回收裝置。
[0033] (9)最后對(duì)產(chǎn)品A1 2 0 3粉體進(jìn)行檢驗(yàn):采用ICP-0ES，即等離子原子發(fā)射光譜 儀，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行雜質(zhì)元素分析，經(jīng)國內(nèi)權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)長期檢測(cè)，結(jié)果表明雜質(zhì)元素 Fe< 3ppm、Si<2ppm、Ca<lppm、Na<lppm、Mg < lppm、Cr < lppm，Al 2 0 3 含量> 99.999%，達(dá)到超高純標(biāo)準(zhǔn)。
[0034] 下表1為本發(fā)明提供的一種超高純納米氧化侶綠色合成產(chǎn)業(yè)化裝置中設(shè)及裝備數(shù) 量與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)量之間的關(guān)系表。從表中可W看出，本發(fā)明提出的產(chǎn)業(yè)化裝置，可W根據(jù)生 產(chǎn)量增加對(duì)應(yīng)設(shè)備的數(shù)量，可擴(kuò)展性強(qiáng)。
[0035] 表1超高純納米氧化侶產(chǎn)業(yè)化裝置一覽表
如圖2和圖3所示，為本發(fā)明提出的超高純納米氧化侶制備的產(chǎn)業(yè)化裝置的連接示意 圖。本發(fā)明的產(chǎn)業(yè)化裝置主要由合成反應(yīng)系統(tǒng)I、蒸饋提純系統(tǒng)Π 、水解干燥系統(tǒng)m、般燒系 統(tǒng)IV、粉碎系統(tǒng)V、異丙醇尾氣回收系統(tǒng)VI;其中，合成反應(yīng)系統(tǒng)I用于進(jìn)行合成反應(yīng)，得到 液態(tài)異丙醇侶；蒸饋提純系統(tǒng)Π 用于對(duì)所述液態(tài)異丙醇侶進(jìn)行蒸饋提純，得到超高純液態(tài) 異丙醇侶;水解干燥系統(tǒng)虹：用于進(jìn)行水解、陳化和干燥，得到超高純氨氧化侶粉;般燒系統(tǒng) IV:用于對(duì)超高純納米氨氧化侶粉末進(jìn)行般燒，得到A1 2 0 3粉末;破碎封裝系統(tǒng)V:用于對(duì) A1 2 0 3粉末進(jìn)行粉碎后計(jì)量包裝;異丙醇尾氣回收系統(tǒng)VI:用于收集所述合成反應(yīng)系統(tǒng)、 蒸饋提純系統(tǒng)和水解干燥系統(tǒng)中產(chǎn)生的異丙醇尾氣，并轉(zhuǎn)化為液態(tài)異丙醇后傳輸給所述合 成反應(yīng)系統(tǒng)I作為合成反應(yīng)的異丙醇原料。
[0036] 其中，所述合成反應(yīng)系統(tǒng)I包括異丙醇儲(chǔ)罐1，異丙醇脫水裝置2,異丙醇計(jì)量罐3和 合成反應(yīng)塔4，所述蒸饋提純系統(tǒng)π包括蒸饋蓋5、接料罐6、蒸饋真空累7和納米陶瓷膜過濾 器24;所述水解干燥系統(tǒng)虹包括含水異丙醇計(jì)量罐19、異丙醇侶計(jì)量罐27、水解陳化干燥罐 8，無水異丙醇儲(chǔ)罐9，含水異丙醇儲(chǔ)罐10和水解真空累11。
[0037] 其中，所述異丙醇尾氣回收系統(tǒng)VI包括異丙醇尾氣處理裝置21和異丙醇尾氣引風(fēng) 機(jī)22,所述異丙醇尾氣處理裝置21的進(jìn)氣口與所述合成反應(yīng)塔4的異丙醇尾氣排放口、所述 蒸饋真空累7的尾氣排放口 W及所述水解真空累11的尾氣排放口連接，所述異丙醇尾氣處 理裝置的出口與所述異丙醇儲(chǔ)罐1相連;所述無水異丙醇儲(chǔ)罐9的出口與所述異丙醇計(jì)量罐 4的進(jìn)口連接，所述含水異丙醇儲(chǔ)罐10的出口與所述含水異丙醇儲(chǔ)罐19的進(jìn)口連接。其中， 異丙醇尾氣處理裝置21可W為異丙醇尾氣活性碳纖維回收裝置。
[0038] 其中，所述般燒系統(tǒng)IV包括電推板般燒爐12和剛玉厘體;所述破碎封裝系統(tǒng)VI包 括剛玉對(duì)漉破碎機(jī)13、剛玉氣流磨14、袋式收塵器15和真空包裝機(jī)28,所述合成反應(yīng)塔4由 下部的加熱反應(yīng)蓋和上部的冷凝器組成，所述加熱反應(yīng)蓋材質(zhì)為耐酸不誘鋼，所述冷凝器 為玻璃列管冷凝器。
[0039] 其中，所述的一種超高純納米氧化侶綠色合成產(chǎn)業(yè)化裝置，還包括：高純水機(jī)組 17、自控電熱水器（18)和自控電導(dǎo)熱油爐20,高純水機(jī)組17用于為所述水解干燥系統(tǒng)制備 水解液中的高純水；自控電熱水器18用于為所述水解干燥罐提供加熱源；自控電導(dǎo)熱油爐 20用于為所述合成反應(yīng)塔4和蒸饋蓋5提供加熱源。
[0040] 上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施 例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可W在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作 出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種超高純納米氧化錯(cuò)綠色合成方法，其特征在于，其工藝步驟為： (1) 合成工藝:將高純鋁肩和異丙醇，加入到由下部加熱的反應(yīng)釜和上部冷凝器組成的 合成反應(yīng)塔中，加入催化劑、除鐵劑、除硅劑后加熱，異丙醇與鋁發(fā)生合成反應(yīng)，生成氣態(tài)異 丙醇鋁；氣態(tài)異丙醇鋁進(jìn)入冷凝器，經(jīng)冷凝器冷卻成液態(tài)異丙醇鋁后，回流到所述反應(yīng)釜 中，這樣不停地蒸發(fā)-冷凝-回流，完成合成反應(yīng)，最終鋁肩和異丙醇完全生成液態(tài)異丙醇 錯(cuò)； (2) 蒸餾提純工藝:將液態(tài)異丙醇鋁注入蒸餾釜中蒸發(fā)成異丙醇鋁蒸汽，進(jìn)入接料罐后 變成液態(tài)高純異丙醇鋁，然后將液態(tài)高純異丙醇鋁在160 °C溫度下過納米陶瓷膜過濾機(jī)，濾 除液態(tài)異丙醇鋁中所含不溶元素態(tài)雜質(zhì)，獲得超高純液態(tài)異丙醇鋁； (3) 水解、陳化和干燥工藝:將超高純異丙醇鋁緩慢注入水解陳化干燥罐中，同時(shí)緩慢 注入高純水和異丙醇組成的水解液，在水浴和攪拌條件下發(fā)生水解反應(yīng)，得到超高純納米 水合氫氧化鋁及異丙醇水溶液;然后，在水解陳化干燥罐中陳化，陳化后進(jìn)行干燥，液態(tài)異 丙醇變成氣態(tài)異丙醇，經(jīng)冷凝后變成液態(tài)無水異丙醇排出，而超高純納米氫氧化鋁以固態(tài) 粉末形式留在水解陳化干燥罐體內(nèi)； (4) 煅燒工藝:對(duì)超高純納米氫氧化鋁粉末進(jìn)行煅燒，得到Al 2 O 3粉末； (5) 粉碎包裝工藝:對(duì)Al 2 O 3粉末進(jìn)行粉碎后計(jì)量包裝； (6) 尾氣處理工藝:將步驟（1)~（3)中產(chǎn)生的異丙醇尾氣通過回收裝置進(jìn)行回收處理， 回收得到的液態(tài)異丙醇進(jìn)行脫水后作為所述步驟(1)中的異丙醇原料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高純納米氧化鋁綠色合成方法，其特征在于，所述步驟 (3)中，所述水解采用兩步水解工藝： 第一步:將計(jì)量的液態(tài)高純異丙醇鋁緩慢放入水解陳化干燥罐中，同時(shí)在60°C水浴中 邊攪拌邊緩慢加入水解液，反應(yīng)一段時(shí)間后，在20mmHg、60 °C減壓蒸餾蒸出含水量小于0.2 的異丙醇，作為所述步驟(1)中合成工藝的異丙醇原料； 第二步：對(duì)第一步蒸餾所得的蒸餾產(chǎn)物中一次性加入水解液，反應(yīng)陳化24小時(shí)后，在 20mmHg、90°C減壓蒸餾蒸出含水量大于10%的異丙醇，用于作為所述第一步中的水解反應(yīng)的 水解液原料。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高純納米氧化鋁綠色合成方法，其特征在于，所述步驟 (1)中，所述高純鋁肩的純度大于99.99%，所述催化劑為氯化汞或氯化鋁或異丙醇鋁，所述 除鐵劑為酚酞或PAN或二甲酚橙;所述除硅劑為酚酞或鑭系氧化物，所述催化劑的添加量為 鋁:催化劑=1: 〇. 〇 1~〇. 〇5mol，所述除鐵劑的添加量為鋁：除鐵劑=500: Iwt，所述除硅劑的 添加量為鋁：除硅劑=100: lwt，所述步驟（1)的反應(yīng)釜中的加熱溫度為84~120°C;所述步驟 (1) 中冷凝器的冷凝溫度為20~30°C。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高純納米氧化鋁綠色合成方法，其特征在于，所述步驟 (2) 中所述蒸餾釜內(nèi)的真空度為1~20mmHg，溫度為160~198攝氏度;所述納米陶瓷膜過濾機(jī) 用于過濾掉液態(tài)高純異丙醇鋁中所含不溶元素態(tài)Fe、Si、Cu雜質(zhì)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高純納米氧化鋁綠色合成方法，其特征在于，所述步驟 (3) 中，所述水解液中的高純水為電阻率為15~18兆歐的高純水，所述水解液還包括水解助 劑，水解液中高純水、異丙醇和水解助劑的質(zhì)量比為1:1~8:0.05~0.5;水解溫度為50 ~110°C，水解時(shí)間為2~12h; 所述陳化結(jié)晶的陳化液由溶劑和陳化助劑組成，溶劑為水與C4以下醇的混合液，所 述溶劑中醇含量為1~50%wt ;陳化助劑為醋酸銨、硝酸銨、醋酸、氨、碳酸銨、尿素、C6以下 水溶性有機(jī)堿中的一種或多種，陳化助劑在陳化液中濃度為0.1~30%Wt ;氫氧化鋁與陳 化液質(zhì)量比為1:3~30;陳化溫度為25~100 °C，陳化時(shí)間為0.5~7天； 所述干燥溫度為60~100 °C，干燥時(shí)間2~12h ; 所述步驟(4)中，所述煅燒的溫度為1180°C -1250°C，煅燒時(shí)間為5-6小時(shí)。6. -種超高純納米氧化鋁綠色合成產(chǎn)業(yè)化裝置，其特征在于，包括： 合成反應(yīng)系統(tǒng)（I):用于進(jìn)行合成反應(yīng)，得到液態(tài)異丙醇鋁； 蒸餾提純系統(tǒng)（Π ):用于對(duì)所述液態(tài)異丙醇鋁進(jìn)行蒸餾提純，得到超高純液態(tài)異丙醇 錯(cuò)； 水解干燥系統(tǒng)On):用于進(jìn)行水解、陳化和干燥，得到超高純氫氧化鋁粉； 煅燒系統(tǒng)(IV):用于對(duì)超高純納米氫氧化鋁粉末進(jìn)行煅燒，得到Al 2 O 3粉末； 破碎封裝系統(tǒng)（V):用于對(duì)Al 2 O 3粉末進(jìn)行粉碎后計(jì)量包裝； 異丙醇尾氣回收系統(tǒng)（VI):用于收集所述合成反應(yīng)系統(tǒng)、蒸餾提純系統(tǒng)和水解干燥系 統(tǒng)中產(chǎn)生的異丙醇尾氣，并轉(zhuǎn)化為液態(tài)異丙醇后傳輸給所述合成反應(yīng)系統(tǒng)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種超高純納米氧化鋁綠色合成產(chǎn)業(yè)化裝置，其特征在于，所 述合成反應(yīng)系統(tǒng)（I)包括異丙醇儲(chǔ)罐（1)，異丙醇脫水裝置(2)，異丙醇計(jì)量罐(3)和合成反 應(yīng)塔(4)， 所述蒸餾提純系統(tǒng)（Π )包括蒸餾釜(5)、接料罐(6)、蒸餾真空栗(7)和納米陶瓷膜過濾 器(24); 所述水解干燥系統(tǒng)（ΙΠ )包括含水異丙醇計(jì)量罐（19)、異丙醇鋁計(jì)量罐(27)、水解陳化 干燥罐(8)、無水異丙醇儲(chǔ)罐(9)、含水異丙醇儲(chǔ)罐(10)和水解真空栗(11)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種超高純納米氧化鋁綠色合成產(chǎn)業(yè)化裝置，其特征在于，所 述異丙醇尾氣回收系統(tǒng)包括異丙醇尾氣處理裝置(21)和異丙醇尾氣引風(fēng)機(jī)(22)，所述異丙 醇尾氣處理裝置(21)的進(jìn)氣口與所述合成反應(yīng)塔(4)的異丙醇尾氣排放口、所述蒸餾真空 栗(7)的尾氣排放口以及所述水解真空栗（11)的尾氣排放口連接，所述異丙醇尾氣處理裝 置的出口與所述異丙醇儲(chǔ)罐(1)相連； 所述無水異丙醇儲(chǔ)罐(9)的出口與所述異丙醇計(jì)量罐(4)的進(jìn)口連接，所述含水異丙醇 儲(chǔ)罐(10 )的出口與所述含水異丙醇儲(chǔ)罐(19 )的進(jìn)口連接。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種超高純納米氧化鋁綠色合成產(chǎn)業(yè)化裝置，其特征在于，所 述煅燒系統(tǒng)包括電推板煅燒爐（12)和剛玉匣體； 所述破碎封裝系統(tǒng)包括、剛玉對(duì)輥破碎機(jī)（13)、剛玉氣流磨（14)、袋式收塵器（15)和真 空包裝機(jī)(28); 所述合成反應(yīng)塔(4)由下部的加熱反應(yīng)釜和上部的冷凝器組成，所述加熱反應(yīng)釜材質(zhì) 為耐酸不銹鋼，所述冷凝器為玻璃列管冷凝器。10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種超高純納米氧化鋁綠色合成產(chǎn)業(yè)化裝置，其特征在于， 還包括： 高純水機(jī)組（17):用于為所述水解干燥系統(tǒng)（m)中的水解陳化干燥罐(8)制備水解液 中的高純水； 自控電熱水器(18):用于為所述水解陳化干燥罐(8)提供加熱源； 自控電導(dǎo)熱油爐(20):用于為所述合成反應(yīng)塔(4)和蒸餾釜(5)提供加熱源。
【文檔編號(hào)】C01F7/42GK105948090SQ201610410951
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】袁偉昊, 袁樹來
【申請(qǐng)人】袁偉昊