[实用新型]一种铝水反应制氢联产氢氧化铝的装置

说明书

本实用新型公开了一种铝水反应制氢联产氢氧化铝的装置，包括：反应釜，用于利用可水解制氢的铝合金进行水解制氢反应；冷却单元，用于对来自所述反应釜的排出气进行冷却，以使所述排出气中的水蒸气冷凝；第一分离单元，用于分离出所述排出气经冷却单元冷却后的物料中的水，以得到氢气；第二分离单元，用于对来自所述反应釜的反应后的浆料进行分离，以分离出来自所述铝合金的未反应金属；和第一干燥单元，用于对来自所述第二分离单元的分离出未反应金属的剩余浆料进行干燥，以得到氢氧化铝粉体。本实用新型既可实现氢气生产的安全、环保、低成本、高效率，又能得到氢氧化铝的高附加值产品，经济效益显著。

技术领域

本实用新型属于氢气制备与氧化铝类产品高效获得与利用的技术领域，涉及一种铝水反应制氢联产氢氧化铝的装置。

背景技术

能源供应对于国家发展的各个阶段都是最重要的基础条件。我国的能源供应一直以化石燃料为主，占比达到80％以上，由此产生的二氧化硫和二氧化碳排放造成了严重的环境污染，成为影响现代工业可持续发展和人民生活水平提高的重要原因。因此，调整能源战略，开发清洁、高效、可持续发展的新能源成为当务之急。氢是元素周期表中最轻的元素，氢气与氧气反应的热值高，产物是水，不污染环境，而且在自然环境中储量丰富。因此，氢能被认为是最理想的终极能源。我国一直重视氢能利用，国家发改委、能源局发布了《能源技术革命创新行动计划 (2016-2030年)》，全力推进氢能产业化。

目前，国内外针对氢气的制备已经有比较成熟的技术，如电解水制氢、化石燃料重整制氢、铝基合金水解制氢等等。电解水制氢最早开发，距今已经有70年的历史，仍然在不断研究与进步。由于氢气的可压缩性差，质量轻，相对于氢气的制备，存储和运输是氢能发展和应用的瓶颈。为此，寻求新的制氢技术，解决氢气的长途运输与存储问题，成为该领域的研究热点。

铝是地壳中含量最高的金属元素，占地壳总重量的8.3％，在各类硅铝酸盐、氧化物或盐类中存在，来源十分丰富。单质铝属于活泼金属，能够与水反应产生氢气，同时生成铝的氢氧化物或氧化物，并且2007 年美国Woodall教授研究报道了利用Al和Ga形成的二元合金可在室温下与水反应，产生氢气；后续人们进一步研究发现添加In等金属有利于在保证水解性能的同时降低较昂贵的金属镓的用量。

拟薄水铝石又称胶态薄水铝石，是一种化工合成中催化剂的重要前驱体，是一类颗粒细小、结晶不完整、具有薄的褶皱片层的氢氧化铝，具有比表面高、孔容大等特点。拟薄水铝石目前的生产方法主要有碳化法、酸法和醇铝法。碳化法是规模生产的主要方法，是在偏铝酸钠溶液中调控通入二氧化碳的过程而生成的，该种工艺不可避免的使产品中保留难以去除的钠离子，影响了产品的利用范围。酸法主要指铝的强酸弱碱盐在加碱调节水解条件下制备的工艺方法，该方法能够大幅度降低钠离子含量，但是得到的产品拟薄水铝石中易产生其他杂相。而要想获得杂质含量更低的拟薄水铝石，现行的方法是采用高纯铝与醇反应首先制得醇铝产品，在此基础上进行水解制取。该方法中选用高纯的金属铝和有机溶剂，生产条件苛刻，成本居高不下。采用铝水反应制氢同时获得铝的氢氧化铝产品，往往是加入了更多的低熔点合金，在低温下反应，得不到拟薄水铝石产物。

近几年，围绕拟薄水铝石制备工艺的创新也取得显著进步。如专利201110021780，介绍了《一种高纯拟薄水铝石的制备方法》，采用纯度大于99.5％的金属铝，与C5-C8及正丁醇先制备出烷基铝，之后再水解制得拟薄水铝石。该方法中采用了较多碳有机溶剂作为烷基铝的制备原料。申请号为201510937351.X，给出了《一种纳米羟基氧化铝粉体的制备技术》，介绍了在氩气保护下，球磨铝粉、镓、铟、锡粉，并添加无机盐，获得铝基材料，在70℃水中反应24小时，获得氢气和AlOOH微球，再通过对微球的后续处理得到纳米羟基氧化铝。该方法中低熔点合金的用量达到4wt％，氯化钠用量超过5wt％。该方法在AlOOH微球的制备过程中，镓、铟、锡未能有效回收，混入到产品中，不仅造成产品成本高昂，同时产品中也含有大量杂质。上述的同类研究均存在成本高、低熔点合金用量大、难以回收、拟薄水铝石制备过程复杂等问题，因此难以产业化。

实用新型内容