CN102275965B - 聚合氯化铝免加热的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚合氯化铝免加热的生产方法，首先将原料盐酸稀释至所需浓度，然后在不断搅拌的条件下加入铝矾土，并加入适量的铝酸钙粉至反应液的温度升至84～87℃，然后通过放热自行升温至95～105℃进行反应，反应结束后测其反应液的浓度，并将反应液的浓度稀释至所需浓度，接着加入铝酸钙粉进行聚合反应，反应结束后调节反应液的浓度至所需浓度，得到产品液体聚合氯化铝。利用本发明方法制备聚合氯化铝不需要蒸气加热，从而节省了加热设备，并且反应过程中产生的盐酸蒸气通过吸收设备回收利用。因而，本发明投资成本低，节能、降耗、减排，有利于环境保护，具有显著的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种絮凝剂聚合氯化铝的生产方法，特别是涉及一种聚合氯化铝免加热的生产方法。
背景技术
聚合氯化铝是一种无机高分子絮凝剂，广泛应用于城市和各种工业给水净化处理、工业废水的深度净化处理、油田地下水回注及污泥处理等领域。聚合氯化铝是一种目前技术比较成熟、市场销量最大的无机高分子水处理絮凝剂，虽然关于聚合氯化铝的生产工艺相对来说比较成熟，但是在某种程度上仍存在有一定的缺陷。
聚合氯化铝（PAC）是一种常用的高效水处理添加剂，盐酸、铝酸钙粉和铝土矿等含铝原料是制备聚合氯化铝主要的原材料。随着经济的不断发展，人们对环境的日益重视，作为高效水处理添加剂的PAC用量也越来越大。目前PAC的生产工艺对环境和资源保护均十分不利，并且加热设备投资较大，不利于减排、降耗、节能。
目前，生产聚合氯化铝的现有技术存在的主要问题为：
1、反应过程中需要蒸气加热，因而需要投资锅炉等加热设备，投资较大；
2、浪费能源：由于现有生产聚合氯化铝的反应过程中，需要通过两次蒸气加热，每次加热时间不少于2小时，从而需要使用大量的能源，并且排放大量的废酸蒸气，造成能源浪费。
3、现有生产聚合氯化铝反应过程中，因蒸气加热导致增加了反应设备的内压（蒸气压力一般在0.6Mpa以上），从而使其反应所产生的废气从加料口处溢出，废气的溢出不仅对操作人员的人身安全造成了危害，而且对环境也造成了污染，热量由于没有回收也被浪费。
4、现有生产聚合氯化铝反应过程中产生的盐酸蒸气溢出，造成了原材料的浪费。
5、现有生产技术中采用凉水进行配酸，延长了加热时间，由此既浪费能源又增加工人劳动强度。
关于絮凝剂聚合氯化铝也有不少专利文献。例如：1、申请号为200810204171.0、发明名称为“聚合氯化铝的制备方法”的发明专利，该发明专利将含铝废酸或废酸至于反应釜，同时加入废铝或铝矾土，充分利用废酸与铝发生放热反应的热能进行预加热，然后补充加热至温度为95～105℃，保持3～5小时以使聚合反应完全。沉淀或过滤法进行产品分离和富集。2、申请号为200810183878.8、发明名称为“用铝酸钙粉生产聚合氯化铝”的发明专利，该发明专利是采用铝酸钙粉为原料制备聚合氯化铝。
发明内容
本发明的目的是克服聚合氯化铝现有生产技术中蒸气加热、浪费能源等缺陷，提供一种聚合氯化铝免加热的生产方法。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种聚合氯化铝免加热的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：
a、配酸：以1吨质量百分浓度为30%的盐酸为加料基准，将其盐酸加入反应罐中，然后加入步骤b或步骤d中的吸收循环水，将质量百分浓度为30%的盐酸稀释至质量百分浓度为15～20%；
b、在不断搅拌的条件下，往反应罐中加入220～350kg铝矾土，然后加入适量的铝酸钙粉，通过盐酸与铝酸钙粉之间的放热反应，反应液的温度随着铝酸钙粉的加入不断升高，当反应液的温度上升至84～87℃时停止加入铝酸钙粉，反应液的温度自行升温至95～105℃，在此温度条件下反应1.5～2小时，反应结束；在此反应过程中产生的盐酸蒸气利用吸收设备回收利用，盐酸蒸气回收利用过程中的吸收循环水应用到步骤a进行配酸或步骤c中稀释反应液；
c、利用步骤b盐酸蒸气回收利用过程中的吸收循环水稀释步骤b反应结束后的反应液，将其反应液的浓度稀释至20～25波美度；
d、聚合反应：在步骤c稀释后的反应液中加入铝酸钙粉250～300kg，通过盐酸与铝酸钙粉之间的放热反应，反应液的温度自行升至100～105℃，在此温度条件下反应40～90分钟，反应结束后利用吸收循环水稀释反应液至所需浓度，稀释后出料，得到产品液体聚合氯化铝；在此反应过程中产生的盐酸蒸气利用吸收设备回收利用，盐酸蒸气回收利用过程中的吸收循环水用于步骤a进行配酸或步骤c中稀释反应液。
根据上述的聚合氯化铝免加热的生产方法，步骤a中所述吸收循环水的温度为50～60℃。
根据上述的聚合氯化铝免加热的生产方法，步骤b中所述铝矾土中Al2O3的质量百分含量为25～40%；所述铝酸钙粉中Al2O3的质量百分含量为48～55%，活性Ca为9～13。
根据上述的聚合氯化铝免加热的生产方法，步骤b中反应结束后反应液的浓度为35～38波美度。
根据上述的聚合氯化铝免加热的生产方法，步骤b中所述盐酸蒸气回收利用过程中吸收循环水的温度为50～60℃。
根据上述的聚合氯化铝免加热的生产方法，步骤c中所述将其反应液的浓度稀释至20～25波美度时，反应液的温度为68～72℃。
根据上述的聚合氯化铝免加热的生产方法，步骤b和步骤d中所述铝酸钙粉中Al2O3的质量百分含量为48～55%，活性Ca为9～13。
根据上述的聚合氯化铝免加热的生产方法，步骤d中所述盐酸蒸气回收利用过程中吸收循环水的温度为50～60℃。
本发明的积极有益效果：
1、本发明利用盐酸与铝和氧化钙的放热反应，通过控制原料的加入及其加入方式，研制出一种不需要加热即可制备聚合氯化铝的生产方法。本发明方法由于不需要蒸气加热，节省了加热设备投资，从而降低了投资成本，从而起到了节能、减排和降耗的作用。
2、本发明利用吸收设备，对其反应过程中产生的盐酸蒸气进行吸收，并将吸收循环水用于反应中配酸或稀释反应液。盐酸蒸气的回收利用既有利于操作人员的身体健康安全，又解决了能源和材料的浪费，增加了企业收入，同时又解决了盐酸蒸气外溢对环境造成的污染。因而，本发明实现了节能、减排、降耗的效果，具有显著的经济效益和社会效益。
3、本发明生产聚合氯化铝的反应设备是在常压条件下进行，能够安全生产并可延长反应设备的使用寿命。
4、本发明生产聚合氯化铝过程中投料即为加热，与现有技术相比，可减少加热时间4小时以上，明显降低了工人的劳动时间和强度。
5、本发明生产聚合氯化铝的反应设备为常压设备，在搅拌设备功能允许的情况下，可有效扩大反应罐的容量，从而加大投料量，提高生产量。
四、具体实施方式：
以下实施例仅为了进一步说明本发明，并不限制本发明的内容。
实施例1：一种聚合氯化铝免加热的生产方法
本发明聚合氯化铝免加热的生产方法，所述生产方法的详细步骤如下：
a、配酸：以1吨质量百分浓度为30%的盐酸为加料基准，将其盐酸加入反应罐中，然后加入步骤b或步骤d中的吸收循环水（吸收循环水的温度为50～60℃），将质量百分浓度为30%的盐酸稀释至质量百分浓度为18%；
b、在不断搅拌的条件下，往反应罐中加入290kg铝矾土（铝矾土中Al2O3的质量百分含量为25～40%），然后加入适量的铝酸钙粉（铝酸钙粉中Al2O3的质量百分含量为48～55%，活性Ca为9～13），通过盐酸与铝酸钙粉之间的放热反应，反应液的温度随着铝酸钙粉的加入不断升高，当反应液的温度上升至85～86℃时停止加入铝酸钙粉，反应液的温度自行升温至98～100℃，在此温度条件下反应1.8小时，反应结束，反应结束后反应液的浓度为36波美度；在此反应过程中产生的盐酸蒸气利用吸收设备回收利用，盐酸蒸气回收利用过程中的吸收循环水应用到步骤a进行配酸或步骤c中稀释反应液（吸收循环水的温度为50～60℃）；
c、利用步骤b盐酸蒸气回收利用过程中的吸收循环水稀释步骤b反应结束后的反应液，将其反应液的浓度稀释至23波美度，此时反应液的温度为70℃；
d、聚合反应：在步骤c稀释后的反应液中加入铝酸钙粉275kg（铝酸钙粉中Al2O3的质量百分含量为48～55%，活性Ca为9～13），通过盐酸与铝酸钙粉之间的放热反应，反应液的温度自行升至102～103℃，在此温度条件下反应50分钟，反应结束后利用吸收循环水稀释反应液至所需浓度，稀释后出料，得到产品液体聚合氯化铝；在此反应过程中产生的盐酸蒸气利用吸收设备回收利用，盐酸蒸气回收利用过程中的吸收循环水用于步骤a进行配酸或步骤c中稀释反应液（吸收循环水的温度为50～60℃）。
实施例2：与实施例1基本相同，不同之处在于：
本发明聚合氯化铝免加热的生产方法，所述生产方法的详细步骤如下：
步骤a中：将质量百分浓度为30%的盐酸稀释至质量百分浓度为15%；
步骤b中：往反应罐中加入260kg铝矾土，当反应液的温度上升至85～86℃时停止加入铝酸钙粉，反应液的温度自行升温至96～98℃，在此温度条件下反应1.9小时，反应结束，反应结束后反应液的浓度为38波美度；
步骤c中：将其反应液的浓度稀释至20波美度，此时反应液的温度为68℃；
步骤d中：在步骤c稀释后的反应液中加入铝酸钙粉250kg，反应液的温度自行升至100～102℃，在此温度条件下反应80分钟。
实施例3：与实施例1基本相同，不同之处在于：
本发明聚合氯化铝免加热的生产方法，所述生产方法的详细步骤如下：
步骤a中：将质量百分浓度为30%的盐酸稀释至质量百分浓度为20%；
步骤b中：往反应罐中加入320kg铝矾土，当反应液的温度上升至85～86℃时停止加入铝酸钙粉，反应液的温度自行升温至103～104℃，在此温度条件下反应1.6小时，反应结束，反应结束后反应液的浓度为35波美度；
步骤c中：将其反应液的浓度稀释至22波美度，此时反应液的温度为69℃；
步骤d中：在步骤c稀释后的反应液中加入铝酸钙粉300kg，反应液的温度自行升至104～105℃，在此温度条件下反应40分钟。
实施例4：与实施例1基本相同，不同之处在于：
本发明聚合氯化铝免加热的生产方法，所述生产方法的详细步骤如下：
步骤a中：将质量百分浓度为30%的盐酸稀释至质量百分浓度为19%；
步骤b中：往反应罐中加入350kg铝矾土，当反应液的温度上升至86～87℃时停止加入铝酸钙粉，反应液的温度自行升温至103～105℃，在此温度条件下反应1.5小时，反应结束，反应结束后反应液的浓度为37波美度；
步骤c中：将其反应液的浓度稀释至25波美度，此时反应液的温度为72℃；
步骤d中：在步骤c稀释后的反应液中加入铝酸钙粉265kg，反应液的温度自行升至100～102℃，在此温度条件下反应90分钟。
实施例5：与实施例1基本相同，不同之处在于：
本发明聚合氯化铝免加热的生产方法，所述生产方法的详细步骤如下：
步骤a中：将质量百分浓度为30%的盐酸稀释至质量百分浓度为17%；
步骤b中：往反应罐中加入220kg铝矾土，当反应液的温度上升至84～85℃时停止加入铝酸钙粉，反应液的温度自行升温至95～97℃，在此温度条件下反应2.0小时，反应结束，反应结束后反应液的浓度为36波美度；
步骤c中：将其反应液的浓度稀释至22波美度，此时反应液的温度为70℃；
步骤d中：在步骤c稀释后的反应液中加入铝酸钙粉290kg，反应液的温度自行升至102～103℃，在此温度条件下反应85分钟。
Claims (1)
1.一种聚合氯化铝免加热的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：
a、配酸：以1吨质量百分浓度为30%的盐酸为加料基准，将其盐酸加入反应罐中，然后加入步骤b或步骤d中的吸收循环水，将质量百分浓度为30%的盐酸稀释至质量百分浓度为15～20%；
b、在不断搅拌的条件下，往反应罐中加入220～350kg铝矾土，然后加入适量的铝酸钙粉，通过盐酸与铝酸钙粉之间的放热反应，反应液的温度随着铝酸钙粉的加入不断升高，当反应液的温度上升至84～87℃时停止加入铝酸钙粉，反应液的温度自行升温至95～105℃，在此温度条件下反应1.5～2小时，反应结束；在此反应过程中产生的盐酸蒸气利用吸收设备回收利用，盐酸蒸气回收利用过程中的吸收循环水应用到步骤a进行配酸或步骤c中稀释反应液；
所述铝矾土中Al2O3的质量百分含量为25～40%；所述铝酸钙粉中Al2O3的质量百分含量为48～55%，活性Ca为9～13%；
c、利用步骤b盐酸蒸气回收利用过程中的吸收循环水稀释步骤b反应结束后的反应液，将其反应液的浓度稀释至20～25波美度；
d、聚合反应：在步骤c稀释后的反应液中加入铝酸钙粉250～300kg，通过盐酸与铝酸钙粉之间的放热反应，反应液的温度自行升至100～105℃，在此温度条件下反应40～90分钟，反应结束后利用吸收循环水稀释反应液至所需浓度，稀释后出料，得到产品液体聚合氯化铝；在此反应过程中产生的盐酸蒸气利用吸收设备回收利用，盐酸蒸气回收利用过程中的吸收循环水用于步骤a进行配酸或步骤c中稀释反应液；
所述铝酸钙粉中Al2O3的质量百分含量为48～55%，活性Ca为9～13%。
2．根据权利要求1所述的聚合氯化铝免加热的生产方法，其特征在于：步骤a中所述吸收循环水的温度为50～60℃。
3．根据权利要求1所述的聚合氯化铝免加热的生产方法，其特征在于：步骤b中反应结束后反应液的浓度为35～38波美度。
4．根据权利要求1所述的聚合氯化铝免加热的生产方法，其特征在于：步骤b中所述盐酸蒸气回收利用过程中吸收循环水的温度为50～60℃。
5．根据权利要求1所述的聚合氯化铝免加热的生产方法，其特征在于：步骤c中所述将其反应液的浓度稀释至20～25波美度时，反应液的温度为68～72℃。
6．根据权利要求1所述的聚合氯化铝免加热的生产方法，其特征在于：步骤d中所述盐酸蒸气回收利用过程中吸收循环水的温度为50～60℃。
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