一种液体高纯聚硫酸铝的生产方法与流程

本发明涉及一种无机高效净水剂的生产方法，具体涉及一种液体高纯聚硫酸铝的生产方法。

背景技术

聚硫酸铝是是新一代无机高分子混凝剂，英文名是pas，通式为[a12(oh)n(s04)3-n/2]m(1≤n≤5,m≤10)其分子结构庞大。目前有关聚合硫酸铝制备工艺研究的文献报道较少，传统的生产方法主要是酸法，即以铝土矿或高岭土为原料，用过量硫酸分解，滤液经熟化、水解、聚合而得液体聚合硫酸铝。液体硫酸铝与碱化剂反应也可得到聚硫酸铝。

聚合硫酸铝是复合型高分子聚合物，分子结构庞大，吸附能力强，净水效果优于传统的无机净水剂。投入原水后形成的絮凝体大，沉淀速度快，活性高，过滤性好，且对各种原水的适应性强，对水的ph值影响极小(ph值4-11)。不论原水浊度高低，废水污染物浓度大小，其净化效果显著。用量少，对设备、管道腐蚀性小，操作方便，投药量小，净化成本低。聚硫酸铝是在铝盐水解聚合和混凝机理的研究基础上发展起来的一代新型水处理混凝剂，其混凝性能与聚氯化铝相似。制备聚硫酸铝的生产过程中需要加热，而反应产物需要降温。因此需要提高反应过程热能的利用，以达到降低生产成本的目的。

技术实现要素：

本发明的目的是解决制备液体高纯聚硫酸铝的生产过程中热能未充分利用的问题，提供一种节能、环保、高效的液体高纯聚硫酸铝的生产方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种液体高纯聚硫酸铝的生产方法，该方法包含以下步骤：(1)氢氧化铝与水进行搅拌混合，得到第一原料混合液，输入到反应装置中；(2)向反应装置中加入浓硫酸；加热反应装置至反应需要的温度，使第一原料混合液与浓硫酸进行化学反应，得到反应产物；(3)对反应产物进行后续处理，获得高纯聚硫酸铝；该方法还包含以下步骤：步骤(2)中的反应产物从反应装置中分离，与所述的第一原料混合液通过换热装置进行换热，升温后的第一原料混合液加入到反应装置进行反应，使反应装置加热至反应需要的温度后不需要再加热，反应产物换热降温后再进行后续处理。

较佳地，所述的反应装置选择单釜多桨反应釜，其包含：反应釜外壳；中心反应部，其位于反应釜中心，通过围板限定；及通过第一隔板与第二隔板分隔限定的反应部一和反应部二；其中，所述的第二隔板下部设置开孔，使得反应部一与反应部二能单向流通；中心反应部与反应部二之间的围板下部设置开孔，使得反应部二与中心反应部单向流通；所述的反应部一包含若干由第三隔板间隔的反应区，该第三隔板上部均设置有溢流孔，使得反应部一内的各反应区能单向流通。

较佳地，所述的反应部一的每个反应区、反应部二及中心反应部均设置有独立的搅拌装置。

较佳地，所述的换热装置选择石墨换热器。

较佳地，所述的石墨换热器选用板式换热器或套管式换热器。

较佳地，所述的后续处理包含对反应产物的固液分离。

较佳地，所述的反应产物经固液分离后，未溶解的氢氧化铝返回继续使用。

本发明提供的生产方法简便，且制备效率高，能耗低，节能，环保，制备的产品纯度高，质量好，符合水处理剂聚硫酸铝hg/t5006-2016标准。

附图说明

图1为本发明的一种液体高纯聚硫酸铝的生产方法流程图。

图2为本发明采用的反应装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

如图1所示，本发明的液体高纯聚硫酸铝的生产方法包含以下步骤：

s1中，氢氧化铝与水进行搅拌混合，得到第一原料混合液；

s2中，将第一原料混合液输入到换热装置，作为低温介质，与来自反应装置的高温反应产物进行换热；

s3中，换热后获得升温的第一原料混合液输入到反应装置，与加入到反应装置的浓硫酸进行加压反应；得到的高温的反应产物输入到换热装置中作为高温介质；

s4中，高温的反应产物换热后温度降低，对降温后的反应产物进行后续处理。

s5中，收集处理后反应产物的上清液，获得液体高纯聚硫酸铝。

所述的换热装置选择石墨换热器。一些实施例中，所述的石墨换热器选用板式换热器或套管式换热器。

所述的后续处理包含对反应产物的固液分离。一些实施例中，选用压滤机对反应产物进行过滤。

所述的反应产物经固液分离后，，未溶解的氢氧化铝可返回s1中进行下一轮化学反应。

所述的反应装置选择如图2所示的单釜多桨反应釜，其包含：

反应釜外壳10；

中心反应部20，其位于反应釜中心，通过围板21限定；及

通过第一隔板31与第二隔板32分隔限定的反应部一30和反应部二40，该第一隔板31、第二隔板32均设置在围板21与反应釜外壳10之间。

其中，该第一隔板31使得反应部一30与反应部二40完全隔绝，由于反应部二40中反应已完成，为了避免溢流至第一反应区(反应部一30)；该第二隔板32设置开孔(较佳地，设置在下部)，使得反应部一30与反应部二40能单向流通；中心反应部20与反应部二40之间的围板设置开孔，使得反应部二40与中心反应部20能流通，优选地，所述的中心反应部20与反应部二40之间的围板的开孔设置在下部；所述的中心反应部20、反应部一30、反应部二40均设置有搅拌装置50。

所述的反应部一30包含若干由第三隔板33间隔的反应区，该每个反应区设置有独立的搅拌装置，该第三隔板33上均设置有溢流孔，使得反应部一30内的各反应区能流通，优选地，所述第三隔板33上的溢流孔设置在第三隔板33的上部。

所述的第二隔板32、第三隔板33的设置目的是为了不让物料快速的进入下一反应区，以确保反应时间。

所述的围板21可以为方形或圆形，优选地，该围板21为圆筒状。

本发明的反应装置采用单釜多桨反应釜，在同一个反应釜中安装多台搅拌装置，形成多个反应区，达到自动化生产的目的——在第一反应区连续不停的均匀加入原材料，每个反应区之间有隔板，第一反应区与最后反应区之间的隔板不连通，使物料经过多个反应区后，反应完成度接近100％。该单釜多桨反应系统用于连续制备液体聚硫酸铝，方便从完成反应的中心反应部抽出反应产物与第一原料混合液进行换热，不但省略了反应产物的降温工艺，降低能耗，还将该热能用于加热第一原料混合液，减少了对反应原料的加热步骤，不但更加安全，还节约了能耗，在反应开始后，就不再需要对反应釜加热，充分利用了反应热、稀释热和产品热。

实施例

本发明的一种高纯聚硫酸铝的生产方法，采用上述的反应装置，包含以下步骤：

步骤1，3000公斤含al2o3为60％的工业氢氧化铝(湿粉)与2000公斤的水进行搅拌混合均匀，得到第一原料混合液；第一原料混合液经换热装置的管道输入到反应装置(8000升搪玻璃反应釜)的反应部一30中紧邻第一隔板31的反应区；

步骤2，向反应部一30中紧邻第一隔板31的反应区中加入3450公斤98％的工业硫酸；

步骤3，加热反应装置至反应需要的温度，加压，进行化学反应，放热反应温度可高达150℃；

步骤4，从中心反应部20中抽出反应产物，经换热装置与第一原料混合液换热，升温后的第一原料混合液输入到反应装置中(反应部一30中紧邻第一隔板31的反应区)，不需再加热，与加入的硫酸一起作为反应原料进行下一轮化学反应；

步骤5，降温后的反应产物进行液固分离，收集上清液，获得高纯聚硫酸铝；该液体聚硫酸铝产品的盐基度可达35％以上，符合水处理剂聚硫酸铝hg/t5006-2016标准。使用时，还可用水稀释至各种需要的浓度。

进一步地，可将步骤5分离的沉淀物(少量未溶解氢氧化铝)返回步骤1中以再次使用。

综上所述，本发明提供的生产方法简便，且制备效率高，能耗低(充分利用反应热、稀释热和产品热)，节能，环保，制备的产品纯度高，质量好，符合水处理剂聚硫酸铝hg/t5006-2016标准。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。