一种高纯聚氯化铝的生产方法及生产系统与流程

本发明涉及无机高效净水剂的生产方法，具体涉及一种高纯聚氯化铝的生产方法及生产系统。

背景技术

聚氯化铝(polyaluminumchloride)，简称pac，通常也称作净水剂或混凝剂，它是介于alcl3和al(oh)3之间的一种水溶性无机高分子聚合物，经过氢氧基离子官能团和多价阴离子聚合官能团的作用，产生出拥有大分子量和高电荷的无机高分子。其化学通式为[al2(oh)ncl6-n]m(式中，1≤n≤5，m≤10)，其中m代表聚合程度，n表示pac产品的中性程度其中m代表聚合程度，n表示pac产品的中性程度。聚氯化铝有较强的架桥吸附性，在水解过程中伴随电化学、凝聚、吸附和沉淀等物理化变化，最终生成[al2(oh)3(oh)3]，从而达到净化目的。

液体聚氯化铝作为水处理剂的使用已越来越广泛，在饮用水处理中作混凝剂所占份额越来越大。液体聚氯化铝生产方法一般采用含铝原料与盐酸反应，经液固分离或直接与铝酸钙粉调整盐基度，经液固分离而得。生产过程是间断式的，生产效率不高。而且需要持续对反应釜加热，并对反应产品降温。随着人力成本的不断提高，控制生产成本，提高劳动生产率，生产工艺采用自动化控制，采用节能环保工艺已是大势所趋。

技术实现要素：

本发明的目的是解决目前聚氯化铝的生产困境，提供一种节能、环保、效率高的生产系统及生产方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种高纯聚氯化铝的生产系统，该系统包含配料装置、反应装置、后处理装置及收集容器，其中，该系统还包含：换热装置，该换热装置连通配料装置的出口、反应装置的入口、反应装置的出口及后处理装置的入口，经配料装置的出口输入的原料混合液，通过换热装置，与经反应装置的出口输入的反应产物，进行换热；升温后的原料混合液，经反应装置的入口输入到反应装置中；降温后的反应产物，经后处理装置的入口输入到后处理装置中。

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，所述的后处理装置与配料装置管道连通，用于将未溶氢氧化铝输入到配料装置中继续使用。

较佳地，所述的后处理装置包含过滤装置。

较佳地，所述的过滤装置选择压滤机。

本发明还提供了一种高纯聚氯化铝的生产方法，该方法采用上述的生产系统，包含以下步骤：

步骤1，将氢氧化铝和盐酸分别加入到配料装置中，混合均匀，得到原料混合液，经换热装置输入到反应装置中；

步骤2，加热反应装置至反应需要的温度，进行化学反应；

步骤3，将反应产物抽出，经换热装置与原料混合液换热，升温后的原料混合液，经反应装置的入口输入到反应装置中，用于进行下一轮化学反应；降温后的反应产物，经后处理装置的入口输入到后处理装置中，用于进行后处理；

步骤4，对降温后的反应产物采用后处理装置进行液固分离处理，上清液输入到收集容器中，获得高纯聚氯化铝。

较佳地，所述的步骤5还包含：将液固分离处理的沉淀物输入到配料装置中以再次使用。

本发明提供的生产系统结构简便，利用换热装置交换热能，充分利用反应热和产品热，避免了持续的加热与降温工艺，可用于连续自动化制备聚氯化铝，制备方法效率高，能耗低，节能，环保，制备的产品纯度高，质量好，符合gb15892-2009国家标准。

附图说明

图1为本发明的一种高纯聚氯化铝的生产系统的结构示意图。

图2为本发明的生产系统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所示为本发明的一种高纯聚氯化铝的生产系统，该系统包含配料装置1、换热装置2、反应装置3、后处理装置4及收集容器5。

所述的换热装置2连通配料装置1的出口、反应装置3的入口、反应装置3的出口及后处理装置4的入口。经配料装置1的出口输入的原料混合液(氢氧化铝与盐酸的混合液)，通过换热装置2，与经反应装置3的出口输入的反应产物，进行换热；升温后的原料混合液，经反应装置3的入口输入到反应装置3中，用于进行化学反应；降温后的反应产物，经后处理装置4的入口输入到后处理装置4中，用于进行后处理。

所述的后处理装置4与配料装置1管道连通，用于将未溶氢氧化铝输入到配料装置中继续使用。

所述的换热装置2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。

所述的后处理装置包含过滤装置。一些实施例中，所述的过滤装置选择压滤机。

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，为了避免溢流至反应部一30中；该第二隔板32设置开孔(如，设置在下部)，使得反应部一30与反应部二40能单向流通(溶液由反应部一流入到反应部二)；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能单向流通(溶液由反应部二流入到中心反应部)，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内的各反应区能单向流通，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氯化铝，方便从完成反应的中心反应部抽出反应产物与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，充分利用了反应热和产品热。

实施例

本发明的一种高纯聚氯化铝的生产方法，采用上述的生产系统，包含以下步骤：

步骤1，将3000公斤含al2o3为60％的工业氢氧化铝(湿粉)与6850公斤31％的合成盐酸分别加入到配料装置中，混合均匀，得到原料混合液，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，对反应釜加压，同时搅拌；

步骤3，加热反应装置至反应需要的温度，进行化学反应，放热反应温度可高达140℃；

步骤4，从中心反应部20中抽出反应产物，经换热装置与原料混合液换热，升温后的原料混合液(可高达120℃)，经反应装置的入口输入到反应装置中(反应部一30中紧邻第一隔板31的反应区)，无需再加热，进行下一轮化学反应；降温后的反应产物，经后处理装置的入口输入到后处理装置中，用于进行后处理；

步骤5，采用后处理装置(如压滤机)处理降温后的反应产物，进行液固分离，上清液输入到收集容器中，获得高纯聚氯化铝；该液体聚氯化铝产品的盐基度可达45％以上，符合gb15892-2009国家标准。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)输入到配料装置中以再次使用。

本发明的工艺中，盐酸、氢氧化铝浆料经计量泵均匀连续不间断的加入到单釜多桨反应釜的第一反应区(反应部一中紧邻第一隔板31的反应区)内，加压，进行化学反应，反应停留一定时间从上部溢流进入下一反应区，继续反应停留一定时间从上部溢流进入下一反应区。反应完成的物料经可电脑控制的压力泵连续不断的抽出，经换热装置，与原料混合液进行换热，降温后的反应产物进行液固分离，当接近压满时，切换至下一过滤装置，母液即为产品液体聚氯化铝。

综上所述，本发明提供的生产系统结构简便，可用于连续自动化制备聚氯化铝，且制备方法效率高，能耗低，充分利用反应热和产品热，节能，环保，制备的产品纯度高，质量好，符合gb15892-2009国家标准。

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。