一种从硅铝基废催化剂中回收硫酸铝的工艺的制作方法

1.本发明属于回收硫酸铝领域，具体涉及一种从硅铝基废催化剂中回收硫酸铝的工艺。


背景技术：

2.硫酸铝是一种水溶性好的无机化合物，性状为白色斜方晶系结晶粉末，化学式为al2(so4)3，硫酸铝在造纸工业中作为松香胶、蜡乳液等胶料的沉淀剂，也可用作水源、工厂用水或工厂废水的水净化剂，纸上浆剂或媒染剂，还可作泡沫灭火器的内留剂，制造明矾、铝白的原料，石油脱色、脱臭剂、某些药物的原料等，石油催化裂化废催化剂是石油工业的一种固态废料，极难处理，由于废催化剂中含有一些有毒成分，主要是重金属在催化剂上沉积从而使催化剂中毒、失活，如nio质量分数大于0.1％时，该催化装置固体废弃物就属于危险固体废物；又如v，sb，ti等，其质量分数大于3％时，该催化装置固体废弃物也属于危险固体废物，如果不及时处置，有毒的有害成分还会随着雨水的冲刷进入水体和土壤，对生态环境造成危害，并通过食物链危及人们的健康，所以对其催化装置固体废物进行无害化处理处置显得尤为重要，现有的回收工艺中，成本较高，且回收的反应时间偏慢，会浪费大量的时间，因此，需要研发出一种从硅铝基废催化剂中回收硫酸铝的工艺以解决以上不足。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种从硅铝基废催化剂中回收硫酸铝的工艺。
4.一种从硅铝基废催化剂中回收硫酸铝的工艺，包括如下步骤：
5.s1：反应
6.将氢氧化钠溶液与fcc废催化剂在密闭高压釜中进行升温加压反应，得到固液混合物；
7.s2：过滤
8.将固液混合物通过滤纸进行过滤，固液混合物内的大体积杂质被去除，得到溶液ⅰ；
9.s3：再过滤
10.溶液ⅰ通过陶瓷膜过滤处理，小体积杂质过滤，制得铝硅酸盐溶液；
11.s4：减压膜蒸馏
12.将铝硅酸盐溶液通过减压膜蒸馏进行浓缩；
13.s5：分解和压滤
14.在初温80～90℃条件下，向浓缩后的铝硅酸盐溶液中投加氢氧化铝晶种和结晶助剂，随后进行降温，降温后进行压滤，压滤得到固体氢氧化铝和脱铝母液；
15.s6：加压
16.将所得固体氢氧化铝与硫酸升温加压，通过一步法制备液体硫酸铝；
17.s7：反应
18.将液体硫酸铝、氢氧化铝和硫酸加入到反应器发生化学反应；
19.s8：控制ph值
20.物料反应到2h时间后，取样检测ph值，加入硫酸，将反应器内物料的ph值控制在2.9～3之间；
21.s9：干燥处理
22.喷雾器雾化硫酸铝溶液进行干燥处理，得到硫酸铝。
23.进一步地，所述步骤s3中的溶液ⅰ进行陶瓷膜过滤具体包括如下步骤：
24.s3.1：陶瓷膜过滤单元采用三级串联“错流”过滤方法，将溶液ⅰ倒入一级陶瓷膜过滤器中；
25.s3.2：溶液ⅰ从一级级联过滤到二级过滤单元，小体积杂质再次被过滤；
26.s3.3：从二次过滤组件中过滤小体积杂质进入三级过滤组件，小体积杂质完全被过滤，制得铝硅酸盐溶液。
27.进一步地，所述步骤s5中的铝硅酸盐溶液中投加氢氧化铝晶种和结晶助剂和压滤，具体包括如下步骤：
28.s5.1：在初温80～90℃条件下，向浓缩后的铝硅酸盐溶液中投加氢氧化铝晶种和结晶助剂，结晶助剂主要成分为硬脂酸钠，晶种系数为0.5～1.5；
29.s5.2：启动工业冷风机，将溶液降温至41～44℃；
30.s5.3：启动水泵，水泵将溶液通过输送管抽送到压滤机内，水泵和压滤机之间连通有四个输送管，使得溶液被快速输送至压滤机内，启动压滤机，压滤机搅拌转速为100～300rpm，分解周期为48～72h，压滤得到固体氢氧化铝和脱铝母液，所得固液混合物中的晶种质量为2～5％。
31.进一步地，所述步骤s9中的对硫酸铝溶液进行喷雾结晶，具体包括如下步骤：
32.s9.1：将反应器内的硫酸铝溶液，通过水泵抽入水箱内；
33.s9.2：热吹风机将外界气体进行加热，随后通过干燥管道将干燥的热气体输入到干燥机中；
34.s9.3：水箱内的硫酸铝溶液通过雾化器进入干燥机内，雾化器在干燥箱内呈倾斜设计，使得硫酸铝溶液与热空气的接触面积增加，干燥机内硫酸铝被加热，使得水蒸发散失，从而得到了硫酸铝粉末，硫酸铝粉末与热空气一同向上移动；
35.s9.4：纱布将热空气内的硫酸铝粉末进行拦截，水蒸气和部分热空气穿过纱布后通过排气管排出，硫酸铝粉末跟随另一部分热空气回到干燥机底部，随后硫酸铝粉末被粉末吸尘器收集；
36.s9.5：振动马达将附着在纱布上的硫酸铝粉末抖落，落下的硫酸铝粉末被粉末吸尘器收集。
37.进一步地，所述步骤s1中氢氧化钠溶液的质量浓度为10％～20％，控制转速为600～1000rpm，反应温度为95～135℃，反应压力为0.15～0.35mpa，反应时间为3～5h，fcc废催化剂与氢氧化钠溶液的质量体积比为10：34～76。
38.进一步地，所述步骤s2中过滤纸密度为270克/立方米；
39.进一步地，所述步骤s4中减压膜蒸馏采用聚四氟乙烯(ptfe)或偏四氟乙烯(pvdf)
为疏水膜过滤介质，减压膜蒸馏设备中的过流部件采用非金属材质。
40.进一步地，所述步骤s6中硫酸的质量分数为30～50％，固体氢氧化铝与硫酸的摩尔比为2：3，反应温度为100～140℃，反应压力为0.2～0.35mpa，反应时间为1～2h。
41.进一步地，所述步骤s7中液体硫酸铝的氧化铝百分含量为6～9％，ph值为2.8～3.4，温度为80℃～120℃，硫酸的百分含量为98％～105％，氢氧化铝的氧化铝百分含量为61～65％，比例为液体硫酸铝∶氢氧化铝∶硫酸等于1∶0.09～0.24∶0.16～0.43，搅拌状态其速度40r～80r/min，时间为1～3h。
42.进一步地，所述步骤s8中将反应器内物料的ph值控制在2.9～3之间。
43.与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：
44.1、本发明所回收的硫酸铝，通过雾化器将硫酸铝溶液喷出，加大了与热空气的接触面积，使得、硫酸铝快速被干燥，提高了生产效率。
45.2、本发明所述的利用废催化剂制备固体硫酸铝的方法，以微晶氢氧化铝做晶种，以硬脂酸钠做结晶助剂，在一定的条件下促进铝酸钠分解产出氢氧化铝，与硫酸一步加压法制备出高纯度的硫酸铝。
46.3、本发明所述的利用废催化剂制备固体硫酸铝的方法，在减少单位产品的生产成本外，还减少了废料的量，实现了一种成本低、产品纯度高、al2o3溶出率高，所得对环境污染小的生产制备技术。
附图说明
47.图1为本发明实施例所采用的硅铝基废催化剂中回收硫酸铝的工艺流程图。
48.图2为本发明实施例所采用的对硫酸铝溶液进行喷雾结晶流程图。
具体实施方式
49.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明。
50.实施例1
51.一种从硅铝基废催化剂中回收硫酸铝的工艺，如图1所示，包括如下步骤：
52.s1：反应
53.将480ml的15％氢氧化钠溶液与100g的fcc废催化剂放入在密闭高压釜中，设定搅拌转速850rpm，电加热升温，维持反应温度130℃，反应压力0.3mpa，反应时间为4h，得到固液混合物；
54.s2：过滤
55.将固液混合物通过密度为270克/立方米的滤纸进行过滤，固液混合物内的大体积杂质被去除，得到溶液ⅰ；
56.s3：再过滤
57.溶液ⅰ通过陶瓷膜过滤处理，小体积杂质过滤，制得铝硅酸盐溶液；
58.s4：减压膜蒸馏
59.将铝硅酸盐溶液通过减压膜蒸馏进行浓缩，陶瓷膜过滤单元采用三级串联“错流”过滤方法，将溶液ⅰ倒入一级陶瓷膜过滤器中，随后溶液ⅰ从一级级联过滤到二级过滤单元，杂质再次被过滤，然后从二次过滤组件中过滤杂质进入三级过滤组件，杂质完全被过滤，制
得铝硅酸盐溶液；
60.s5：分解和压滤
61.在初温85℃条件下，向浓缩后的铝硅酸盐溶液中投加氢氧化铝晶种和结晶助剂主要成分为硬脂酸钠，晶种系数为1，硬脂酸钠为晶种质量的3.5％，搅拌转速为200rpm，分解周期为60h，然后降温至42℃，压滤得到固体氢氧化铝和脱铝母液；
62.s6：加压
63.将所得固体氢氧化铝与硫酸升温加压，硫酸的质量分数为40％，固体氢氧化铝与硫酸的摩尔比为2：3，反应温度为120℃，反应压力为0.27mpa，反应时间为1.5h，通过一步法制备液体硫酸铝；
64.s7：反应
65.将液体硫酸铝、氢氧化铝和硫酸加入到反应器，液体硫酸铝的氧化铝百分含量为7.5％，ph值为3.2，温度为100℃，硫酸的百分含量为一倍，氢氧化铝的氧化铝百分含量为63％，比例为液体硫酸铝∶氢氧化铝∶硫酸等于1∶0.16∶0.29，搅拌状态其速度60r/min，时间为2h，发生化学反应；
66.s8：控制ph值
67.物料反应到2h时间后，取样检测ph值，加入硫酸，将反应器内物料的ph值调至3；
68.s9：干燥处理
69.如图2所示，将反应器内的硫酸铝溶液，通过水泵抽入水箱内，热吹风机将外界气体进行加热，随后通过干燥管道将干燥的热气体输入到干燥机中，水箱内的硫酸铝溶液通过雾化器进入干燥机内，干燥机内硫酸铝被加热，使得水蒸发散失，从而得到了硫酸铝粉末，硫酸铝粉末与热空气一同向上移动，纱布将热空气内的硫酸铝粉末进行拦截，水蒸气和部分热空气穿过纱布后通过排气管排出，硫酸铝粉末跟随另一部分热空气回到干燥机底部，随后硫酸铝粉末被粉末吸尘器收集，启动振动马达，振动马达将附着在纱布上的硫酸铝粉末抖落，落下的硫酸铝粉末被粉末吸尘器收集，得到硫酸铝。
70.实施例2
71.一种从硅铝基废催化剂中回收硫酸铝的工艺，如图1所示，包括如下步骤：
72.s1：反应
73.将480ml的10％氢氧化钠溶液与100gfcc废催化剂在密闭高压釜中，设定搅拌转速600rpm，电加热升温，维持反应温度95℃，反应压力0.15mpa，反应时间为5h，得到固液混合物；
74.s2：过滤
75.将固液混合物通过密度为270克/立方米的滤纸进行过滤，固液混合物内的大体积杂质被去除，得到溶液ⅰ；
76.s3：再过滤
77.溶液ⅰ通过陶瓷膜过滤处理，小体积杂质过滤，制得铝硅酸盐溶液；
78.s4：减压膜蒸馏
79.将铝硅酸盐溶液通过减压膜蒸馏进行浓缩，陶瓷膜过滤单元采用三级串联“错流”过滤方法，将溶液ⅰ倒入一级陶瓷膜过滤器中，随后溶液ⅰ从一级级联过滤到二级过滤单元，杂质再次被过滤，然后从二次过滤组件中过滤杂质进入三级过滤组件，杂质完全被过滤，制
得铝硅酸盐溶液；
80.s5：分解和压滤
81.在初温80℃条件下，向浓缩后的铝硅酸盐溶液中投加氢氧化铝晶种和结晶助剂主要成分为硬脂酸钠，晶种系数为0.5，硬脂酸钠为晶种质量的3.5％，搅拌转速为200rpm，分解周期为48h，然后降温至41℃，压滤得到固体氢氧化铝和脱铝母液；
82.s6：加压
83.将所得固体氢氧化铝与硫酸升温加压，硫酸的质量分数为40％，固体氢氧化铝与硫酸的摩尔比为2：3，反应温度为120℃，反应压力为0.27mpa，反应时间为1.5h，通过一步法制备液体硫酸铝；
84.s7：反应
85.将液体硫酸铝、氢氧化铝和硫酸加入到反应器，液体硫酸铝的氧化铝百分含量为7.5％，ph值为3.2，温度为100℃，硫酸的百分含量为一倍，氢氧化铝的氧化铝百分含量为63％，比例为液体硫酸铝∶氢氧化铝∶硫酸等于1∶0.16∶0.29，搅拌状态其速度60r/min，时间为2h，发生化学反应；
86.s8：控制ph值
87.物料反应到2h时间后，取样检测ph值，加入硫酸，将反应器内物料的ph值调至3；
88.s9：干燥处理
89.如图2所示，将反应器内的硫酸铝溶液，通过水泵抽入水箱内，热吹风机将外界气体进行加热，随后通过干燥管道将干燥的热气体输入到干燥机中，水箱内的硫酸铝溶液通过雾化器进入干燥机内，干燥机内硫酸铝被加热，使得水蒸发散失，从而得到了硫酸铝粉末，硫酸铝粉末与热空气一同向上移动，纱布将热空气内的硫酸铝粉末进行拦截，水蒸气和部分热空气穿过纱布后通过排气管排出，硫酸铝粉末跟随另一部分热空气回到干燥机底部，随后硫酸铝粉末被粉末吸尘器收集，启动振动马达，振动马达将附着在纱布上的硫酸铝粉末抖落，落下的硫酸铝粉末被粉末吸尘器收集，得到硫酸铝。
90.实施例3
91.一种从硅铝基废催化剂中回收硫酸铝的工艺，如图1所示，包括如下步骤：
92.s1：反应
93.将480ml的15％氢氧化钠溶液与100gfcc废催化剂在密闭高压釜中，设定搅拌转速850rpm，电加热升温，维持反应温度140℃，反应压力0.35mpa，反应时间为4h，得到固液混合物；
94.s2：过滤
95.将固液混合物通过密度为270克/立方米的滤纸进行过滤，固液混合物内的大体积杂质被去除，得到溶液ⅰ；
96.s3：再过滤
97.溶液ⅰ通过陶瓷膜过滤处理，小体积杂质过滤，制得铝硅酸盐溶液；
98.s4：减压膜蒸馏
99.将铝硅酸盐溶液通过减压膜蒸馏进行浓缩，陶瓷膜过滤单元采用三级串联“错流”过滤方法，将溶液ⅰ倒入一级陶瓷膜过滤器中，随后溶液ⅰ从一级级联过滤到二级过滤单元，杂质再次被过滤，然后从二次过滤组件中过滤杂质进入三级过滤组件，杂质完全被过滤，制
得铝硅酸盐溶液；
100.s5：分解和压滤
101.在初温90℃条件下，向浓缩后的铝硅酸盐溶液中投加氢氧化铝晶种和结晶助剂主要成分为硬脂酸钠，晶种系数为1.5，硬脂酸钠为晶种质量的5％，搅拌转速为300rpm，分解周期为48h，然后降温至41℃，压滤得到固体氢氧化铝和脱铝母液；
102.s6：加压
103.将所得固体氢氧化铝与硫酸升温加压，硫酸的质量分数为40％，固体氢氧化铝与硫酸的摩尔比为2：3，反应温度为120℃，反应压力为0.27mpa，反应时间为1.5h，通过一步法制备液体硫酸铝；
104.s7：反应
105.将液体硫酸铝、氢氧化铝和硫酸加入到反应器，液体硫酸铝的氧化铝百分含量为7.5％，ph值为3.2，温度为100℃，硫酸的百分含量为一倍，氢氧化铝的氧化铝百分含量为63％，比例为液体硫酸铝∶氢氧化铝∶硫酸等于1∶0.16∶0.29，搅拌状态其速度60r/min，时间为2h，发生化学反应；
106.s8：控制ph值
107.物料反应到2h时间后，取样检测ph值，加入硫酸，将反应器内物料的ph值调至3；
108.s9：干燥处理
109.如图2所示，将反应器内的硫酸铝溶液，通过水泵抽入水箱内，热吹风机将外界气体进行加热，随后通过干燥管道将干燥的热气体输入到干燥机中，水箱内的硫酸铝溶液通过雾化器进入干燥机内，干燥机内的硫酸铝被加热，使得水蒸发散失，从而得到了硫酸铝粉末，硫酸铝粉末与热空气一同向上移动，纱布将热空气内的硫酸铝粉末进行拦截，水蒸气和部分热空气穿过纱布后通过排气管排出，硫酸铝粉末跟随另一部分热空气回到干燥机底部，随后硫酸铝粉末被粉末吸尘器收集，启动振动马达，振动马达将附着在纱布上的硫酸铝粉末抖落，落下的硫酸铝粉末被粉末吸尘器收集，得到硫酸铝。
110.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。