CN104743589B - 聚氯化铝的节能清洁生产系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚氯化铝的节能清洁生产系统，包括一步反应系统、二步反应系统、滚筒干燥系统、残渣处理系统、尾气吸收系统和锅炉系统；所述一步反应系统包括反应池、反应池中转池、絮凝剂配制罐Ⅰ、主压滤机和一步液池，所述二步反应系统包括调质池、调质池中转池、冷却塔、分离池、分离渣储装池、絮凝剂配制罐Ⅱ和半成品池，所述滚筒干燥系统包括干燥液高位罐、干燥滚筒和成品皮带输送机，所述残渣处理系统包括渣洗涤池、渣压滤机、渣烘干机和废水池，所述尾气吸收系统包括尾气吸收塔和设置在主压滤机上方的集气罩，所述锅炉系统包括导热油锅炉、余热锅炉、脱硫除尘装置和高空烟囱。本发明使固体聚氯化铝的生产节能降耗、环保清洁。

Description

聚氯化铝的节能清洁生产系统
技术领域
本发明属于聚氯化铝生产技术领域，涉及一种聚氯化铝的节能清洁生产系统。
背景技术
聚氯化铝，俗称净水剂，又名聚合氯化铝，简称聚铝，英文名字PAC；它是一种多羟基、多核络合体的阳离子型无机高分子絮凝剂，固体产品外观为红褐色、黄色或白色固体粉末，其化学分子式为[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，易溶于水，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。
聚氯化铝与传统无机混凝剂的根本区别在于传统无机混凝剂为低分子结晶盐，而聚氯化铝的结构由形态多变的多元羧基络合物组成，絮凝沉淀速度快，适用PH值范围宽，对管道设备无腐蚀性，净水效果明显，能有效支除水中色质SS、COD、BOD及砷、汞等重金属离子，该产品广泛用于饮用水、工业用水和污水处理领域。
聚氯化铝分为形态分为两种：a. 液体聚氯化铝为未干燥的形态，有不用稀释、装卸使用方便、价格相对便宜的优点，缺点是运输需要罐车，单位运输成本增加（每吨固体相当于2-3吨液体）；b. 固体聚氯化铝为干燥后的形态，有运输方便的优点，不需要罐车，缺点是使用时还需要稀释，增加工作强度。
生产聚氯化铝的原料主要有两大类：一类是含铝矿物，包括铝土矿（三水铝石、一水软铝石、一水硬铝石）、粘土、高岭土、明矾石等；另一类是其它含铝原料，包括金属铝、废铝屑、灰铝、氢氧化铝、三氯化铝、煤矸石、粉煤灰等。目前生产聚氯化铝的方法主要有金属铝（包括铝灰、铅渣）法、活性氢氧化铝法、三氧化二铝（包括铝矾土、煤矸石等）法、结晶氯化铝法等。
1. 金属铝法：采用金属铝法合成聚氯化铝的原料主要为铝加工的下脚料，如铝屑、铝灰和铝渣等。由铝灰按一定配比在搅拌下缓慢加入盐酸进行反应，经熟化聚合、沉降制得液体聚合氯化铝，再经稀释过滤，浓缩，干燥制得。在工艺上可分为酸法、碱法、中和法3种。酸法主要是用HCl，产品质量不易控制；碱法生产工艺难度较高，设备投资较大且用碱量大，pH控制费原料，成本较高；用的最多的是中和法，只要控制好配比，一般都能达到国家标准。
2. 氢氧化铝法
氢氧化铝粉纯度比较高，合成的聚氯化铝重金属等有毒物质含量低，一般采用加热加压酸溶的生产工艺。这种工艺比较简单，但生产的聚合氯化铝的盐基度较低，因此一般采用氢氧化铝加温加压酸溶再加上铝酸钙矿粉中和两道工序。
3. 三氧化二铝法
含三氧化二铝的原料主要有三水铝石、铝钒土、高岭土、煤矸石等。该生产工艺可分为两步：第一步是得到结晶氯化铝，第二步是通过热解法或中和法得到聚氯化铝。
4. 氯化铝法
采用氯化铝粉为原料加工聚氯化铝，这种方法应用最为普遍。可用结晶氯化铝于170℃进行沸腾热解，加水熟化聚合，再经固化，干燥制得。
目前已建成的固体聚氯化铝生产装置，多数为铝矾土和铝酸钙两步法生产液体聚氯化铝，然后将液体聚氯化铝用喷雾干燥或滚筒干燥为固体聚氯化铝的装置。现有固体聚氯化铝生产装置普遍存在以下缺点：
1）在第一步酸溶反应和第二步聚合反应中，都会产生大量不溶物难以与反应液分离，导致最终的固体聚氯化铝产品中不溶物严重超标；
2）使用的滚筒干燥系统，流程设置不够合理，导致干燥能耗成本过高，并且经过滚筒干燥的固体聚氯化铝的搬运处理也比较费时费力；
3）对于滤渣的处理和综合利用、废水和含酸废气的处理和综合利用以及节能降耗、环保清洁生产等问题没有能够妥善处理；
4）聚氯化铝生产不仅干燥需要热能，反应池、调质池、渣烘干机等设备也需要热能，但是，现有聚氯化铝生产装置对热能的利用率不高，有很大的节能空间，而且对产生的燃煤烟气也没有有效的处理，特别是粉尘含量达不到排放标准。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚氯化铝的节能清洁生产系统，有效控制和降低反应液中的不溶物含量，提高最终的固体聚氯化铝产品的产量和质量，并对生产过程中产生的各种滤渣、废水、废气等综合处理和资源化利用，使固体聚氯化铝的生产节能降耗、环保清洁。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的聚氯化铝的节能清洁生产系统，包括一步反应系统、二步反应系统、滚筒干燥系统、残渣处理系统、尾气吸收系统和锅炉系统；
所述一步反应系统包括反应池、反应池中转池、絮凝剂配制罐Ⅰ、主压滤机和一步液池，所述反应池上设有铝矾土加料口和酸液加料口，反应池与反应池中转池连通，絮凝剂配制罐Ⅰ与反应池中转池连通，反应池中转池通过一步液浑料泵与主压滤机的入口连通，主压滤机的液体出口与一步液池连通；
所述二步反应系统包括调质池、调质池中转池、冷却塔、分离池、分离渣储装池、絮凝剂配制罐Ⅱ和半成品池，所述一步液池通过一步液输送泵与调质池连通，所述调质池上设有铝酸钙加料口，调质池与调质池中转池连通，调质池中转池通过调质液输送泵与冷却塔的入口连通，冷却塔的出口与分离池连通，絮凝剂配制罐Ⅱ与分离池连通，分离池的上部与半成品池连通，分离池的下部与分离渣储装池连通，分离渣储装池通过分离渣输送泵与反应池连通；
所述滚筒干燥系统包括干燥液高位罐、干燥滚筒和成品皮带输送机，所述半成品池通过半成品液泵与干燥液高位罐连通，干燥液高位罐与干燥滚筒的干燥液入口连通，干燥滚筒的固体出口正对成品皮带输送机；
所述残渣处理系统包括渣洗涤池、渣压滤机、渣烘干机和废水池，所述主压滤机的压滤渣出口与渣洗涤池连通，所述渣洗涤池通过洗涤渣输送泵与渣压滤机的入口连通，渣压滤机的压滤渣出口与渣烘干机连通，渣压滤机的液体出口与废水池连通，废水池通过废水泵分别与反应池和调质池连通；
所述尾气吸收系统包括尾气吸收塔和设置在主压滤机上方的集气罩，所述尾气吸收塔的废气入口分别与反应池、反应池中转池、调质池和集气罩顶部的废气通道连通，所述尾气吸收塔的吸收液入口与自来水管网连通，尾气吸收塔的吸收液出口与废水池连通；
所述锅炉系统包括导热油锅炉、余热锅炉、脱硫除尘装置和高空烟囱，所述导热油锅炉通过导热油管道与干燥滚筒连通，导热油锅炉通过燃煤烟气管道与余热锅炉连通，余热锅炉与自来水管网连通，余热锅炉的蒸汽出口分别与反应池、调质池和渣烘干机连通，余热锅炉的烟气出口与脱硫除尘装置的烟气入口连通，脱硫除尘装置的烟气出口与高空烟囱连通。
进一步，所述反应池、反应池中转池和絮凝剂配制罐Ⅰ均设有搅拌器，所述一步液浑料泵的数量为两个且相互并联，所述主压滤机的数量为三个且相互并联，所述一步液池的数量为四个且相互并联。
进一步，所述调质池、分离池、分离渣储装池和絮凝剂配制罐Ⅱ均设有搅拌器，所述冷却塔为设有引风机的冷却塔。
进一步，所述干燥滚筒的数量为20个且相互并联，所述干燥滚筒上设有高空蒸汽排放管道，所述半成品液泵的数量为两个且相互并联。
进一步，所述主压滤机的压滤渣出口通过皮带输送机与渣洗涤池连通，所述渣压滤机的压滤渣出口通过皮带输送机与渣烘干机连通，所述渣洗涤池设有搅拌器，所述渣压滤机的数量为两个且相互并联，所述废水池与自来水管网连通。
进一步，所述脱硫除尘装置包括干式除尘器、脱硫塔和湿式电除尘器，所述余热锅炉的烟气出口与干式除尘器的入口连通，所述干式除尘器的出口通过风机与脱硫塔的烟气入口连通，所述脱硫塔的烟气出口与湿式电除尘器的入口连通，所述湿式电除尘器的出口与高空烟囱连通。
本发明的有益效果在于：
1）本发明在一步反应系统和二步反应系统中设置絮凝剂配制罐、压滤机以及分离池等装置，通过混凝沉淀分离生产中产生的不溶物，提高了最终的固体聚氯化铝产品的产量和质量；
2）本发明设置了干燥液高位罐，先将液体聚氯化铝抽入干燥液高位罐中，由干燥液高位罐分布料液到各个干燥滚筒进行高温脱水干燥，从而以简洁高效的工艺流程达到了均匀布料的目的，降低了干燥能耗成本；
3）本发明还设置了与干燥滚筒相配合的成品皮带输送机，通过成品皮带输送机自动收集输送固体聚氯化铝，节约了固体聚氯化铝的输运成本；
4）设置残渣处理系统和尾气吸收系统对生产过程中产生的滤渣、废水和废气进行处理和综合利用，节约了生产资料，减少了排放，达到了环保清洁生产的目的；
5）本发明设置导热油锅炉和余热锅炉，对燃煤热能和烟气余热进行充分利用，统一对滚筒干燥机、反应池、调质池、渣烘干机等设备提供热能，大大降低了聚氯化铝生产对燃煤的消耗，达到了节能降耗、降低生产成本的目的；
6）本发明在脱硫除尘装置中设置干式除尘器和湿式电除尘器共同完成烟气除尘，在保证脱硫效率的同时，提高了除尘系统效率，降低了粉尘排放浓度，达到了环保清洁生产的目的。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为一步反应系统的结构示意图；
图2为二步反应系统的结构示意图；
图3为滚筒干燥系统的结构示意图；
图4为残渣处理系统的结构示意图；
图5为尾气吸收系统的结构示意图；
图6为锅炉系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
本发明的聚氯化铝的节能清洁生产系统，包括一步反应系统、二步反应系统、滚筒干燥系统、残渣处理系统、尾气吸收系统和锅炉系统。
图1为一步反应系统的结构示意图，如图所示，一步反应系统包括反应池11、反应池中转池12、絮凝剂配制罐Ⅰ13、主压滤机14和一步液池15，所述反应池11上设有铝矾土加料口和酸液加料口，反应池11与反应池中转池12连通，絮凝剂配制罐Ⅰ13与反应池中转池12连通，反应池中转池12通过一步液浑料泵16与主压滤机14的入口连通，主压滤机14的液体出口与一步液池15连通；所述反应池11、反应池中转池12和絮凝剂配制罐Ⅰ13均设有搅拌器，所述一步液浑料泵16的数量为两个且相互并联，所述主压滤机14的数量为三个且相互并联，所述一步液池15的数量为四个且相互并联。向反应池11中加入盐酸和工艺废水，然后投入配方量的铝矾土，加热反应，反应产物采取自流方式放入反应池中转池12中，通过絮凝剂配制罐Ⅰ13加入聚丙酰胺絮凝剂絮凝，而后通过一步液浑料泵16泵入主压滤机14中，将反应池产物进行渣液分离，分离出的一步液泵入一步液池15中，渣去渣洗涤池进行后续处理。
图2为二步反应系统的结构示意图，如图所示，二步反应系统包括调质池21、调质池中转池22、冷却塔23、分离池24、分离渣储装池25、絮凝剂配制罐Ⅱ26和半成品池27，所述一步液池15通过一步液输送泵28与调质池21连通，所述调质池21上设有铝酸钙加料口，调质池21与调质池中转池22连通，调质池中转池22通过调质液输送泵29与冷却塔23的入口连通，冷却塔23的出口与分离池24连通，絮凝剂配制罐Ⅱ26与分离池24连通，分离池24的上部与半成品池27连通，分离池24的下部与分离渣储装池25连通，分离渣储装池25通过分离渣输送泵20与反应池11连通；所述调质池21、分离池24、分离渣储装池25和絮凝剂配制罐Ⅱ26均设有搅拌器，所述冷却塔23为设有引风机的冷却塔。通过一步液输送泵28将一步液泵入调质池21中，搅拌条件下逐步投入配方量铝酸钙反应，反应完成后，物料在冷却塔23内经空气冷却后，进入分离池24加入絮凝剂进行絮凝分离，静止沉降后将上清液放入半成品池27中；絮凝分离渣从分离渣储装池25泵入反应池11中，待反应池11中的渣达到工艺规定处置量时，加入配方量盐酸、硫酸和水反应，渣反应完成后，物料按前述工艺流程进入反应池中转池12进行絮凝分离。
图3为滚筒干燥系统的结构示意图，如图所示，滚筒干燥系统包括干燥液高位罐31、干燥滚筒32和成品皮带输送机33，所述半成品池27通过半成品液泵34与干燥液高位罐31连通，干燥液高位罐31与干燥滚筒32的干燥液入口连通，干燥滚筒32的固体出口正对成品皮带输送机33；所述干燥滚筒32的数量为20个且相互并联，所述干燥滚筒32上设有高空蒸汽排放管道35，所述半成品液泵34的数量为两个且相互并联。半成品池27中半成品液体通过半成品液泵34抽入干燥液高位罐31，由干燥液高位罐31分布料液到各个干燥滚筒32进行高温脱水干燥，经过滚筒干燥的固体聚氯化铝由成品皮带输送机33输送。
图4为残渣处理系统的结构示意图，如图所示，残渣处理系统包括渣洗涤池41、渣压滤机42、渣烘干机43和废水池44，所述主压滤机14的压滤渣出口与渣洗涤池41连通，所述渣洗涤池41通过洗涤渣输送泵45与渣压滤机42的入口连通，渣压滤机42的压滤渣出口与渣烘干机43连通，渣压滤机42的液体出口与废水池44连通，废水池44通过废水泵46分别与反应池11和调质池21连通；所述主压滤机14的压滤渣出口通过皮带输送机与渣洗涤池41连通，所述渣压滤机42的压滤渣出口通过皮带输送机与渣烘干机43连通，所述渣洗涤池41设有搅拌器，所述渣压滤机42的数量为两个且相互并联，所述废水池44与自来水管网连通。主压滤机14压滤后压滤渣进入渣洗涤池41，采用新鲜水洗涤至中性后再次压滤，最后进入渣烘干机43被余热锅炉蒸汽干燥后外卖，渣洗涤废水与尾气吸收废水合并入废水池44后送入反应池11及调质池21套用。
图5为尾气吸收系统的结构示意图，如图所示，尾气吸收系统包括尾气吸收塔51和设置在主压滤机14上方的集气罩，所述尾气吸收塔51的废气入口分别与反应池11、反应池中转池12、调质池21和集气罩顶部的废气通道连通，所述尾气吸收塔51的吸收液入口与自来水管网连通，尾气吸收塔51的吸收液出口与废水池44连通。生产过程中产生的含酸废气统一收集至尾气吸收塔51进行吸收，吸收废水与渣洗涤废水合并入废水池44后送入反应池11及调质池21套用。
图6为锅炉系统的结构示意图，如图所示，锅炉系统包括导热油锅炉61、余热锅炉62、脱硫除尘装置63和高空烟囱64，所述导热油锅炉61通过导热油管道与干燥滚筒32连通，导热油锅炉61通过燃煤烟气管道与余热锅炉62连通，余热锅炉62与自来水管网连通，余热锅炉62的蒸汽出口分别与反应池11、调质池21和渣烘干机43连通，余热锅炉62的烟气出口与脱硫除尘装置63的烟气入口连通，脱硫除尘装置63的烟气出口与高空烟囱64连通。导热油锅炉61通过导热油为干燥滚筒32供热，而导热油锅炉61的燃煤烟气经余热锅炉62吸收余热产生蒸汽，蒸汽为反应池11、调质池21和渣烘干机43供热，燃煤烟气经过余热锅炉62后经脱硫除尘装置63脱硫除尘，经高空烟囱64排放。
本实施例中，所述脱硫除尘装置63包括干式除尘器65、脱硫塔66和湿式电除尘器67，所述余热锅炉62的烟气出口与干式除尘器65的入口连通，所述干式除尘器65的出口通过风机68与脱硫塔66的烟气入口连通，所述脱硫塔66的烟气出口与湿式电除尘器67的入口连通，所述湿式电除尘器67的出口与高空烟囱64连通。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种聚氯化铝的节能清洁生产系统，其特征在于：包括一步反应系统、二步反应系统、滚筒干燥系统、残渣处理系统、尾气吸收系统和锅炉系统；
所述一步反应系统包括反应池、反应池中转池、絮凝剂配制罐Ⅰ、主压滤机和一步液池，所述反应池上设有铝矾土加料口和酸液加料口，反应池与反应池中转池连通，絮凝剂配制罐Ⅰ与反应池中转池连通，反应池中转池通过一步液浑料泵与主压滤机的入口连通，主压滤机的液体出口与一步液池连通；
所述二步反应系统包括调质池、调质池中转池、冷却塔、分离池、分离渣储装池、絮凝剂配制罐Ⅱ和半成品池，所述一步液池通过一步液输送泵与调质池连通，所述调质池上设有铝酸钙加料口，调质池与调质池中转池连通，调质池中转池通过调质液输送泵与冷却塔的入口连通，冷却塔的出口与分离池连通，絮凝剂配制罐Ⅱ与分离池连通，分离池的上部与半成品池连通，分离池的下部与分离渣储装池连通，分离渣储装池通过分离渣输送泵与反应池连通；
所述滚筒干燥系统包括干燥液高位罐、干燥滚筒和成品皮带输送机，所述半成品池通过半成品液泵与干燥液高位罐连通，干燥液高位罐与干燥滚筒的干燥液入口连通，干燥滚筒的固体出口正对成品皮带输送机；
所述残渣处理系统包括渣洗涤池、渣压滤机、渣烘干机和废水池，所述主压滤机的压滤渣出口与渣洗涤池连通，所述渣洗涤池通过洗涤渣输送泵与渣压滤机的入口连通，渣压滤机的压滤渣出口与渣烘干机连通，渣压滤机的液体出口与废水池连通，废水池通过废水泵分别与反应池和调质池连通；
所述尾气吸收系统包括尾气吸收塔和设置在主压滤机上方的集气罩，所述尾气吸收塔的废气入口分别与反应池、反应池中转池、调质池和集气罩顶部的废气通道连通，所述尾气吸收塔的吸收液入口与自来水管网连通，尾气吸收塔的吸收液出口与废水池连通；
所述锅炉系统包括导热油锅炉、余热锅炉、脱硫除尘装置和高空烟囱，所述导热油锅炉通过导热油管道与干燥滚筒连通，导热油锅炉通过燃煤烟气管道与余热锅炉连通，余热锅炉与自来水管网连通，余热锅炉的蒸汽出口分别与反应池、调质池和渣烘干机连通，余热锅炉的烟气出口与脱硫除尘装置的烟气入口连通，脱硫除尘装置的烟气出口与高空烟囱连通。
2.根据权利要求1所述的聚氯化铝的节能清洁生产系统，其特征在于：所述反应池、反应池中转池和絮凝剂配制罐Ⅰ均设有搅拌器，所述一步液浑料泵的数量为两个且相互并联，所述主压滤机的数量为三个且相互并联，所述一步液池的数量为四个且相互并联。
3.根据权利要求1所述的聚氯化铝的节能清洁生产系统，其特征在于：所述调质池、分离池、分离渣储装池和絮凝剂配制罐Ⅱ均设有搅拌器，所述冷却塔为设有引风机的冷却塔。
4.根据权利要求1所述的聚氯化铝的节能清洁生产系统，其特征在于：所述干燥滚筒的数量为20个且相互并联，所述干燥滚筒上设有高空蒸汽排放管道，所述半成品液泵的数量为两个且相互并联。
5.根据权利要求1所述的聚氯化铝的节能清洁生产系统，其特征在于：所述主压滤机的压滤渣出口通过皮带输送机与渣洗涤池连通，所述渣压滤机的压滤渣出口通过皮带输送机与渣烘干机连通，所述渣洗涤池设有搅拌器，所述渣压滤机的数量为两个且相互并联，所述废水池与自来水管网连通。
6.根据权利要求1所述的聚氯化铝的节能清洁生产系统，其特征在于：所述脱硫除尘装置包括干式除尘器、脱硫塔和湿式电除尘器，所述余热锅炉的烟气出口与干式除尘器的入口连通，所述干式除尘器的出口通过风机与脱硫塔的烟气入口连通，所述脱硫塔的烟气出口与湿式电除尘器的入口连通，所述湿式电除尘器的出口与高空烟囱连通。
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