CN105692670B - 一种单釜多桨反应系统及采用其制备液体聚氯化铝的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单釜多桨反应系统及采用其制备液体聚氯化铝的方法，该反应系统包含：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限定的反应部一和反应部二，该第一隔板、第二隔板均设置在围板与反应釜外壳之间；该第一隔板使得反应部一与反应部二完全隔绝；该第二隔板设置开孔，使得反应部一与反应部二能流通；中心反应部与反应部二之间的围板设置开孔，使得反应部二与中心反应部能流通；所述的中心反应部、反应部一、反应部二均设置有搅拌装置。本发明提供的反应系统结构简便，用于连续自动化制备聚氯化铝，效率高，产品质量稳定，易于控制。

Description

一种单釜多桨反应系统及采用其制备液体聚氯化铝的方法
技术领域
本发明涉及一种化工产品的生产工艺，具体来说，涉及一种单釜多桨反应系统及采用其制备液体聚氯化铝的方法。
背景技术
聚氯化铝（Poly aluminum Chloride） 代号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。
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。
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。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已是大势所趋。随着科学技术的迅猛发展，生产自动化已在各行各业得到快速普及，液体聚氯化铝的生产过程控制实施自动化的研究就显得尤为必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简便，能自动化控制连续制备液体聚氯化铝的反应系统，通过该反应系统制备的液体聚氯化铝的盐基度较低，达到或优于“生活饮用水用聚氯化铝——GB 15892-2009”的相关要求。
为达到上述目的，本发明提供了一种单釜多桨反应系统，该反应系统包含：
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限定的反应部一和反应部二，该第一隔板、第二隔板均设置在围板与反应釜外壳之间；
其中，该第一隔板使得反应部一与反应部二完全隔绝；该第二隔板设置开孔，使得反应部一与反应部二能流通；中心反应部与反应部二之间的围板设置开孔，使得反应部二与中心反应部能流通；所述的中心反应部、反应部一、反应部二均设置有搅拌装置。
上述的单釜多桨反应系统，其中，所述的反应部一包含若干由第三隔板间隔的反应区，该每个反应区设置有独立的搅拌装置，该第三隔板上均设置有溢流孔，使得反应部一内的各反应区能流通。
上述的单釜多桨反应系统，其中，所述第三隔板上的溢流孔设置在第三隔板的上部。
上述的单釜多桨反应系统，其中，所述的围板为圆筒状。
上述的单釜多桨反应系统，其中，所述第二隔板的开孔设置在下部。
上述的单釜多桨反应系统，其中，所述的中心反应部与反应部二之间的围板的开孔设置在下部。
上述的单釜多桨反应系统，其中，所述的反应部二包含若干由第四隔板间隔的反应区，该每个反应区设置有独立的搅拌装置，该第四隔板上均设置有溢流孔，使得反应部二内的各反应区能流通。
上述的单釜多桨反应系统，其中，所述第四隔板上的溢流孔设置在第四隔板的下部。
本发明还提供了一种采用上述的单釜多桨反应系统制备液体聚氯化铝的方法，该方法包含：
步骤1，在反应部一中紧邻第一隔板的反应区加入氢氧化铝和盐酸原料，开始搅拌；
步骤2，在反应部一中紧邻第二隔板的反应区加入铝酸钙及水，开始搅拌；
步骤3，开启中心反应部的搅拌装置；
步骤4，从中心反应部抽取产物，进行过滤，得到液体聚氯化铝。
本发明提供的单釜多桨反应系统结构简便，可用于连续自动化制备聚氯化铝，且制备效率高，产品质量稳定，易于控制。
附图说明
图1是本发明的一种单釜多桨反应系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。
如图1所示为本发明采用的单釜多桨反应系统的结构示意图，该反应系统包含：
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，由于反应部二中反应已完成，为了避免溢流至第一反应区；该第二隔板32设置开孔，使得反应部一30与反应部二40能流通，优选地，所述第二隔板的开孔设置在下部；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。
本发明设置第二隔板32、第三隔板33的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。
在一些较优的实施例中，所述的反应部二40包含若干由第四隔板（图中未示）间隔的反应区，该每个反应区设置有独立的搅拌装置，该第四隔板上均设置有溢流孔，使得反应部二40内的各反应区能流通；优选地，所述第四隔板上的溢流孔设置在第四隔板的下部。
本发明还提供了一种采用上述的单釜多桨反应系统制备液体聚氯化铝的方法，该方法包含：
步骤1，在反应部一中紧邻第一隔板31的反应区加入氢氧化铝、盐酸和水原料，开始搅拌；
步骤2，在反应部一中紧邻第二隔板32的反应区加入铝酸钙及水（该水可以使用步骤4洗涤过程的洗涤水），开始搅拌；
步骤3，开启中心反应部20的搅拌装置；
步骤4，从中心反应部20抽取产物，进行过滤，得到液体聚氯化铝。
为了达到自动控制的目的，本发明还在铝酸钙粉加入点监控检测盐基度和氧化铝含量，从而通过电脑控制调节步骤1中盐酸、氢氧化铝和水的加入量；在步骤4中监控检测过滤处母液的盐基度和氧化铝含量，从而通过电脑控制调节铝酸钙粉和水的加入量；监控过滤泵取液处液位，通过设置液位的波动调节过滤泵的流量，直至压满自动切换至下一过滤装置。
步骤2中，加入铝酸钙的目的是调整产品的盐基度，随着铝酸钙的加入，反应物料pH开始变高，铝离子开始水解，形成羟基氢氧根，架桥、聚合、熟化得到产品。该铝酸钙加入量少，会影响聚合度，进而影响产品质量；加入量多，会形成氢氧化铝凝胶，影响过滤，也会影响产品质量。加入水的目的是为了控制反应温度、以及物料浓度。
本发明的工艺中，盐酸、氢氧化铝（最好使用专用的）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，进行放热反应，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。到氢氧化铝与盐酸反应基本完成时，在当前反应区（反应部一中紧邻第二隔板32的反应区）用计量泵均匀连续不间断的加入铝酸钙粉和水，进行放热反应，反应停留一定时间从上部溢流进入下一反应区（反应部二中），继续反应停留一定时间从下部溢流进入中心反应部（铝酸钙粉调盐基度反应，一般经三个反应区即可达到既反应较完全又好过滤的目的）。反应完成的物料经可电脑控制的压力泵连续不断的进行液固分离，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。该液体聚氯化铝产品为无色至淡黄色液体，产品质量各项指标均达到或优于“生活饮用水用聚氯化铝——GB 15892-2009”的相关要求。
上述液体聚氯化铝产品继续经自动化控制干操、包装、入库还可得到固体产品。
本发明采用单釜多桨反应系统，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，比使用多台单个反应釜串联要好，一是便于热量集中，达到不需加热，耗能少；二是便于尾气吸收处理；三是占地少。
综上所述，本发明提供的反应系统结构简便，可用于连续自动化制备聚氯化铝，且制备方法效率高，产品质量稳定，易于控制。
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。

Claims (6)

1.一种单釜多桨反应系统，其特征在于，该反应系统包含：
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)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；该第二隔板(32)设置开孔，使得反应部一(30)与反应部二(40)能流通；中心反应部(20)与反应部二(40)之间的围板(21)设置开孔，使得反应部二(40)与中心反应部(20)能流通；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)的上部均设置有溢流孔，使得反应部一内的各反应区能流通；
所述的反应部二(40)包含若干由第四隔板间隔的反应区，该每个反应区设置有独立的搅拌装置，该第四隔板的下部均设置有溢流孔，使得反应部二(40)内的各反应区能流通。
2.如权利要求1所述的单釜多桨反应系统，其特征在于，所述的围板(21)为圆筒状。
3.如权利要求1所述的单釜多桨反应系统，其特征在于，所述第二隔板(32)的开孔设置在下部。
4.如权利要求1所述的单釜多桨反应系统，其特征在于，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。
5.一种采用权利要求1所述的单釜多桨反应系统制备液体聚氯化铝的方法，其特征在于，该方法包含：
步骤1，在反应部一(30)中紧邻第一隔板(31)的反应区加入氢氧化铝和盐酸原料，开始搅拌；
步骤2，在反应部一(30)中紧邻第二隔板(32)的反应区加入铝酸钙及水，开始搅拌；
步骤3，开启中心反应部(20)的搅拌装置；
步骤4，从中心反应部(20)抽取产物，进行过滤，得到液体聚氯化铝。
6.如权利要求5所述的单釜多桨反应系统制备液体聚氯化铝的方法，其特征在于，步骤2中，所述的水选择步骤4中过滤过程的洗涤水。
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