CN111841479A - 连续生产聚合氯化铝固体的装置以及方法 - Google Patents

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    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/48—Halides, with or without other cations besides aluminium
    • C01F7/56—Chlorides

Abstract

本发明公开了一种连续生产聚合氯化铝固体的装置以及方法，将氢氧化铝和水按比例混合后进入第一反应器，反应器中配有水平输送螺旋，推动混合液移动，同时通入氯化氢气体1120g/min，在反应过程中，使氢氧化铝溶解得到氯化铝溶液，继续反应进入第二反应室，同时补充水并加铝酸钙。利用水平输送螺旋将其搅拌均匀并推动其移动，铝酸钙与氯化铝反应形成聚合氯化铝溶液，无法完全溶解的铝酸钙悬浮在液体中；过滤后或者沉淀后的液体。液体也可以直接进入干燥室，控制干燥室进入的导热油的温度为170℃，经过干燥室后，再进入冷却室，使得物料的温度降低到50℃以下，便于包装。

Description

连续生产聚合氯化铝固体的装置以及方法
技术领域
本发明涉及聚合氯化铝生产制造技术领域，具体涉及这一种连续生产聚合氯化铝固体的工艺。
背景技术
聚氯化铝(简称PAC)。通常也称作净水剂或混凝剂，它是一种水溶性无机高分子聚合物，颜色呈黄色或淡黄色、深褐色、深灰色树脂状固体。该产品有较强的架桥吸附性能，在水解过程中，伴随发生凝聚，吸附和沉淀等物理化学过程。聚合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，而聚合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。
现有聚合氯化铝的制备工艺是将铝酸钙与盐酸进行溶出反应，所得氯化铝溶液再与铝酸钙进行聚合反应制得聚合氯化铝。
采用拜耳法和碱石灰烧结法可以制得大量氢氧化铝，如何利氢氧化铝制备聚合氯化铝固体是本发明思考的主要问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用氢氧化铝来连续生产聚合氯化铝固体的工艺方法。
为了解决上述现有技术的不足，本发明采用的技术方案为：一种连续生产聚合氯化铝固体的装置，包括第一反应器、泥浆泵、第二反应器以及干燥装置，所述第一反应器和第二反应器中设置有水平输送螺旋，其对位于反应器中的混合液进行搅拌并将推动混合液流动；所述泥浆泵连接第一反应器的进料口，将混合的氢氧化铝和水泵入第一反应器中，第一反应器上还设置有一个进气口用于通入氯化氢气体；第一反应器的排料口连接第二反应器，第二反应器设置有加料口用于加入铝酸钙；所述第一反应器设置有夹套，夹套中设置有换热盘管，第二反应器的外部设置有冷却水管，冷却水管的出水接入换热盘管中；第二反应器的出料口连接干燥装置，干燥装置对混合液进行干燥脱水。
进一步的，所述干燥装置的壳体中设置有双螺旋搅拌器，所述双螺旋搅拌器的外部设置有第二夹套，所述第二夹套的一侧设置有导热油进口，且第二夹套的另一侧设置有导热油出口。
进一步的，所述双螺旋搅拌器包括两个转轴和位于转轴上的螺旋叶片，螺旋叶片和转轴均设置有中空结构形成导热油通道，干燥装置的壳体两端分别设置有一个集油槽，转轴的一端伸入其中一个集油槽中，且该端部设置有连通转轴中空部的进油口；转轴的另一端穿过另一个集油槽后连接电机，且位于该集油槽的转轴部分设置有出油孔；转轴与集油槽之间、转轴与干燥装置壳体之间均设置机械密封结构。
进一步的，还包括一个冷却装置，冷却室连接干燥装置，冷却装置包括一个冷却室，冷却室中设置有螺旋搅拌器，冷却室的外层设置有冷却水管。
此外，本发明还公开了一种连续生产聚合氯化铝固体的方法，采用上述述的装置，包括如下内容：
1)将氢氧化铝和水在混合池中混合；
2)然后通过泥浆泵将其注入第一反应器，控制第一反应室的温度在100℃以下，同时通过上部气体进口注入氯化氢气体；
3)反应室配有水平输送螺旋，推动混合液移动，在反应过程中，使氢氧化铝溶解得到氯化铝溶液；
4)将氯化铝溶液通入第二反应器，并在第二反应器中注入铝酸钙并且补水，利用水平输送螺旋将其搅拌均匀并推动其移动，铝酸钙与氯化铝反应形成聚合氯化铝溶液，无法完全溶解的铝酸钙悬浮在液体中；
5)当不溶物的含量达到杂质要求，则物流继续通过反应室的出料口，进入干燥器进行干燥,干燥器内温度保持在140-180℃。
6)收集干燥后的聚合氯化铝干粉并对其进行降温至40-50℃；
从上述技术方案可以看出本发明具有以下优点：利用第一反应器、第二反应器以及干燥装置，可以实现聚合氯化铝的连续生产；将第二反应器中放热反应产生的热量引入到第一反应器中，实现了热量循环利用；干燥装置采用导热油配合双螺旋机构，得到的固体表观密度大。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做具体说明。
如图1所示，本发明的连续生产聚合氯化铝固体的装置包括第一反应器1、泥浆泵、第二反应器2以及干燥装置3，所述第一反应器和第二反应器中设置有水平输送螺旋5，水平输送螺旋5其两个作用，一个是搅拌，另一个是推动浆液从反应器一段往另一端移动。所述泥浆泵连接第一反应器的进料口，将混合的氢氧化铝和水泵入第一反应器1中，第一反应器上还设置有一个进气口用于通入氯化氢气体。
第一反应器的排料口连接第二反应器2，第一反应器和第二反应器中间可以设置物料泵进行物料输送。第二反应器2设置有加料口用于加入铝酸钙；所述第一反应器设置有夹套6，夹套6中设置有换热盘管，第二反应器的外部设置有冷却水管，冷却水管用于给反应器降温。第一反应器中的反应是吸热反应，而第二反应器的反应是放热反应。因此第二反应器的冷却水实际可以接近100℃，可以通过管道11进入第一反应器的夹套，加热第一反应器。从而做到最大限度利用热能。
第二反应器的出料口连接干燥装置3，干燥装置3对混合液进行干燥脱水。具体的，干燥装置的壳体中设置有双螺旋搅拌器7，双螺旋搅拌器7的外部设置有第二夹套，所述第二夹套的一侧设置有导热油进口，且第二夹套的另一侧设置有导热油出口。
所述双螺旋搅拌器包括两个转轴71和位于转轴71上的螺旋叶片72，螺旋叶片和转轴均设置有中空结构形成导热油通道，干燥装置的壳体两端分别设置有一个集油槽8，转轴的一端伸入其中一个集油槽中，且该端部设置有连通转轴中空部的进油口；转轴的另一端穿过另一个集油槽8后连接电机9，且位于该集油槽的转轴部分设置有出油孔；转轴与集油槽之间、转轴与干燥装置壳体之间均设置机械密封结构。此处的螺旋叶片不仅起到搅拌作用，还推动液体的流动，外次，叶片以及转轴中的导热油此外还可以起到加热作用，提高加热效率。在聚合氯化铝溶液进入干燥室后不断蒸发，同时借助于真空泵的作用，强化蒸发过程。在液体从左向右运动过程中通过双罗滚的撮合和挤压，逐渐由液体，变为浆状物和干粉。一般喷雾干燥得到的固体，其表观密度在0.6-0.7g/cm3,而此种干燥方式获得干粉密度可以达到1.3-1.6g/cm3，从而可以大幅度降低包装和运输成本。
干燥装置还可以再配置一个冷却段，用于对粉末状的物料进行冷却，40-50℃，然后进入包装工序。
本装置的使用方法如下：
氢氧化铝1000g/min,水2000g/min混合后进入第一反应器，同时通入氯化氢气体1120g/min，反应器中配有水平输送螺旋，推动混合液移动，在反应过程中，使氢氧化铝溶解得到氯化铝溶液，溶解率可以达到96％以上，控制第一反应室的温度在100℃，反应时间约10min；继续反应进入第二反应室，同时补充水1200g/min,加铝酸钙880g/min。利用水平输送螺旋将其搅拌均匀并推动其移动，铝酸钙与氯化铝反应形成聚合氯化铝溶液，无法完全溶解的铝酸钙悬浮在液体中；
过滤后或者沉淀后的液体，测定聚合氯化铝的氧化铝含量20.1％，盐基度89.1％。液体也可以直接进入干燥室，控制干燥室进入的导热油的温度为170℃，经过干燥室后，再进入冷却室，使得物料的温度降低到50℃以下，便于包装。样品外观为白色粉末，经过测定干燥后样品指标为，氧化铝含量31.2％，盐基度91.2％，不溶物含量小于1％。

Claims (5)

1.一种连续生产聚合氯化铝固体的装置，其特征在于：包括第一反应器、泥浆泵、第二反应器以及干燥装置，所述第一反应器和第二反应器中设置有水平输送螺旋，其对位于反应器中的混合液进行搅拌并将推动混合液流动；所述泥浆泵连接第一反应器的进料口，将混合的氢氧化铝和水泵入第一反应器中，第一反应器上还设置有一个进气口用于通入氯化氢气体；第一反应器的排料口连接第二反应器，第二反应器设置有加料口用于加入铝酸钙；所述第一反应器设置有夹套，夹套中设置有换热盘管，第二反应器的外部设置有冷却水管，冷却水管的出水接入换热盘管中；第二反应器的出料口连接干燥装置，干燥装置对混合液进行干燥脱水。
2.根据权利要求1所述的连续生产聚合氯化铝固体的装置，其特征在于：所述干燥装置的壳体中设置有双螺旋搅拌器，所述双螺旋搅拌器的外部设置有第二夹套，所述第二夹套的一侧设置有导热油进口，且第二夹套的另一侧设置有导热油出口。
3.根据权利要求2所述的连续生产聚合氯化铝固体的装置，其特征在于：所述双螺旋搅拌器包括两个转轴和位于转轴上的螺旋叶片，螺旋叶片和转轴均设置有中空结构形成导热油通道，干燥装置的壳体两端分别设置有一个集油槽，转轴的一端伸入其中一个集油槽中，且该端部设置有连通转轴中空部的进油口；转轴的另一端穿过另一个集油槽后连接电机，且位于该集油槽的转轴部分设置有出油孔；转轴与集油槽之间、转轴与干燥装置壳体之间均设置机械密封结构。
4.根据权利要求3所述的连续生产聚合氯化铝固体的装置，其特征在于：还包括一个冷却装置，冷却室连接干燥装置，冷却装置包括一个冷却室，冷却室中设置有螺旋搅拌器，冷却室的外层设置有冷却水管。
5.一种连续生产聚合氯化铝固体的方法，采用如权利要求1-4任一所述的装置，包括如下内容：
1)将氢氧化铝和水在混合池中混合
2)然后通过泥浆泵将其注入第一反应器，控制第一反应室的温度在100℃以下，同时通过上部气体进口注入氯化氢气体份；
3)反应室配有水平输送螺旋，推动混合液移动，在反应过程中，使氢氧化铝溶解得到氯化铝溶液；
4)将氯化铝溶液通入第二反应器，并在第二反应器中注入铝酸钙并且补水，利用水平输送螺旋将其搅拌均匀并推动其移动，铝酸钙与氯化铝反应形成聚合氯化铝溶液，无法完全溶解的铝酸钙悬浮在液体中；
5)当不溶物的含量达到杂质要求，则物流继续通过反应室的出料口，进入干燥器进行干燥,干燥器内温度保持在140-180℃；
6)收集干燥后的聚合氯化铝干粉并对其进行降温至40-50℃。
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