CN207566899U - 一种工业制备稳定偏铝酸钠溶液的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及偏铝酸钠溶液的制备领域，具体地，涉及一种工业制备稳定偏铝酸钠溶液的装置，该装置包括多个溶解釜、收集罐(3)和中和釜(4)，所述多个溶解釜通过输出管道分别与收集罐(3)和中和釜(4)连接，所述收集罐(3)通过输送管道与溶解釜顶部相连。本实用新型提供的设备简单，生产成本低，且无切渣外排，实现了偏铝酸钠溶液的全部充分利用，提高了生产稳定性和产品收率，满足工业上制备拟薄水铝石对偏铝酸钠溶液的要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及偏铝酸钠溶液的制备领域，具体涉及一种工业制备稳定偏铝酸钠溶液的装置。
背景技术
活性氧化铝γ-Al2O3由于机械强度高、热稳定性好、表面积适中、孔容和孔径可调、吸附性能好以及具有表面酸性等特点，成为石油化工中使用广泛的加氢催化剂载体，其性能主要由前驱体拟薄水铝石的性能决定，而拟薄水铝石的性能又由制备其的偏铝酸钠溶液决定。
NaAlO2-Al2(SO4)3法(又称硫酸铝法)是目前常用的制备拟薄水铝石的方法，在NaAlO2-Al2(SO4)3法制备拟薄水铝石的生产中，偏铝酸钠溶液可采用拜耳法，烧结法及联合法等方式处理铝土矿得到。我国的铝土矿主要是一水硬铝石型矿石，采用拜耳法处理一水硬铝石型铝土矿时，须先将铝土矿与液碱混合，并在高碱、高温及高压条件下进行；烧结法主要用来处理低铝硅比的铝土矿，通过将石灰和苏打与铝土矿混合后进行高温烧结，再用碳酸钠溶液溶出而制得偏铝酸钠溶液，该工艺流程复杂，对设备要求高，能耗高，且产品质量低；联合法具有二者共同的不足之处。因此，近年来针对以上方法的不足提出改进来制取偏铝酸钠溶液的专利较多，例如CN1406871A公开了烧结法两段熟料溶出与分离工艺，通过控制熟料溶出粒度、溶出温度、溶出时间，分离后得到高浓度的偏铝酸钠溶液；CN1686808A公开了以片碱和一水硬铝石型铝土矿为原料，经混合搅拌、焙烘、溶出、过滤制得偏铝酸钠溶液；CN1401577A公开了利用硬铝石直接制取偏铝酸钠溶液的方法，通过降低烧结温度，提高氧化铝溶出率。然而，无论是拜耳法、烧结法、还是其改进方法在制取偏铝酸钠溶液过程中，均对设备和工艺要求较高。
因此，急需一种生产设备简单、操作方便并且可以直接使用、稳定性好的偏铝酸钠溶液的工业制备装置。
实用新型内容
本实用新型目的是为了克服现有制备偏铝酸钠过程中，对设备及工艺要求高等问题，而提供一种工艺简单，生产能耗低，设备简单，操作方便，适合工业上直接使用偏铝酸钠溶液的工业制备装置。
本实用新型的发明人经过深入研究发现，一方面，偏铝酸钠溶液性质与浓度、苛性比、配制方式、存放时间、水解程度有关，偏铝酸钠又呈亚稳状态，容易以结晶态析出氢氧化铝晶体，同时，工业制备偏铝酸钠溶液过程中的杂质又会影响其稳定性，且随着温度的降低，偏铝酸钠溶液开始水解，氧化铝浓度降低，苛性比升高，又进一步影响了拟薄水铝石的产品性质；另一方面，现有的工业制备偏铝酸钠中对设备和工艺要求高。发明人通过采用将溶解釜底部的偏铝酸钠溶液中含不溶物的少量溶液排入收集罐中，并将收集罐中含不溶物的溶液经装有过滤器的管道送至另一溶解釜中的处理方式，仅对溶解釜底部含不溶物的溶液进行除杂，减少了切渣外排造成的环境污染，同时实现了对偏铝酸钠溶液的全部利用，且制备过程中使用的设备简单、易操作，在提高制得偏铝酸钠溶液稳定性的同时，通过切换利用不同溶解釜中的偏铝酸钠溶液进行生产，减少了因偏铝酸钠溶液不稳定造成的停工，提高了拟薄水铝石的产量、收率和产品质量稳定性。
由此，本实用新型提供了一种工业制备稳定偏铝酸钠溶液的装置，所述装置包括多个溶解釜、收集罐3和中和釜4，所述多个溶解釜通过输出管道分别与收集罐3和中和釜4分别连接，所述收集罐3通过输送管道与溶解釜顶部相连。
对溶解釜内偏铝酸钠溶液的制备方法没有特别的限定，可以采用氢氧化钠溶液与氢氧化铝粉末反应制得，具体可以为向温度为70-100℃的氢氧化钠溶液中加入氢氧化铝粉末，加热至110-150℃，搅拌反应2-5h后降温至 50-90℃。优选为，向温度为80-90℃的氢氧化钠溶液中加入氢氧化铝粉末，升温至120-140℃，恒温反应3-5h后降温至60-85℃，更优选为，向温度为 80-90℃的氢氧化钠溶液中加入氢氧化铝粉末，升温至120-125℃，恒温反应3-5h后降温至60-70℃。其中，对所述氢氧化钠的质量浓度没有特别的限定，可以为本领域技术人员常规选用的浓度范围，可以为10-40％，优选为20-35％。
对上述溶解釜内偏铝酸钠溶液中以氧化钠比氧化铝计的苛性比没有特别的限定，可以为1.5-3，优选为1.6-2。
对上述溶解釜内制得的偏铝酸钠溶液浓度没有特别的限定，偏铝酸钠溶液的浓度以三氧化二铝计可以为170-300g/L，优选为190-230g/L。
另外，可以在上述溶解釜内设置搅拌设备。通过设置搅拌设备进一步促进溶解釜中反应充分进行。
优选地，所述收集罐3与溶解釜顶部相连的输送管道上设有过滤装置5。通过收集罐3与溶解釜顶部相连的输送管道上设有过滤装置5，进一步滤除了反应过程中产生的杂质，减少了杂质对偏铝酸钠溶液的影响，进一步提高了偏铝酸钠溶液的稳定性。
更优选地，所述收集罐3与溶解釜顶部相连的输送管道上设有风压装置。通过在收集罐3与溶解釜顶部相连的输送管道上设置风压装置，通过工业风使收集罐3内的溶液在风压的作用下重新导入溶解釜顶部。
对所述溶解釜的个数没有特别的限定，优选地，所述溶解釜的个数为2 个，分别为第一溶解釜1和第二溶解釜2，所述第一溶解釜1和第二溶解釜 2分别通过输出管道与收集罐3和中和釜4连接。通过设置2个溶解釜，保证了生产过程中可以随时切换利用不同溶解釜中的偏铝酸钠溶液，减少了因偏铝酸钠溶液不稳定造成的停工，确保了生产的连续性，进一步提高了生产效率。
优选地，所述收集罐3通过输送管道分别与第一溶解釜1和第二溶解釜 2顶部相连。通过将收集罐3通过输送管道分别与2个溶解釜顶部相连，可以根据需要将收集罐3中的偏铝酸钠溶液过滤后输送到不同的溶解釜中，进一步减少了因偏铝酸钠溶液不稳定对生产连续性的影响，进一步提高了生产效率。
更优选地，所述第一溶解釜1与中和釜4连接的输出管道上设有过滤装置6。通过在溶解釜1与中和釜4连接的输出管道上设有过滤装置6，更进一步地滤除了反应过程中产生的杂质，减少了杂质对偏铝酸钠溶液的影响，从而进一步提高了偏铝酸钠溶液的稳定性。
进一步优选地，所述第二溶解釜2与中和釜4连接的输出管道上设有过滤装置7。通过在溶解釜2与中和釜4连接的输出管道上设有过滤装置7，更进一步地滤除了反应过程中产生的杂质，减少了杂质对偏铝酸钠溶液的影响，从而进一步提高了偏铝酸钠溶液的稳定性。
更进一步优选地，所述溶解釜内设有温度监测设备。通过在溶解釜内设置温度监测设备，防止因温度的降低，导致偏铝酸钠溶液水解导致氧化铝浓度降低，苛性比升高，并影响后续拟薄水铝石的产品性质。
优选地，所述溶解釜与中和釜4连接的输出管道设置于溶解釜的中上部。通过将溶解釜与中和釜4连接的输出管道设置于溶解釜的中上部，避免了沉降于溶解釜底部的沉淀杂质对后续拟薄水铝石生产的影响，进一步提高了拟薄水铝石的产品性质。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是本实用新型提供装置的结构示意图。
附图标记说明
1、第一溶解釜 2、第二溶解釜
3、收集罐 4、中和釜
5、过滤装置 6、过滤装置
7、过滤装置。
具体实施方式
在本实用新型中，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。此外，在下文的描述中，所使用的“第一”、“第二”等术语主要是为了更清楚地描述技术方案而进行的区分，并不代表相互区分的零部件之间存在实质性的区别，也不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
下面结合附图对本实用新型的铂金通道进行进一步的详细说明，其中所有附图中相同的数字表示相同的特征。
图1是本实用新型提供的工业制备稳定偏铝酸钠溶液的装置的结构示意图。如图1所示，本实用新型的工业制备稳定偏铝酸钠溶液的装置包括第一溶解釜1、第二溶解釜2、收集罐3和中和釜4，所述第一溶解釜1、第二溶解釜2分别通过输出管道分别与收集罐3和中和釜4连接，所述收集罐3通过输送管道与溶解釜顶部相连。
根据本实用新型，在溶解釜中制得的偏铝酸钠溶液，并对溶解釜底部的偏铝酸钠溶液中含不溶物的少量溶液进行处理，将溶解釜底部的偏铝酸钠溶液中含不溶物的少量溶液排入收集罐中，将收集罐中含不溶物的溶液经装有过滤器的管道送至另一溶解釜中，该装置仅对溶解釜底部含不溶物的少量溶液进行除杂，减少了切渣外排造成的环境污染，同时实现了对偏铝酸钠溶液的全部利用，且制备过程中使用的设备简单、易操作，在提高制得偏铝酸钠溶液稳定的同时，通过切换利用不同溶解釜中的偏铝酸钠溶液进行生产，减少了因偏铝酸钠溶液不稳定性造成的停工，提高了拟薄水铝石的产量、收率和产品质量稳定性。
优选地，所述收集罐3与溶解釜顶部相连的输送管道上设有过滤装置5。通过收集罐3与溶解釜顶部相连的输送管道上设有过滤装置5，进一步滤除了反应过程中产生的杂质，减少了杂质对偏铝酸钠溶液的影响，进一步提高了偏铝酸钠溶液的稳定性。
更优选地，所述收集罐3与溶解釜顶部相连的输送管道上设有风压装置。通过在收集罐3与溶解釜顶部相连的输送管道上设置风压装置，通过工业风使收集罐3内的溶液在风压的作用下重新导入溶解釜顶部。
对所述溶解釜的个数没有特别的限定，优选地，所述溶解釜的个数为2 个，分别为第一溶解釜1和第二溶解釜2，所述第一溶解釜1和第二溶解釜 2分别通过输出管道与收集罐3和中和釜4分别连接。通过设置2个溶解釜，保证了生产过程中可以随时切换利用不同溶解釜中的偏铝酸钠溶液，减少了因偏铝酸钠溶液不稳定造成的停工，确保了生产的连续性，进一步提高了生产效率。
优选地，所述收集罐3通过输送管道分别与第一溶解釜1和第二溶解釜 2顶部相连。通过将收集罐3通过输送管道分别与2个溶解釜顶部相连，可以根据需要将收集罐3中偏铝酸钠溶液过滤后输送到不同的溶解釜中，进一步减少了因偏铝酸钠溶液不稳定对生产的连续性的影响，进一步提高了生产效率。
更优选地，所述第一溶解釜1与中和釜4连接的输出管道上设有过滤装置6。通过在第一溶解釜1与中和釜4连接的输出管道上设有过滤装置6，更进一步地滤除了反应过程中产生的杂质，减少了杂质对偏铝酸钠溶液的影响，从而进一步提高了偏铝酸钠溶液的稳定性。
进一步优选地，所述第二溶解釜2与中和釜4连接的输出管道上设有过滤装置7。通过在第二溶解釜2与中和釜4连接的输出管道上设有过滤装置 7，更进一步地滤除了反应过程中产生的杂质，减少了杂质对偏铝酸钠溶液的影响，从而进一步提高了偏铝酸钠溶液的稳定性。
更进一步优选地，所述溶解釜内设有温度监测设备。通过在溶解釜内设置温度监测设备，防止因温度的降低，导致的偏铝酸钠溶液水解，氧化铝浓度降低，苛性比升高而影响后续拟薄水铝石的产品性质。
优选地，所述溶解釜与中和釜4连接的输出管道设置于溶解釜的中上部。通过将溶解釜与中和釜4连接的输出管道设置于溶解釜的中上部，避免了沉降于溶解釜底部的沉淀杂质对后续拟薄水铝石生产的影响，进一步提高了拟薄水铝石的产品性质。
在本实用新型的一个优选的实施方式中，过滤装置5为过滤器，过滤装置6为袋式过滤器1，过滤装置7为袋式过滤器2。在第一溶解釜1中以氢氧化铝和氢氧化钠为原料，进行如下反应：
向温度为浓度为80℃、质量浓度为30％的氢氧化钠溶液中加入氢氧化铝粉末，加热至120℃，搅拌反应4h后降温至80℃，第一溶解釜1内偏铝酸钠溶液中以氧化钠比氧化铝计的苛性比为2，偏铝酸钠溶液的浓度以三氧化二铝计为210g/L。将第一溶解釜1底部含有杂质的少量偏铝酸钠溶液排入收集罐3中，并利用风压将收集罐3中含有杂质的溶液经装有过滤器的管道送至第二溶解釜2中。对第一溶解釜1中的偏铝酸钠溶液进行测定，满足工艺生产要求的偏铝酸钠溶液经袋式过滤器1过滤后，由离心泵加压输送至中和釜4进行后续生产。
上述偏铝酸钠溶液的制备过程也可以在第二溶解釜2中进行。将第二溶解釜2底部含有杂质的少量偏铝酸钠溶液排入收集罐3中，并利用风压将收集罐3中含有杂质的溶液经装有过滤器的管道送至第一溶解釜1中。对第二溶解釜2中的偏铝酸钠溶液进行测定，满足工艺生产要求的偏铝酸钠溶液经袋式过滤器2过滤后，由离心泵加压输送至中和釜4进行后续生产。
利用本实用新型提供的装置制备的偏铝酸钠具有下述优点：
(1)利用本实用新型提供的装置制备偏铝酸钠溶液的工艺简单，生产成本低，设备简单，操作方便，同其他方法相比大大降低了能耗，特别适合工业上直接使用偏铝酸钠溶液的工厂；
(2)利用本实用新型提供的装置制备偏铝酸钠溶液，不需要添加任何稳定剂，即可制得高稳定性的偏铝酸钠溶液，长期存放时，仍可以稳定地生产出合格的拟薄水铝石产品，减少了因偏铝酸钠溶液不稳定造成的停工，提高了拟薄水铝石的产量、收率和产品质量；
(3)利用本实用新型提供的装置制备偏铝酸钠溶液实现了偏铝酸钠溶液的全部回收利用，提高了产品收率，减少了偏铝酸钠溶液排放造成的环境污染，节省了原材料；
(4)利用本实用新型提供的装置制备偏铝酸钠溶液可用于制备大孔、中孔、小孔等各种不同孔容的拟薄水铝石。
实施例1
在溶解釜中配制浓度为25％的氢氧化钠溶液3000L，搅拌加热至80℃，投入1600kg工业级氢氧化铝粉，加热升温至120℃，恒温搅拌3h，停止加热并降温至85℃，得到溶解完全、溶液清亮透明的偏铝酸钠溶液，其中，氧化铝浓度为190g/L，苛性比为1.63。将第一溶解釜底部含有杂质的少量偏铝酸钠溶液排入收集罐中，并利用风压将收集罐中含不溶物的溶液经装有过滤器的管道送至第二溶解釜中。
采用200ml实施例1第一溶解釜中的偏铝酸钠溶液制备拟薄水铝石。将第一溶解釜中的偏铝酸钠溶液经袋式过滤器在中和釜中与硫酸铝溶液并流接触进行沉淀反应，硫酸铝溶液的用量使沉淀反应在pH6.2下进行一次中和，反应温度为60℃，反应时间为20min。溢流出来的浆液进入二次中和釜，加入助剂溶液进行二次中和，中和后的浆液进行去老化，其中，老化过程的反应温度为90℃，反应时间为2h，将老化后得到的产品进行洗涤、在200℃下干燥得到Al2O3为66.5％，Na2O/Al2O3为0.035％，SO4 2-/Al2O3为0.78％，比表面为304m2/g，孔容为0.90ml/g的拟薄水铝石。
实施例2
在溶解釜中配制浓度为30％的氢氧化钠溶液2700L，搅拌加热至90℃，投入1600kg工业级氢氧化铝粉，加热升温至125℃，恒温搅拌5h，停止加热并降温至70℃，得到溶解完全、溶液清亮透明的偏铝酸钠溶液，其中，氧化铝浓度为230g/L，苛性比为1.75。将第一溶解釜底部含有杂质的少量偏铝酸钠溶液排入收集罐中，并利用风压将收集罐中含不溶物的溶液经装有过滤器的管道送至第二溶解釜中。
采用200ml实施例2第一溶解釜中的偏铝酸钠溶液制备拟薄水铝石。将第一溶解釜中的偏铝酸钠溶液经袋式过滤器在中和釜中与硫酸铝溶液并流接触进行沉淀反应，硫酸铝溶液的用量使沉淀反应在pH6.2下进行一次中和，反应温度为60℃，反应时间为20min。溢流出来的浆液进入二次中和釜，加入助剂溶液进行二次中和，中和后的浆液进行去老化，其中，老化过程的反应温度为90℃，反应时间为2h，将老化后得到的产品进行洗涤、在200℃下干燥得到Al2O3为67.3％，Na2O/Al2O3为0.029％，SO4 2-/Al2O3为0.88％，比表面为290m2/g，孔容为1.01ml/g的拟薄水铝石。
实施例3
在溶解釜中配制浓度为30％的氢氧化钠溶液2700L，搅拌加热至90℃，投入1600kg工业级氢氧化铝粉，加热升温至125℃，恒温搅拌5h，停止加热并降温至70℃，得到溶解完全、溶液清亮透明的偏铝酸钠溶液，其中，氧化铝浓度为230g/L，苛性比为1.75。
采用200ml实施例3第一溶解釜中的偏铝酸钠溶液制备拟薄水铝石。将第一溶解釜中的偏铝酸钠溶液经袋式过滤器在中和釜中与硫酸铝溶液并流接触进行沉淀反应，硫酸铝溶液的用量使沉淀反应在pH6.2下进行一次中和，反应温度为60℃，反应时间为20min。溢流出来的浆液进入二次中和釜，加入助剂溶液进行二次中和，中和后的浆液进行去老化，其中，老化过程的反应温度为90℃，反应时间为2h，将老化后得到的产品进行洗涤、在200℃下干燥得到Al2O3为68.5％，Na2O/Al2O3为0.055％，SO4 2-/Al2O3为0.12％，比表面为306m2/g，孔容为1.10ml/g的拟薄水铝石。
对比例1
将浓度为25％的氢氧化钠溶液300mL搅拌加热至80℃，加入160g工业级氢氧化铝粉，加热升温至120℃，恒温搅拌3h，停止加热并降温至85℃，得到溶解完全、溶液清亮透明的偏铝酸钠溶液。其中，氧化铝浓度为190g/L，苛性比为1.3。
利用本实用新型提供设备工业制备的实施例1-3的偏铝酸钠溶液连续生产168h，仍然没有观察到铝氧水合物晶粒的析出。
对比例1为在实验室条件下制备的偏铝酸钠溶液，在烧杯中静置48h后，即可在烧杯壁上观察到明显的铝氧水合物晶体析出，这说明，利用本实用新型提供的装置制备的偏铝酸钠溶液稳定性好，并可以进一步的避免铝氧水合物沉淀对生产设备所造成的影响，利用本实用新型提供的装置制得的偏铝酸钠溶液在制备的拟薄水铝石时，拟薄水铝石孔体积较大，且孔体积和比表面积相对波动较小，说明偏铝酸钠溶液相对稳定性好。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种工业制备稳定偏铝酸钠溶液的装置，其特征在于，所述装置包括多个溶解釜、收集罐(3)和中和釜(4)，
所述多个溶解釜通过输出管道分别与收集罐(3)和中和釜(4)连接，所述收集罐(3)通过输送管道与溶解釜顶部相连。
2.根据权利要求1所述的工业制备稳定偏铝酸钠溶液的装置，其特征在于，所述收集罐(3)与溶解釜顶部相连的输送管道上设有过滤装置(5)。
3.根据权利要求2所述的工业制备稳定偏铝酸钠溶液的装置，其特征在于，所述收集罐(3)与溶解釜顶部相连的输送管道上设有风压装置。
4.根据权利要求1所述的工业制备稳定偏铝酸钠溶液的装置，其特征在于，所述溶解釜包括第一溶解釜(1)和第二溶解釜(2)，所述第一溶解釜(1)和第二溶解釜(2)分别通过输出管道与收集罐(3)和中和釜(4)连接。
5.根据权利要求4所述的工业制备稳定偏铝酸钠溶液的装置，其特征在于，所述收集罐(3)通过输送管道分别与第一溶解釜(1)和第二溶解釜(2)顶部相连。
6.根据权利要求4所述的工业制备稳定偏铝酸钠溶液的装置，其特征在于，所述第一溶解釜(1)与中和釜(4)连接的输出管道上设有过滤装置(6)。
7.根据权利要求4所述的工业制备稳定偏铝酸钠溶液的装置，其特征在于，所述第二溶解釜(2)与中和釜(4)连接的输出管道上设有过滤装置(7)。
8.根据权利要求1所述的工业制备稳定偏铝酸钠溶液的装置，其特征在于，所述溶解釜内设有温度监测设备。
9.根据权利要求1所述的工业制备稳定偏铝酸钠溶液的装置，其特征在于，所述溶解釜内设有搅拌设备。
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| CN112520896A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-03-19 | 北京京润环保科技股份有限公司 | 一种含硅废水的处理方法 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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