專利名稱：：一步法生產(chǎn)高效凈水劑聚硫氯化鋁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是關(guān)于一步法生產(chǎn)高效凈水劑聚硫氯化鋁的方法。我國現(xiàn)有凈水劑產(chǎn)品十分龐雜，低擋的有FeCl3FeSO4，AL2(SO4)3，AlCl3，KAl(SO4)2等，(這類產(chǎn)品在工業(yè)發(fā)達(dá)國家已淘汰不用)，中擋的有聚合氯化鋁(代號PAC)等，用分步法生產(chǎn)的高擋凈水劑-聚硫氯化鋁。高效凈水劑聚硫氯化鋁的問世至今不足二十年歷史，日本國最先于69年4月在《日本水道雜志》公開報(bào)道，其后日本、美國、蘇聯(lián)、西德等國陸續(xù)成為高效凈水劑聚硫氯化鋁的代表性的主要生產(chǎn)國。日本國的高效凈水劑-聚硫氯化鋁的生產(chǎn)方法是“在純的聚合氯化鋁中加入適量的硫酸作為重新聚集的促進(jìn)劑制得聚硫氯化鋁?！币娀げ抗I(yè)水處理科技情報(bào)中心和天津化工研究院出版的《工業(yè)水處理》1988、1、第42頁日本國的這一生產(chǎn)技術(shù)早已向外輸出，見石油化工總公司的《石油化工要聞》總221期第18期，1988、5、“日本在南朝鮮建離分子凝聚劑”。我國高效凈水劑-聚硫氯化鋁的生產(chǎn)方法尚為分步法。有的廠家的分步法是一步水解，硫酸鋁鋁液加氨水;二步壓濾(得堿式硫酸鋁);三步聚合，見《工業(yè)水處理》1988、1的高效凈水劑-聚硫氯化鋁的開發(fā)及應(yīng)用一文。另一種分步法是1、氫氯化鋁加硫酸得硫酸鋁;2、壓濾;3、堿式硫酸鋁加鹽酸聚合得聚硫氯化鋁。就上述的日本國生產(chǎn)方法看它不是使用基本化工原料一步聚合成聚硫氯化鋁的，其主要原料聚合氯化鋁本身就是好的凈水劑。聚合氯化鋁在我國就有不少廠家生產(chǎn)。分步法生產(chǎn)聚硫氯化鋁存在使用原材料較多，原材料利用率低，由于生產(chǎn)工序環(huán)節(jié)多，人工耗用量大，生產(chǎn)周期長，動(dòng)力消耗多，設(shè)備維修費(fèi)用大，產(chǎn)品合格率低等不良因素。本發(fā)明的目的是在于提出一種利用基本化工原料，經(jīng)計(jì)算計(jì)量后，全投入反應(yīng)器中一步合成聚硫氯化鋁的方法。一步法生產(chǎn)高效凈水劑聚硫氯化鋁是將氫氧化鋁(或鋁屑或鋁灰)、三氯化鋁、硫酸鋁、硫酸、鹽酸、水按一定比例加入同一反應(yīng)器中，加熱下進(jìn)行聚合，反應(yīng)完成后的物料經(jīng)固液分離得到聚硫氯化鋁。一步法生產(chǎn)高效凈水劑聚硫氯化鋁基本化工原料配方成份范圍是氫氧化鋁(細(xì)輕鋁或鋁屑或鋁灰)15～25%(重量)三氯化鋁(工業(yè)純)2～4%(重量)硫酸鋁(工業(yè)純)4～6%(重量)硫酸(工業(yè)純)1～3%(重量)鹽酸(工業(yè)純)60～66%(重量)水(飲用水或工業(yè)用水)4～8%(重量)各組份總和為100%(重量)一步法生產(chǎn)高效凈水劑聚硫氯化鋁數(shù)種化工原料可以是上述配方料范圍的全部種類，也可以是其中的一部分優(yōu)先選擇以下三種其一是氫氧化鋁(細(xì)輕鋁或鋁屑或鋁灰)15.5～24%(重量)硫酸(工業(yè)純)1.2～3.5%(重量)鹽酸(工業(yè)純)50～58%(重量)硫酸鋁(工業(yè)純)4～6%(重量)水(飲用水或工業(yè)用水)10～14%(重量)各組份總和為100%(重量)其二是氫氧化鋁(細(xì)輕鋁或鋁屑或鋁灰)15～25%(重量)三氯化鋁(工業(yè)純)2～5%(重量)鹽酸(工業(yè)純)62～70%(重量)硫酸(工業(yè)純)11～14%(重量)水(飲用水或工業(yè)用水)1～4%(重量)各組份總和為100%(重量)其三是氫氧化鋁(細(xì)輕鋁或鋁屑或鋁灰)14～25%(重量)鹽酸(工業(yè)純)50～60%(重量)硫酸(工業(yè)純)9～14%(重量)水(飲用水或工業(yè)用水)16～22%(重量)各組份總和為100%(重量)本發(fā)明聚硫氯化鋁的制造方法是1、備料根據(jù)上述基本化工原料配方將投料用量備足一次投料用量。2、計(jì)量投料固體原料用磅秤稱量、液體原料用計(jì)量槽(或流量計(jì))計(jì)量，經(jīng)過計(jì)量的原料便一次全部投入附有加熱器的反應(yīng)器中，先投液體原料再投固體原料。3、攪拌。當(dāng)投入固體原料時(shí)即開啟攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速60轉(zhuǎn)/分，投料完后的轉(zhuǎn)速為20～30轉(zhuǎn)/分，直到出料完停機(jī)。4、加熱啟動(dòng)攪拌機(jī)時(shí)，即可啟動(dòng)加熱器，控制在60分鐘內(nèi)將反應(yīng)器中物料加熱至60℃以上。120分鐘加熱至80℃以上，但物料的反應(yīng)溫度不得超過104℃。5、聚合嚴(yán)格按照操作規(guī)定控制加熱器與反應(yīng)器的配合(在加熱的溫度時(shí)間內(nèi))通過觀測器和操作閥調(diào)節(jié)好溢流和回流量，暴沸程度，在常壓，80℃±2℃范圍內(nèi)，進(jìn)行60～90分鐘聚合。聚合溫度不得高于104℃，否則聚合分子將大量以至完全破壞。6、取樣在聚合反應(yīng)進(jìn)行達(dá)50%時(shí)間時(shí)，即可取樣，取反應(yīng)物10～15ml作外觀檢視，直至液達(dá)無色至淡黃色時(shí)，再用pH試紙測酸堿度，至pH＝2.5～3時(shí)，再繼續(xù)反應(yīng)20～30分鐘，即可停止加熱。7、出料停止加熱后，開啟出料閥，將物料全部放入熟化分離裝置中。8、熟化分離按規(guī)定操縱熟化分離器，當(dāng)物料降溫至40℃以下時(shí)，打開熟化分離器出口閥，即可得到合格產(chǎn)品(液相部分)。固相部分是酸不溶物(含濕)，打開熟化分離器的另一出口即可排出。9、產(chǎn)品化驗(yàn)1)自檢合格產(chǎn)品的外觀為無色至淡黃色透明液體;pH＝3.5～5，相對密度≥1.16。2)化驗(yàn)送產(chǎn)品樣至化驗(yàn)室按產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行全面化驗(yàn);合格后即可出廠。一步法生產(chǎn)的聚硫氯化鋁產(chǎn)品相對密度1.16與分步法生產(chǎn)的聚硫氯化鋁相對密度1.20者有同等凈水能力。聚硫氯化鋁的國際代號為PAC-S，聚硫氯化鋁的通式為〔Al4(OH)2nSO4CL10-2n式中，n＝1～4，m＝1～5本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)與積極效果1)一步法與日本國生產(chǎn)方法比較日本法是建立在用基本化工原料所生產(chǎn)的聚合氯化鋁加硫酸實(shí)現(xiàn)的再聚合與本發(fā)明直接使用基本化工原料一次性聚合相比較，顯然本發(fā)明較日本法簡便(且經(jīng)濟(jì)效益好)，原料使用上較為先進(jìn)。2)一步法與分步法的比較分步法需用氨水，一步法完全不用氨水;分步法原料利用率低，當(dāng)硫酸鋁溶液加氨水制取堿式硫酸鋁時(shí)有一結(jié)晶過程，結(jié)晶工藝本身就有一定難度，即使控制得好，當(dāng)固液分離(壓濾法分離)時(shí)，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，多耗動(dòng)力，其濾液為(NH4)2SO4和少量氨明礬等的混和液，加之堿式硫酸鋁晶體也有一定溶解度，即還有一定量的中間產(chǎn)品被濾液帶走，這就使得分步法生產(chǎn)PAC-S必然對氫氧化鋁利用率降低，并損耗硫酸多，也遠(yuǎn)較一步法生產(chǎn)PAC-S工序繁瑣和不穩(wěn)定，分步法生產(chǎn)過程中有一定的環(huán)境污染，一步法無。分步法由于生產(chǎn)工序、環(huán)節(jié)多，與一步法比較必然是耗用人工多，維修量大，且由于設(shè)備、管線較一步法多，而且物料均具有強(qiáng)腐蝕性，分步法產(chǎn)品質(zhì)量必然較一步法低，且檢修費(fèi)用較大。綜上所述，分步法不僅較一步法生產(chǎn)過程中多用一種原料(氨水)，還由于主要原料利用率低，生產(chǎn)工序環(huán)節(jié)多，人工耗用量大，生產(chǎn)周期長，動(dòng)力消耗多，維修費(fèi)用大，產(chǎn)品合格率低等因素存在，分步法較一步法生產(chǎn)聚硫氯化鋁PAC-S(液)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本高而經(jīng)濟(jì)效益也就低得多。在使用方法上，分步法產(chǎn)品和一步法產(chǎn)品基本一致。但分步法產(chǎn)品不能稀釋存放，據(jù)《凈水技術(shù)》1987、4(上海市凈水技術(shù)研究會(huì)編)在“高效凈水劑-聚硫氯化鋁在運(yùn)河水處理中的應(yīng)用”一文中報(bào)道，當(dāng)時(shí)聚硫氯化鋁用水進(jìn)行等體積稀釋后，10天內(nèi)即大量乳化，使用質(zhì)量降低。我們將分步法產(chǎn)品和一步法產(chǎn)品作了對比試驗(yàn)，其結(jié)果是分步法產(chǎn)品5ml加水5ml搖勻，同時(shí)將一步法產(chǎn)品5ml加水5ml搖勻后共同靜置，分步法的在第5天已明顯乳化，7天時(shí)也失去流動(dòng)性，不足10天就達(dá)半固化，從試管中倒不出來了，即使用力甩也甩不出來了。而一步法試管在10天后保證原來的澄清透明和流動(dòng)性，無任何降質(zhì)現(xiàn)象發(fā)生，經(jīng)三個(gè)月長期存放也未出現(xiàn)任何異?，F(xiàn)象。在使用效果上，由于分步法產(chǎn)品投入原水后所生的沉淀塊松而大，一步法的是細(xì)密小，其結(jié)果是分步法產(chǎn)品凈化的水過濾較難，一步法的過濾較易。又由于分步法產(chǎn)品凈化水時(shí)，在同條件下較一步法產(chǎn)品所生的沉淀量多，且投藥量愈大，沉淀愈多，故結(jié)果是分步法產(chǎn)品凈水后較一步法的得水率低，投藥量越多就低得越多。當(dāng)投藥量在40PPM以內(nèi)時(shí)，使用分步法產(chǎn)品的沉淀量為一步法的3～5倍，100～1000PPM時(shí)為6～10倍，2000～3000PPM時(shí)為15～20倍，5000PPM以上時(shí)，分步法產(chǎn)品的凈化水會(huì)出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，不可能進(jìn)行過濾，而一步法產(chǎn)品無論投藥量達(dá)10000PPM以上時(shí)也無乳化現(xiàn)象出現(xiàn)，且凈水得率仍達(dá)98%以上。由于一步法生產(chǎn)的聚硫氯化鋁較分步法的聚合質(zhì)量與程度高，故一步法產(chǎn)品的相對密度1.16時(shí)是足可與分步法所產(chǎn)的相對密度為1.20的產(chǎn)品的凈水能力相同，換言之，一步法產(chǎn)品的Al2O3含量指標(biāo)作適當(dāng)降低亦可與分步法產(chǎn)品Al2O3含量達(dá)10%的產(chǎn)品具有同等凈化能力。一步法生產(chǎn)的聚硫氯化鋁產(chǎn)品主要用途飲用水凈化、工業(yè)用水凈化、廢水處理和石油原油的精制等。其他用途是作污泥脫水劑、印染脫色劑、鑄造粘結(jié)劑以及作醫(yī)藥、化妝品的原料等。實(shí)施例一步法生產(chǎn)高效凈水劑-聚硫氯化鋁化工原料配方氫氧化鋁(細(xì)輕鋁或鋁灰或鋁屑)20%(重量)三氯化鋁(工業(yè)純)2%(重量)硫酸鋁(工業(yè)純)4%(重量)硫酸(工業(yè)純)2%(重量)鹽酸(工業(yè)純)64%(重量)水(工業(yè)水)8%(重量)1、備料據(jù)投料用量備足投料用量，按一次各組份重量總和16Kg投料量來稱量。2、計(jì)量投料氫氧化鋁(細(xì)輕鋁)2Kg，三氯化鋁(工業(yè)純)0.2Kg，硫酸鋁(工業(yè)純)0.4Kg用磅秤稱量，硫酸濃度10%以上0.2Kg，鹽酸濃度8%以上6.4Kg，水(工業(yè)用水)0.8Kg，(液體原料用計(jì)量槽計(jì)量，)將水投入附有加熱器的不銹鋼制成的反應(yīng)器后投入鹽酸、硫酸，再分別將氫氧化鋁、三氯化鋁、硫酸鋁原料。3、攪拌當(dāng)投入氫氧化鋁、三氯化鋁、硫酸鋁原料到反應(yīng)器時(shí)，即開啟攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速60轉(zhuǎn)/分，固體原料投料完后轉(zhuǎn)速為20～30轉(zhuǎn)/分，直到出料停機(jī)。4、加熱啟動(dòng)攪拌機(jī)時(shí)，即可啟動(dòng)加熱器，45分鐘將反應(yīng)器中物料加熱至65℃，120分鐘加熱至81℃。5、聚合嚴(yán)格按照操作規(guī)定，控制加熱器與反應(yīng)器的配合，通過觀測器和操作閥調(diào)節(jié)好溢流和回流量，暴沸程度，在常壓，80±2℃范圍內(nèi)，進(jìn)行70分鐘聚合。6、取樣在聚合反應(yīng)進(jìn)行35分鐘時(shí)取樣，取反應(yīng)物10～15ml作外觀檢視，直至液達(dá)無色至淡黃色時(shí)，再用pH試紙測酸堿度，至pH＝2.5～3時(shí)，再繼續(xù)反應(yīng)25分鐘，停止加熱。7、出料停止加熱后，開啟出料閥，將物料全部放入熟化分離裝置中。8、熟化分離按規(guī)定操縱熟化分離器，當(dāng)物料降溫至48℃時(shí)，打開熟化分離器出口閥，即可得到合格產(chǎn)品(液相部分)9.2Kg聚硫氯化鋁，其余0.7Kg為固相部分是酸不溶物(含濕)，打開熟化分離器的另一個(gè)出口即可排出。9、產(chǎn)品化驗(yàn)1)自檢產(chǎn)品外觀為無色透明液體，pH值為3.5相對密度1.16。2)化驗(yàn)將產(chǎn)品樣送至化驗(yàn)室按產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行全面化驗(yàn)。一步法生產(chǎn)高效凈水劑-聚硫氯化鋁，其生產(chǎn)方法簡單、易行。圖1是一步法生產(chǎn)高效凈水劑聚硫氯化鋁生產(chǎn)方法工藝流程圖。幾種不同生產(chǎn)方法生產(chǎn)的聚硫氯化鋁產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及比較列表如下產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)比較表編號項(xiàng)目本發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)分步法標(biāo)準(zhǔn)日本標(biāo)準(zhǔn)1形狀無色至淡黃色透明液體黃棕色透明液體無色至淡黃色透明液體2PH值3.5～53.5～4.53.5～53SO2-4(含量％)＜3.53～5＜3.54A2O3(%)≥10≥1010～115鹽基度％45～6045～6045～606酸不溶物％＜0.001＜1.0－</table></tables>一般水廠的凈水標(biāo)準(zhǔn)是凈水劑投用量20～35PPM，能將1000°以下原水經(jīng)凈化工序后降至20°～25°即為合格(指凈水能力)。揚(yáng)子石油化工公司要求高，須降至15°以下，本發(fā)明的試產(chǎn)品(相對密度1.16)經(jīng)揚(yáng)子石化公司水廠供水車間、技術(shù)科在化驗(yàn)室化驗(yàn)結(jié)果是投藥量20PPM時(shí)可將配制的1200°原水降至12°(見其化驗(yàn)報(bào)告NO。000107);投藥量35PPM時(shí)可將配制的1200°原水降至10°(見其化驗(yàn)報(bào)告NO.000106)，其余有關(guān)指標(biāo)不低于國內(nèi)分步法產(chǎn)品凈水指標(biāo)。他們的結(jié)論是此樣品質(zhì)量符合揚(yáng)子石化公司水廠的要求，該樣品的色澤、透明度、旋光度較分步法產(chǎn)品好得多。一步法生產(chǎn)的聚硫氯化鋁液體的外觀特征是無色至淡黃色澄清透明，其相對密度在1.10以上。本法產(chǎn)品相對密度1.10時(shí)，其凈水能力超過低擋凈水劑與市售聚合氯化鋁的凈水能力相近，一步法生產(chǎn)高效凈水劑聚硫氯化鋁使用的基本化工原料包括Al2O3百分含量在30%以上的氫氧化鋁(商品名叫細(xì)輕鋁-即等外品氫氧化鋁)或鋁屑或鋁灰，和硫酸鋁、三氯化鋁，濃度達(dá)8%以上的鹽酸，濃度達(dá)10%以上的硫酸，水(飲用水或工業(yè)用水)。附揚(yáng)子石化公司水廠化驗(yàn)報(bào)告NO。000106，NO。00010權(quán)利要求1.一種由氫氧化鋁、三氯化鋁、硫酸鋁、硫酸、鹽酸、水基本化工原料一步法生產(chǎn)高效凈水劑聚硫氯化鋁，其特征是基本化工原料配方成份范圍為氫氧化鋁(細(xì)輕鋁或鋁灰或鋁屑)15～25%(重量)三氯化鋁(工業(yè)純)2～4%(重量)硫酸鋁(工業(yè)純)4～6%(重量)硫酸(工業(yè)純)1～3%(重量)鹽酸(工業(yè)純)60～66%(重量)水(飲用水或工業(yè)用水)4～8%(重量)各組份總和為100%(重量)2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一步法生產(chǎn)高效凈水劑聚硫氯化鋁，其特征是基本化工原料可以是上述配方料范圍的全部種類，也可以是其中的一部分優(yōu)先選擇的以下三種其一是氫氧化鋁(細(xì)輕鋁或鋁屑或鋁灰)15.5～24%(重量)硫酸(工業(yè)純)1.2～3.5%(重量)鹽酸(工業(yè)純)50～58%(重量)硫酸鋁(工業(yè)純)4～6%(重量)水(飲用水或工業(yè)用水)10～14%(重量)各組份總和為100%(重量)其二是氫氧化鋁(細(xì)輕鋁或鋁灰或鋁屑)15～25%(重量)三氯化鋁(工業(yè)純)2～5%(重量)鹽酸(工業(yè)純)62～70%(重量)硫酸(工業(yè)純)11～14%(重量)水(飲用水或工業(yè)用水)1～4%(重量)各組份總和為100%(重量)其三是氫氧化鋁(細(xì)輕鋁或鋁灰或鋁屑)14～25%(重量)鹽酸(工業(yè)純)50～60%(重量)硫酸(工業(yè)純)9～14%(重量)水(飲用水或工業(yè)用水)16～22%(重量)各組份總和為100%(重量)3.一步法生產(chǎn)高效凈水劑聚硫氯化鋁的方法1)、備料據(jù)上述基本化工原料配方將投料用量備足一次投料用量。2)、計(jì)量投料固體原料用磅秤稱量、液體原料用計(jì)量槽(或流量計(jì))計(jì)量，經(jīng)計(jì)量準(zhǔn)的原料，便一次全部投入附有加熱器的反應(yīng)器中，先投液體原料再投固體原料。3)攪拌當(dāng)投入固體原料時(shí)，即開啟攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速60轉(zhuǎn)/分，投料完后的轉(zhuǎn)速為20～30轉(zhuǎn)/分，直到出料完停機(jī)。4)加熱啟動(dòng)攪拌機(jī)時(shí)，即可啟動(dòng)加熱器，控制在60分鐘內(nèi)將反應(yīng)器中物料加熱至60℃以上，120分鐘加熱至80℃以上，但物料的反應(yīng)溫度不得超過104℃。5)聚合嚴(yán)格按照操作規(guī)定控制加熱器與反應(yīng)器的配合(在加熱的溫度時(shí)間內(nèi))通過觀測器和操作閥調(diào)節(jié)好溢流和回流量，暴沸程度，在常壓80℃±2℃范圍內(nèi)進(jìn)行60～90分鐘聚合。聚合溫度不得高于104℃，否則聚合分子將大量以至完全破壞。6)取樣在聚合反應(yīng)進(jìn)行達(dá)50%時(shí)間內(nèi)，即可取樣。取反應(yīng)物10～15ml作外觀檢視，直至液達(dá)無色至淡黃色時(shí)，再用pH試紙測酸堿度，至pH＝2.5～3時(shí)，再繼續(xù)反應(yīng)20～30分鐘，即可停止加熱。7)出料停止加熱后，開啟出料閥，將物料全部放入熟化分離裝置中。8)熟化分離按規(guī)定操縱熟化分離器，當(dāng)物料降溫至40℃以下時(shí)，打開熟化分離器出口閥，即可得到合格產(chǎn)品(液相部分)。固相部分是酸不溶物(含濕)，打開熟化分離器的另一出口即可排出。9)產(chǎn)品化驗(yàn)自檢合格產(chǎn)品的外觀為無色至淡黃色透明液體，pH值＝3.5～5，相對密度≥1.16?；?yàn)送產(chǎn)品樣至化驗(yàn)室按產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行全面化驗(yàn)，合格后即可出廠。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一步法生產(chǎn)高效凈水劑聚硫氯化鋁，其特征是采用基本化工原料Al2O3含量30%以上的氫氧化鋁，鹽酸濃度8%以上，硫酸濃度10%以上。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一步法生產(chǎn)高效凈水劑聚硫氯化鋁，其特征是聚硫氯化鋁液體外觀特征是無色至淡黃色，澄清透明，其相對密度在1.10以上。全文摘要本發(fā)明是關(guān)于一步法生產(chǎn)高效凈水劑聚硫氯化鋁的方法。產(chǎn)品廣泛用于飲用水、工業(yè)用水凈化，廢水處理和石油原油精制等。文檔編號C01F7/00GK1040563SQ8810544公開日1990年3月21日申請日期1988年8月22日優(yōu)先權(quán)日1988年8月22日發(fā)明者石成俊,石子華,石曉蓉申請人:石成俊,石子華,石曉蓉