專利名稱：用廢催化劑制堿式氯化鋁凈水劑的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于利用煉廠催化裂化廢催化劑制備無機高分子化合物(凈水劑)。
堿式氯化鋁(英文名Basic Aluminum Chloride，縮寫B(tài).A.C)日本水道協(xié)會1969年JWWAK114標準中統(tǒng)一命名為聚氯化鋁(英文名Pcey Aluminum Chloride，縮寫P.A.C)，通式[Al2(OH)nCl6-n]m，m≤10，n為3-5。
堿式氯化鋁是在混凝理論研究基礎上發(fā)展起來的一種新型高效無機高分子混凝劑。它的工業(yè)化生產(chǎn)和大批量應用僅有十年歷史。由于它在水處理上的高質(zhì)，低耗等許多優(yōu)越性而被重視。近年來國外發(fā)展十分迅速，研究、應用發(fā)展較快的日本，按1975年統(tǒng)計產(chǎn)量達225萬噸，相當于1968年的17倍，1983年達34萬噸。國外文獻報導，堿式氯化鋁混凝劑的發(fā)展已成為水處理技術(shù)注目中心之一。早在30年代，堿式氯化鋁就已被化學工作者發(fā)現(xiàn)，39年之久才露頭角的主要原因是沒有找到廉價的工藝生產(chǎn)方法。最早的制造方法是將金屬鋁溶于鹽酸或氯化鋁溶液中。直到60年代后期，日本才初步確立了將工業(yè)氫氧化鋁變成非晶型氫氧化鋁，再溶于鹽酸，以及將氯化鋁溶液用堿液調(diào)整的幾種工業(yè)生產(chǎn)方法。
堿式氯化鋁的研究、生產(chǎn)、應用在國內(nèi)發(fā)展也很迅速，1971年到1980年先后由四川省給排水設計院和成都綜合化工廠，確定了以工業(yè)廢渣-鋁灰為原料的“酸溶一步法”制備堿式氯化鋁的生產(chǎn)流程。目前已被大多數(shù)工廠采用。71-73年四川給排水設計院又和成都綜合化工廠以鋁土礦為原料的“兩段酸溶法”生產(chǎn)成功。1973年遼寧南票礦務局利用煤堿石為原料生產(chǎn)聚合氯化鋁。1978年廣州西村水廠用泥粉為原料制備聚合氯化鋁。
堿式氯化鋁的應用在國內(nèi)不少單位作了大量的研究工作，除水處理廣泛采用外，在多種工業(yè)廢水，如印染廢水、石油廢水、選礦酸水也得到了應用。此外，精密鑄造、造紙、制藥、油處理等方面也開展了新的應用途徑。根據(jù)工業(yè)迅速發(fā)展和三廢治理的實際需要，選擇一種原料易得、價格便宜，工藝合理制備堿式氯化鋁的方法是非常有必要的。
我們從煉油廠情況出發(fā)，采用催化裂化廢催化劑為原料，制備堿式氯化鋁，以年產(chǎn)60萬噸催化裂化生產(chǎn)裝置為例，每年產(chǎn)生活性降低的廢鋁催化劑250-300噸，以廢渣排放，構(gòu)置工業(yè)垃圾場處理，全國各煉油廠都存在廢催化劑處理問題。使催化裂化生產(chǎn)產(chǎn)生的廢渣得到一定程度應用，無論從煉廠三廢治理、環(huán)境保護和經(jīng)濟效益等幾個方面又具有重要和現(xiàn)實的意義。
經(jīng)濟效益分析1、成本(以噸固體產(chǎn)品計)成本項目 消耗量噸 單價元/噸 總價元/噸 備注廢劑 2.2 11 運費鹽酸31% 2.3 180 408堿液 2.3 40 92水 1電 50度 5燃油或蒸汽 100工資 100其它 33合計 750如生產(chǎn)液體產(chǎn)品加工費減少一半。
一噸固體產(chǎn)品約等于三噸液體產(chǎn)品，即每噸液體產(chǎn)品成本為210元。
因主要原料取自廢催化劑，與采用鋁土礦和氧化鋁為原料的生產(chǎn)方案相比，每噸固體產(chǎn)品生本可降低800元左右。
2、銷售價格據(jù)市場價格目前固體產(chǎn)品價在1500-2500元/噸之間浮動，液體產(chǎn)品在600-850元/噸之間浮動，因而銷售價格取固體產(chǎn)品2000元/噸，液體產(chǎn)品650元/噸。
3、經(jīng)濟收益售價 成本 毛利潤 稅后利潤固體 2000 750 1250 1050液體 650 210 440 370以每年300噸廢催化劑計可產(chǎn)固體產(chǎn)品150-180噸;
可產(chǎn)液體產(chǎn)品450-550噸。
年利潤固體產(chǎn)品150×1050＝157，500元/年液體產(chǎn)品450×375＝168，750元/年使用廢催化劑為原料生產(chǎn)堿式氯化鋁，是綜合利用工業(yè)三廢，生產(chǎn)無機高分子化合物(凈水劑)，其原料中鋁含量低，而且原料中的Al2O3在常壓下難溶于鹽酸，是國內(nèi)、外沒有先例的工藝方法。但所用原料不同，有代表性的幾類制備方法可供借鑒，目前工業(yè)化生產(chǎn)是這幾類方法的綜合應用。選用廢催化劑直接酸溶，用凝膠氫氧鋁調(diào)整堿基度制備堿式氯化鋁液體或固體產(chǎn)品的工藝路線可行。
廢催化劑直接酸溶法制備堿式氯化鋁或液體產(chǎn)品廢催化劑直接酸溶法制取堿式氯化鋁產(chǎn)品分下列步驟(1)用廢催化劑與鹽酸直接反應制取低堿基度堿式氯化鋁液體;
(2)用部分低堿基度堿式氯化鋁液體與氫氧化鈉反應，制取凝膠氫氧化鋁作為調(diào)整堿基度的堿性物質(zhì);
(3)堿基度調(diào)整、熟化、烘干得固體產(chǎn)品。
堿基度調(diào)整、熟化、濃縮得液體產(chǎn)品。
1、低堿基度堿式氯化鋁溶液的制備氧化鋁的溶出率的影響因素主要是鹽酸濃度、氧化鋁與鹽酸的當量比和反應溫度。對氧化鋁溶出影響最顯著的因素是鋁與鹽酸的當量比(Al/HCl)，反應溫度100℃～110℃，鹽酸濃度25%反應2-3小時考察催化劑中鋁與鹽酸的當量比，當量比從1.0～2.0隨當量比增大合成低堿基度堿式氯化鋁含量增高，當量比為1.5時，接近結(jié)晶氫氧化鋁的水平。根據(jù)多次試驗，選擇最佳反應條件是鹽酸濃度25%鋁與鹽酸的當量比是1.5，反應溫度100℃反應2小時。采用以上條件，使用工業(yè)鹽酸重復實驗達到試劑鹽酸的溶出水平和轉(zhuǎn)化率。
2、制備凝膠氫氧化鋁廢催化劑直接酸溶得到低堿基度堿式氯化鋁，Al2O3%在5%以上，堿基度7～8%為使產(chǎn)品堿基度達到70～75%，必須進行堿基度調(diào)整，采用制造凝膠氫氧化鋁的方法調(diào)整堿基度，可以克服用堿中和法帶來大量的氯化鈉雜質(zhì)的缺點。用工業(yè)廢堿(19%)直接中和低堿基度堿式氯化鋁澄清液，按中和后PH值為6.0的比量投加，反應在常溫、均勻攪拌的條件下進行，氫氧化鋁經(jīng)過濾、洗滌制得凝膠氫氧化鋁。
按計算量投堿，制備凝膠氫氧化鋁，鋁轉(zhuǎn)化率達95%以上，使用工業(yè)酸制備的低堿基度堿式氯化鋁溶液重復實驗，得到同樣效果。
3、調(diào)整堿基度和液體、固體產(chǎn)品制備低堿基度堿式氯化鋁堿基度一般在5～8%，與產(chǎn)品堿基度要求(70～75%)相差較大，必須用堿性物質(zhì)進行調(diào)整以提高堿基度。我們選擇凝膠氫氧化鋁作為堿基度調(diào)整劑。調(diào)整時凝膠氫氧化鋁的加量，根據(jù)對產(chǎn)品堿基度的要求，按計算量加入。
圖-1 堿式氯化鋁生產(chǎn)工藝流程示意圖調(diào)整在反應釜中進行，加入調(diào)整劑凝膠氫氧化鋁后，進行激烈攪拌，在75℃～80℃反應半小時，使凝膠氫氧化鋁全部溶解，再保溫熟化1小時溫度80～85℃，即得到堿式氯化鋁成品液，欲得固體產(chǎn)品，將溶液在80～100℃下烘干，可得到符合企業(yè)標準的固體產(chǎn)品。
實驗室研制的產(chǎn)品與企業(yè)標準和其他廠產(chǎn)品理化性質(zhì)對比實驗室用廢催化劑研制的堿式氯化鋁產(chǎn)品與企業(yè)標準和二個廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品理化性質(zhì)比較實驗室研制的產(chǎn)品外觀、堿基度、水不溶物，三氧化二鐵含量、三氧化二鋁含量五項指標中。四項均達到工業(yè)標準和國內(nèi)廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量水平，其中三氧化二鋁含量略低于企業(yè)指標，以工業(yè)鹽酸制得的產(chǎn)品為26.58%，達到工業(yè)二級品標準。目前堿式氯化鋁固體產(chǎn)品，國家沒有統(tǒng)一的質(zhì)量控制指標，表中所列企業(yè)標準為1982年出版《化工產(chǎn)品手冊》所提供，各廠家訂有各自的質(zhì)量標準。用廢催化劑作原料為了提高質(zhì)量，采用了引入雜質(zhì)量少的堿基度調(diào)整劑凝膠氫氧化鋁，要進一步提高鋁含量可能性不大。用工業(yè)酸合成的固體產(chǎn)品經(jīng)蘭煉機動中心使用鑒定，達到同類產(chǎn)品水平。
施實例
權(quán)利要求
1.權(quán)利要求1，一種由催化裂化廢催化劑制備堿式氯化鋁凈水劑，其特征在用于工業(yè)廢催化劑與鹽酸直接酸溶，制取低堿基度堿式氯化鋁液體。然后用部分低堿基度堿式氯化鋁液體與氫氧鈉反應，制取凝膠氫氧化鋁，用凝膠氫氧化鋁調(diào)整堿基度經(jīng)干燥制得固體堿式氯化鋁。
2.權(quán)利要求2，根據(jù)權(quán)利要求1，工藝中直接酸溶條件是當量比1.5(AL/HCL)，溫度100℃，鹽酸濃度25%，反應2小時。
3.權(quán)利要求3，根據(jù)權(quán)利要求1，用凝膠氫氧化鋁調(diào)整堿基度，反應75℃-80℃，反應0.5小時，在80-85下熟化1小時。
全文摘要
用催化裂化廢催化劑制堿式氯化鋁凈水劑是一種利用煉油廠催化裂化廢催化劑制備無機高分子化合物(凈水劑)。主要是利用工業(yè)“三廢”，生產(chǎn)治理污水保護環(huán)境的凈水劑，為工業(yè)廢渣找到利用途徑，同時為凈水劑生產(chǎn)提供廉價的原料，選擇了適用于廢催化劑生產(chǎn)堿式氯化鋁的工藝，用廢催化劑直接酸溶，用凝膠氫氧化鋁調(diào)整堿基度制取符合工業(yè)要求的堿式氯化鋁。
文檔編號C01F7/56GK1049140SQ9010319
公開日1991年2月13日 申請日期1990年6月27日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月27日
發(fā)明者張宏達, 陳天曉, 余景武, 馬進毅, 孟寧, 王頌華, 甘黎明 申請人:中國石油化工總公司蘭州石油學校