專利名稱：：一步法生產高效凈水劑聚硫氯化鋁的制作方法
技術領域：
：本發明是關于一步法生產高效凈水劑聚硫氯化鋁的方法。我國現有凈水劑產品十分龐雜，低擋的有FeCl3FeSO4，AL2(SO4)3，AlCl3，KAl(SO4)2等，(這類產品在工業發達國家已淘汰不用)，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》公開報道，其后日本、美國、蘇聯、西德等國陸續成為高效凈水劑聚硫氯化鋁的代表性的主要生產國。日本國的高效凈水劑-聚硫氯化鋁的生產方法是“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劑制得聚硫氯化鋁。”見化工部工業水處理科技情報中心和天津化工研究院出版的《工業水處理》1988、1、第42頁日本國的這一生產技術早已向外輸出，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《工業水處理》1988、1的高效凈水劑-聚硫氯化鋁的開發及應用一文。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。分步法生產聚硫氯化鋁存在使用原材料較多，原材料利用率低，由于生產工序環節多，人工耗用量大，生產周期長，動力消耗多，設備維修費用大，產品合格率低等不良因素。本發明的目的是在于提出一種利用基本化工原料，經計算計量后，全投入反應器中一步合成聚硫氯化鋁的方法。一步法生產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器中，加熱下進行聚合，反應完成后的物料經固液分離得到聚硫氯化鋁。一步法生產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(細輕鋁或鋁屑或鋁灰)15～25%(重量)三氯化鋁(工業純)2～4%(重量)硫酸鋁(工業純)4～6%(重量)硫酸(工業純)1～3%(重量)鹽酸(工業純)60～66%(重量)水(飲用水或工業用水)4～8%(重量)各組份總和為100%(重量)一步法生產高效凈水劑聚硫氯化鋁數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先選擇以下三種其一是氫氧化鋁(細輕鋁或鋁屑或鋁灰)15.5～24%(重量)硫酸(工業純)1.2～3.5%(重量)鹽酸(工業純)50～58%(重量)硫酸鋁(工業純)4～6%(重量)水(飲用水或工業用水)10～14%(重量)各組份總和為100%(重量)其二是氫氧化鋁(細輕鋁或鋁屑或鋁灰)15～25%(重量)三氯化鋁(工業純)2～5%(重量)鹽酸(工業純)62～70%(重量)硫酸(工業純)11～14%(重量)水(飲用水或工業用水)1～4%(重量)各組份總和為100%(重量)其三是氫氧化鋁(細輕鋁或鋁屑或鋁灰)14～25%(重量)鹽酸(工業純)50～60%(重量)硫酸(工業純)9～14%(重量)水(飲用水或工業用水)16～22%(重量)各組份總和為100%(重量)本發明聚硫氯化鋁的制造方法是1、備料根據上述基本化工原料配方將投料用量備足一次投料用量。2、計量投料固體原料用磅秤稱量、液體原料用計量槽(或流量計)計量，經過計量的原料便一次全部投入附有加熱器的反應器中，先投液體原料再投固體原料。3、攪拌。當投入固體原料時即開啟攪拌機，轉速60轉/分，投料完后的轉速為20～30轉/分，直到出料完停機。4、加熱啟動攪拌機時，即可啟動加熱器，控制在60分鐘內將反應器中物料加熱至60℃以上。120分鐘加熱至80℃以上，但物料的反應溫度不得超過104℃。5、聚合嚴格按照操作規定控制加熱器與反應器的配合(在加熱的溫度時間內)通過觀測器和操作閥調節好溢流和回流量，暴沸程度，在常壓，80℃±2℃范圍內，進行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、取樣在聚合反應進行達50%時間時，即可取樣，取反應物10～15ml作外觀檢視，直至液達無色至淡黃色時，再用pH試紙測酸堿度，至pH＝2.5～3時，再繼續反應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、熟化分離按規定操縱熟化分離器，當物料降溫至40℃以下時，打開熟化分離器出口閥，即可得到合格產品(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、產品化驗1)自檢合格產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)化驗送產品樣至化驗室按產品質量進行全面化驗;合格后即可出廠。一步法生產的聚硫氯化鋁產品相對密度1.16與分步法生產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本發明與現有技術相比具有以下優點與積極效果1)一步法與日本國生產方法比較日本法是建立在用基本化工原料所生產的聚合氯化鋁加硫酸實現的再聚合與本發明直接使用基本化工原料一次性聚合相比較，顯然本發明較日本法簡便(且經濟效益好)，原料使用上較為先進。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，當硫酸鋁溶液加氨水制取堿式硫酸鋁時有一結晶過程，結晶工藝本身就有一定難度，即使控制得好，當固液分離(壓濾法分離)時，不僅勞動強度大，多耗動力，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品被濾液帶走，這就使得分步法生產PAC-S必然對氫氧化鋁利用率降低，并損耗硫酸多，也遠較一步法生產PAC-S工序繁瑣和不穩定，分步法生產過程中有一定的環境污染，一步法無。分步法由于生產工序、環節多，與一步法比較必然是耗用人工多，維修量大，且由于設備、管線較一步法多，而且物料均具有強腐蝕性，分步法產品質量必然較一步法低，且檢修費用較大。綜上所述，分步法不僅較一步法生產過程中多用一種原料(氨水)，還由于主要原料利用率低，生產工序環節多，人工耗用量大，生產周期長，動力消耗多，維修費用大，產品合格率低等因素存在，分步法較一步法生產聚硫氯化鋁PAC-S(液)產品的生產成本高而經濟效益也就低得多。在使用方法上，分步法產品和一步法產品基本一致。但分步法產品不能稀釋存放，據《凈水技術》1987、4(上海市凈水技術研究會編)在“高效凈水劑-聚硫氯化鋁在運河水處理中的應用”一文中報道，當時聚硫氯化鋁用水進行等體積稀釋后，10天內即大量乳化，使用質量降低。我們將分步法產品和一步法產品作了對比試驗，其結果是分步法產品5ml加水5ml搖勻，同時將一步法產品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天時也失去流動性，不足10天就達半固化，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性，無任何降質現象發生，經三個月長期存放也未出現任何異常現象。在使用效果上，由于分步法產品投入原水后所生的沉淀塊松而大，一步法的是細密小，其結果是分步法產品凈化的水過濾較難，一步法的過濾較易。又由于分步法產品凈化水時，在同條件下較一步法產品所生的沉淀量多，且投藥量愈大，沉淀愈多，故結果是分步法產品凈水后較一步法的得水率低，投藥量越多就低得越多。當投藥量在40PPM以內時，使用分步法產品的沉淀量為一步法的3～5倍，100～1000PPM時為6～10倍，2000～3000PPM時為15～20倍，5000PPM以上時，分步法產品的凈化水會出現乳化現象，不可能進行過濾，而一步法產品無論投藥量達10000PPM以上時也無乳化現象出現，且凈水得率仍達98%以上。由于一步法生產的聚硫氯化鋁較分步法的聚合質量與程度高，故一步法產品的相對密度1.16時是足可與分步法所產的相對密度為1.20的產品的凈水能力相同，換言之，一步法產品的Al2O3含量指標作適當降低亦可與分步法產品Al2O3含量達10%的產品具有同等凈化能力。一步法生產的聚硫氯化鋁產品主要用途飲用水凈化、工業用水凈化、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、鑄造粘結劑以及作醫藥、化妝品的原料等。實施例一步法生產高效凈水劑-聚硫氯化鋁化工原料配方氫氧化鋁(細輕鋁或鋁灰或鋁屑)20%(重量)三氯化鋁(工業純)2%(重量)硫酸鋁(工業純)4%(重量)硫酸(工業純)2%(重量)鹽酸(工業純)64%(重量)水(工業水)8%(重量)1、備料據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、計量投料氫氧化鋁(細輕鋁)2Kg，三氯化鋁(工業純)0.2Kg，硫酸鋁(工業純)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(工業用水)0.8Kg，(液體原料用計量槽計量，)將水投入附有加熱器的不銹鋼制成的反應器后投入鹽酸、硫酸，再分別將氫氧化鋁、三氯化鋁、硫酸鋁原料。3、攪拌當投入氫氧化鋁、三氯化鋁、硫酸鋁原料到反應器時，即開啟攪拌機，轉速60轉/分，固體原料投料完后轉速為20～30轉/分，直到出料停機。4、加熱啟動攪拌機時，即可啟動加熱器，45分鐘將反應器中物料加熱至65℃，120分鐘加熱至81℃。5、聚合嚴格按照操作規定，控制加熱器與反應器的配合，通過觀測器和操作閥調節好溢流和回流量，暴沸程度，在常壓，80±2℃范圍內，進行70分鐘聚合。6、取樣在聚合反應進行35分鐘時取樣，取反應物10～15ml作外觀檢視，直至液達無色至淡黃色時，再用pH試紙測酸堿度，至pH＝2.5～3時，再繼續反應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、熟化分離按規定操縱熟化分離器，當物料降溫至48℃時，打開熟化分離器出口閥，即可得到合格產品(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出口即可排出。9、產品化驗1)自檢產品外觀為無色透明液體，pH值為3.5相對密度1.16。2)化驗將產品樣送至化驗室按產品質量指標進行全面化驗。一步法生產高效凈水劑-聚硫氯化鋁，其生產方法簡單、易行。圖1是一步法生產高效凈水劑聚硫氯化鋁生產方法工藝流程圖。幾種不同生產方法生產的聚硫氯化鋁產品質量標準及比較列表如下產品質量標準比較表編號項目本發明標準分步法標準日本標準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>一般水廠的凈水標準是凈水劑投用量20～35PPM，能將1000°以下原水經凈化工序后降至20°～25°即為合格(指凈水能力)。揚子石油化工公司要求高，須降至15°以下，本發明的試產品(相對密度1.16)經揚子石化公司水廠供水車間、技術科在化驗室化驗結果是投藥量20PPM時可將配制的1200°原水降至12°(見其化驗報告NO。000107);投藥量35PPM時可將配制的1200°原水降至10°(見其化驗報告NO.000106)，其余有關指標不低于國內分步法產品凈水指標。他們的結論是此樣品質量符合揚子石化公司水廠的要求，該樣品的色澤、透明度、旋光度較分步法產品好得多。一步法生產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。本法產品相對密度1.10時，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8%以上的鹽酸，濃度達10%以上的硫酸，水(飲用水或工業用水)。附揚子石化公司水廠化驗報告NO。000106，NO。00010權利要求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(細輕鋁或鋁灰或鋁屑)15～25%(重量)三氯化鋁(工業純)2～4%(重量)硫酸鋁(工業純)4～6%(重量)硫酸(工業純)1～3%(重量)鹽酸(工業純)60～66%(重量)水(飲用水或工業用水)4～8%(重量)各組份總和為100%(重量)2.根據權利要求1所述的一步法生產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先選擇的以下三種其一是氫氧化鋁(細輕鋁或鋁屑或鋁灰)15.5～24%(重量)硫酸(工業純)1.2～3.5%(重量)鹽酸(工業純)50～58%(重量)硫酸鋁(工業純)4～6%(重量)水(飲用水或工業用水)10～14%(重量)各組份總和為100%(重量)其二是氫氧化鋁(細輕鋁或鋁灰或鋁屑)15～25%(重量)三氯化鋁(工業純)2～5%(重量)鹽酸(工業純)62～70%(重量)硫酸(工業純)11～14%(重量)水(飲用水或工業用水)1～4%(重量)各組份總和為100%(重量)其三是氫氧化鋁(細輕鋁或鋁灰或鋁屑)14～25%(重量)鹽酸(工業純)50～60%(重量)硫酸(工業純)9～14%(重量)水(飲用水或工業用水)16～22%(重量)各組份總和為100%(重量)3.一步法生產高效凈水劑聚硫氯化鋁的方法1)、備料據上述基本化工原料配方將投料用量備足一次投料用量。2)、計量投料固體原料用磅秤稱量、液體原料用計量槽(或流量計)計量，經計量準的原料，便一次全部投入附有加熱器的反應器中，先投液體原料再投固體原料。3)攪拌當投入固體原料時，即開啟攪拌機，轉速60轉/分，投料完后的轉速為20～30轉/分，直到出料完停機。4)加熱啟動攪拌機時，即可啟動加熱器，控制在60分鐘內將反應器中物料加熱至60℃以上，120分鐘加熱至80℃以上，但物料的反應溫度不得超過104℃。5)聚合嚴格按照操作規定控制加熱器與反應器的配合(在加熱的溫度時間內)通過觀測器和操作閥調節好溢流和回流量，暴沸程度，在常壓80℃±2℃范圍內進行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)取樣在聚合反應進行達50%時間內，即可取樣。取反應物10～15ml作外觀檢視，直至液達無色至淡黃色時，再用pH試紙測酸堿度，至pH＝2.5～3時，再繼續反應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)熟化分離按規定操縱熟化分離器，當物料降溫至40℃以下時，打開熟化分離器出口閥，即可得到合格產品(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)產品化驗自檢合格產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。化驗送產品樣至化驗室按產品質量指標進行全面化驗，合格后即可出廠。4.根據權利要求1所述的一步法生產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.根據權利要求2所述的一步法生產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。全文摘要本發明是關于一步法生產高效凈水劑聚硫氯化鋁的方法。產品廣泛用于飲用水、工業用水凈化，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日優先權日1988年8月22日發明者石成俊,石子華,石曉蓉申請人:石成俊,石子華,石曉蓉