專利名稱：用廢催化劑制堿式氯化鋁凈水劑的制作方法
技術領域：
本發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.A.C)日本水道協會1969年JWWAK114標準中統一命名為聚氯化鋁(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展起來的一種新型高效無機高分子混凝劑。它的工業化生產和大批量應用僅有十年歷史。由于它在水處理上的高質，低耗等許多優越性而被重視。近年來國外發展十分迅速，研究、應用發展較快的日本，按1975年統計產量達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展已成為水處理技術注目中心之一。早在30年代，堿式氯化鋁就已被化學工作者發現，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整的幾種工業生產方法。
堿式氯化鋁的研究、生產、應用在國內發展也很迅速，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，確定了以工業廢渣-鋁灰為原料的“酸溶一步法”制備堿式氯化鋁的生產流程。目前已被大多數工廠采用。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”生產成功。1973年遼寧南票礦務局利用煤堿石為原料生產聚合氯化鋁。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。根據工業迅速發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，采用催化裂化廢催化劑為原料，制備堿式氯化鋁，以年產60萬噸催化裂化生產裝置為例，每年產生活性降低的廢鋁催化劑250-300噸，以廢渣排放，構置工業垃圾場處理，全國各煉油廠都存在廢催化劑處理問題。使催化裂化生產產生的廢渣得到一定程度應用，無論從煉廠三廢治理、環境保護和經濟效益等幾個方面又具有重要和現實的意義。
經濟效益分析1、成本(以噸固體產品計)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如生產液體產品加工費減少一半。
一噸固體產品約等于三噸液體產品，即每噸液體產品成本為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方案相比，每噸固體產品生本可降低800元左右。
2、銷售價格據市場價格目前固體產品價在1500-2500元/噸之間浮動，液體產品在600-850元/噸之間浮動，因而銷售價格取固體產品2000元/噸，液體產品650元/噸。
3、經濟收益售價 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噸廢催化劑計可產固體產品150-180噸;
可產液體產品450-550噸。
年利潤固體產品150×1050＝157，500元/年液體產品450×375＝168，750元/年使用廢催化劑為原料生產堿式氯化鋁，是綜合利用工業三廢，生產無機高分子化合物(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、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，目前工業化生產是這幾類方法的綜合應用。選用廢催化劑直接酸溶，用凝膠氫氧鋁調整堿基度制備堿式氯化鋁液體或固體產品的工藝路線可行。
廢催化劑直接酸溶法制備堿式氯化鋁或液體產品廢催化劑直接酸溶法制取堿式氯化鋁產品分下列步驟(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整堿基度的堿性物質;
(3)堿基度調整、熟化、烘干得固體產品。
堿基度調整、熟化、濃縮得液體產品。
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，接近結晶氫氧化鋁的水平。根據多次試驗，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，使用工業鹽酸重復實驗達到試劑鹽酸的溶出水平和轉化率。
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%為使產品堿基度達到70～75%，必須進行堿基度調整，采用制造凝膠氫氧化鋁的方法調整堿基度，可以克服用堿中和法帶來大量的氯化鈉雜質的缺點。用工業廢堿(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，鋁轉化率達95%以上，使用工業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、調整堿基度和液體、固體產品制備低堿基度堿式氯化鋁堿基度一般在5～8%，與產品堿基度要求(70～75%)相差較大，必須用堿性物質進行調整以提高堿基度。我們選擇凝膠氫氧化鋁作為堿基度調整劑。調整時凝膠氫氧化鋁的加量，根據對產品堿基度的要求，按計算量加入。
圖-1 堿式氯化鋁生產工藝流程示意圖調整在反應釜中進行，加入調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，欲得固體產品，將溶液在80～100℃下烘干，可得到符合企業標準的固體產品。
實驗室研制的產品與企業標準和其他廠產品理化性質對比實驗室用廢催化劑研制的堿式氯化鋁產品與企業標準和二個廠家生產的產品理化性質比較實驗室研制的產品外觀、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。四項均達到工業標準和國內廠家生產的產品質量水平，其中三氧化二鋁含量略低于企業指標，以工業鹽酸制得的產品為26.58%，達到工業二級品標準。目前堿式氯化鋁固體產品，國家沒有統一的質量控制指標，表中所列企業標準為1982年出版《化工產品手冊》所提供，各廠家訂有各自的質量標準。用廢催化劑作原料為了提高質量，采用了引入雜質量少的堿基度調整劑凝膠氫氧化鋁，要進一步提高鋁含量可能性不大。用工業酸合成的固體產品經蘭煉機動中心使用鑒定，達到同類產品水平。
施實例
權利要求
1.權利要求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，用凝膠氫氧化鋁調整堿基度經干燥制得固體堿式氯化鋁。
2.權利要求2，根據權利要求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.權利要求3，根據權利要求1，用凝膠氫氧化鋁調整堿基度，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“三廢”，生產治理污水保護環境的凈水劑，為工業廢渣找到利用途徑，同時為凈水劑生產提供廉價的原料，選擇了適用于廢催化劑生產堿式氯化鋁的工藝，用廢催化劑直接酸溶，用凝膠氫氧化鋁調整堿基度制取符合工業要求的堿式氯化鋁。
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 優先權日1990年6月27日
發明者張宏達, 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