一種聚合氯化鋁的制備方法
【專利摘要】一種聚合氯化鋁的制備方法，屬于氯化鋁絮凝劑生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】。其特征在于，具體制備步驟為：將報廢石油裂化催化劑與鹽酸和硫酸的混合酸混合進行常溫常壓酸解，報廢石油裂化催化劑、鹽酸和硫酸之間的純物料計加入配比為80g:250~350mL:12~20mL；將酸解的上述物料靜置常壓反應(yīng)50min~60min后反應(yīng)完成，得到聚合氯化鋁反應(yīng)液，將反應(yīng)液壓濾并將濾液直接噴霧干燥得到PAC固體成品。本發(fā)明使報廢石油裂化催化劑中單位氧化鋁的溶出時間從2h以上縮短為50min，溶出率高達93%以上。
【專利說明】一種聚合氯化鋁的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種聚合氯化鋁的制備方法，屬于氯化鋁絮凝劑生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]聚合氯化鋁簡稱PAC，是一種水溶性無機高分子聚合物，具有較強的架橋吸附能力。其凈水效果明顯，不但使用PH值范圍寬，還對管道設(shè)備無腐蝕性。廣泛應(yīng)用于飲用水、工業(yè)廢水和生活污水處理領(lǐng)域。目前，我國生產(chǎn)聚合氯化鋁的工藝大都是以鋁酸鈣粉為主要原料，市售的鋁酸鈣粉中Al2O3含量為55%左右，但是其成本較高、工藝復(fù)雜、濾渣不易處理、造成固態(tài)污染物，傳統(tǒng)工藝對鋁酸鈣中的Al2O3溶出率也較低，一般在80%左右。
[0003]一直以來研發(fā)人員不斷尋求各種原料來制備聚合氯化鋁以降低生產(chǎn)成本。報廢的石油裂化催化劑是石油工業(yè)的一種固態(tài)廢料極難處理。一家普通煉油企業(yè)每年產(chǎn)生的此種廢料就達到3000噸以上。報廢石油裂化催化劑主要成分質(zhì)量百分比為Al2O3占54%左右、SiO2占43%左右。但是報廢石油裂化催化劑上附著的殘留石油成分，及石油裂化催化劑自身Al2O3和SiO2之間的結(jié)合形態(tài)，使得報廢石油裂化催化劑無法用傳統(tǒng)的方法簡單的利用鹽酸將Al2O3成分溶出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成本低、Al2O3溶出率高的聚合氯化鋁的制備方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:該聚合氯化鋁的制備方法，其特征在于，具體制備步驟為:
1)將80g報廢石油裂化催化劑與25(T350mL鹽酸和12~20mL硫酸的混合酸混合進行常溫常壓酸解；所述報廢石油裂化催化劑的成份質(zhì)量百分比為Al2O3 45飛5%、Si0238~49%，余里;為雜質(zhì)；
2)常壓酸解反應(yīng)靜置50mirT60min后，得到聚合氯化鋁反應(yīng)液，將反應(yīng)液壓濾并將濾液直接噴霧干燥得到PAC固體成品。
[0006]主要反應(yīng)方程為:
Al2O3 +6 HC 2A1C13+3H20
A1C13+12H20? Al2 (OH)n Cl (6_n) +(12-n) H2O +nHCl
IiiAl2 (OH) nCl (6_n) +HiH2O [ Al2 (0H)nCl(6_n).xH20] m
其中加入后H2SO 4可增強Al2O3的溶出其主要反應(yīng)為:
Al2O3 + H2SO 4 Al2 (S04) 3 +H2O
H2O + Al2 (S04) 3+ 6 HCl —.φτ AlCl3+3 H2SO 4
本發(fā)明中添加的H2SO4完成催化作用，在實際反應(yīng)中適量的H2SO4加入不但調(diào)整了反應(yīng)體系的PH值，也確實大大加快了反應(yīng)速率。使報廢石油裂化催化劑中單位氧化鋁的溶解時間從2h縮短為50 min，并成功的解決了報廢石油裂化催化劑上附著的殘留石油成分，及石油裂化催化劑自身Al2O3和SiO2之間的結(jié)合形態(tài)，使得無法用傳統(tǒng)的方法簡單的利用鹽酸將Al2O3成分溶出的問題。
[0007]所述的鹽酸為質(zhì)量濃度為20-25%的鹽酸溶液。選則本濃度的鹽酸溶液，主要是購買配制方便，且加入到反應(yīng)體系后，分散更迅速，使反應(yīng)啟動更快。
[0008]所述的硫酸為質(zhì)量濃度為98%的濃硫酸。硫酸的加入主要是作為催化劑加快反應(yīng)進度；優(yōu)先選用98%的濃硫酸在加入到反應(yīng)體系后還能夠提高反應(yīng)溫度，不但提高反應(yīng)速率，還能加速溶液對流，使反應(yīng)體系在最短的時間內(nèi)混合均勻，進一步提聞反應(yīng)效率。
[0009]步驟2中所述的將反應(yīng)液壓濾并將濾液直接噴霧干燥具體為將反應(yīng)液一次性泵入隔膜式板框壓濾機，經(jīng)壓濾機強制壓濾得到濾液為澄清聚合氯化鋁溶液，濾液泵送到溶液成品儲罐或輸送進入噴霧干燥塔進行干燥，制得固體成品聚合氯化鋁。濾渣外運至生產(chǎn)泡花堿企業(yè)。
[0010]所述報廢石油裂化催化劑的成份質(zhì)量百分比為Al2O3占45~65%、SiO2占38~49%，余量為雜質(zhì)。雜質(zhì)主要是短烯烴揮發(fā)后的殘余石油成分，附著在催化劑表面形成保護層，非常難處理。使得鹽酸難以與催化劑的Al2O3成份發(fā)生反應(yīng)，所以在沒有加入硫酸的情況下，單純鹽酸與石油裂化催化劑反應(yīng)，反應(yīng)掉Al2O3成份所需的時間要遠遠高于普通氧化鋁的溶解2h，且溶出率非常低，最多達到75%。在本發(fā)明加入濃硫酸催化劑后，不但作為催化劑使反應(yīng)速率大大提高；也產(chǎn)生了是有裂解的加熱和硫酸環(huán)境，在石油裂化催化劑滋生的作用下，時時有快速裂解清除，使鹽酸得以與石油裂化催化劑全面接觸。
[0011]由于本發(fā)明所得PAC物料的濾液呈微堿性，其反應(yīng)出的PAC鹽基度在70-80%左右，符合噴霧干燥的最佳條件。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的聚合氯化鋁的制備方法所具有的有益效果:本發(fā)明聚合氯化鋁生產(chǎn)是將報廢石油裂化催化劑作為主要原料，在生產(chǎn)過程中添加硫酸增強礦渣中Al2O3的溶出，H2SO4完成催化作用，在實際反應(yīng)中適量的H2SO4加入不但調(diào)整了反應(yīng)體系的PH值，也確實大大加快了反應(yīng)速率。使報廢石油裂化催化劑中單位氧化鋁的溶解時間從2h縮短為50 min，溶出率高達93%以上。并成功的解決了報廢石油裂化催化劑上附著的殘留石油成分，及石油裂化催化劑自身Al2O3和SiO2之間的結(jié)合形態(tài)，使得無法用傳統(tǒng)的方法簡單的利用鹽酸將Al2O3成分溶出的問題。此種工藝簡單、屬常壓反應(yīng)、成本能有效控制。反應(yīng)后的濾渣極少可直接外運至水泥廠或用作生產(chǎn)水玻璃的主要原料，不會造成任何污染。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明，其中實施例1為最佳實施例。使用同批次的報廢石油裂化催化劑進行下述實施例和對比例，檢測報廢石油裂化催化劑的分質(zhì)量百分比組成為Al2O3占45%、Si02占49%，余量為雜質(zhì)。報廢石油裂化催化劑的成份有催化劑自身作用決定，不會出現(xiàn)太大的差距，本發(fā)明實施例選用Al2O3含量基本在最低時進行實驗。當(dāng)Al2O3含量更高時只能使得反應(yīng)效率更高。
[0014]實施例1
I)將報廢石油裂化催化劑與鹽酸和硫酸的混合酸混合進行常溫常壓酸解，報廢石油裂化催化劑、鹽酸和硫酸之間的純物料計加入配比為80g:300mL: 15mL ;鹽酸為質(zhì)量濃度為24%的鹽酸溶液；硫酸為質(zhì)量濃度98%的濃硫酸。[0015]2)將酸解的上述物料靜置常壓反應(yīng)48min后反應(yīng)完成，得到聚合氯化鋁反應(yīng)液，將反應(yīng)液一次性泵入隔膜式板框壓濾機，經(jīng)壓濾機強制壓濾得到濾液為澄清聚合氯化鋁溶液，濾液輸送進入噴霧干燥塔進行干燥，制得固體成品聚合氯化鋁。檢測濾渣中的氧化鋁含量得到Al2O3溶出率為95.0%，其余濾渣外運。
[0016]實施例2
I)將報廢石油裂化催化劑與鹽酸和硫酸的混合酸混合進行常溫常壓酸解，報廢石油裂化催化劑、鹽酸和硫酸之間的純物料計加入配比為80g:280mL: 13mL ;鹽酸為質(zhì)量濃度為20%的鹽酸溶液。硫酸為質(zhì)量濃度98%的濃硫酸。
[0017]2)將酸解的上述物料靜置常壓反應(yīng)51min后反應(yīng)完成，得到聚合氯化鋁反應(yīng)液，將反應(yīng)液一次性泵入隔膜式板框壓濾機，經(jīng)壓濾機強制壓濾得到濾液為澄清聚合氯化鋁溶液，濾液輸送進入噴霧干燥塔進行干燥，制得固體成品聚合氯化鋁。檢測濾渣中的氧化鋁含量得到Al2O3溶出率為94.3%，其余濾渣外運。
[0018]實施例3
I)將報廢石油裂化催化劑與鹽酸和硫酸的混合酸混合進行常溫常壓酸解，報廢石油裂化催化劑、鹽酸和硫酸之間的純物料計加入配比為80g:320mL: 18mL ;鹽酸為質(zhì)量濃度為25%的鹽酸溶液。硫酸為質(zhì)量濃度98%的濃硫酸。
[0019]2)將酸解的上述物料靜置常壓反應(yīng)50min后反應(yīng)完成，得到聚合氯化鋁反應(yīng)液，將反應(yīng)液一次性泵入隔膜式板框壓濾機，經(jīng)壓濾機強制壓濾得到濾液為澄清聚合氯化鋁溶液，濾液輸送進入噴霧干燥塔進行干燥，制得固體成品聚合氯化鋁。檢測濾渣中的氧化鋁含量得到Al2O3溶出率為94.6%，其余濾渣外運。
[0020]實施例4
I)將報廢石油裂化催化劑與鹽酸和硫酸的混合酸混合進行常溫常壓酸解，報廢石油裂化催化劑、鹽酸和硫酸之間的純物料計加入配比為80g: 250mL: 20mL ;鹽酸為質(zhì)量濃度為30%的鹽酸溶液。硫酸為質(zhì)量濃度40%的硫酸溶液。
[0021]2)將酸解的上述物料靜置常壓反應(yīng)58min后反應(yīng)完成，得到聚合氯化鋁反應(yīng)液，將反應(yīng)液一次性泵入隔膜式板框壓濾機，經(jīng)壓濾機強制壓濾得到濾液為澄清聚合氯化鋁溶液，濾液輸送進入噴霧干燥塔進行干燥，制得固體成品聚合氯化鋁。檢測濾渣中的氧化鋁含量得到Al2O3溶出率為93.6%，其余濾渣外運。
[0022]實施例5
I)將報廢石油裂化催化劑與鹽酸和硫酸的混合酸混合進行常溫常壓酸解，報廢石油裂化催化劑、鹽酸和硫酸之間的純物料計加入配比為80g:350mL: 12mL ;鹽酸為質(zhì)量濃度為25%的鹽酸溶液。硫酸為質(zhì)量濃度35%的硫酸溶液。
[0023]2)將酸解的上述物料靜置常壓反應(yīng)60min后反應(yīng)完成，得到聚合氯化鋁反應(yīng)液，將反應(yīng)液一次性泵入隔膜式板框壓濾機，經(jīng)壓濾機強制壓濾得到濾液為澄清聚合氯化鋁溶液，濾液輸送進入噴霧干燥塔進行干燥，制得固體成品聚合氯化鋁。檢測濾渣中的氧化鋁含量得到Al2O3溶出率為93.1%，其余濾渣外運。
[0024]對比例I
I)將報廢石油裂化催化劑與鹽酸混合進行常溫常壓酸解，報廢石油裂化催化劑與鹽酸之間的純物料計加入配比為80g: 350mL ;鹽酸為質(zhì)量濃度為25%的鹽酸溶液。[0025]2)將酸解的上述物料靜置常壓反應(yīng)153min后不在反應(yīng)，得到聚合氯化鋁反應(yīng)液，將反應(yīng)液一次性泵入隔膜式板框壓濾機，經(jīng)壓濾機強制壓濾得到濾液為澄清聚合氯化鋁溶液，濾液輸送進入噴霧干燥塔進行干燥，制得固體成品聚合氯化鋁。檢測濾渣中的氧化鋁含量得到Al2O3溶出率為72%，其余濾渣外運。
[0026]對比例2
I)預(yù)先用堿溶液將報廢石油裂化催化劑清洗干凈，表面我明顯殘留石油，報廢石油裂化催化劑與鹽酸混合進行常溫常壓酸解，報廢石油裂化催化劑與鹽酸之間的純物料計加入配比為80g: 350mL ;鹽酸為質(zhì)量濃度為25%的鹽酸溶液。
[0027]2)將酸解的上述物料靜置常壓反應(yīng)124min后不在反應(yīng)，得到聚合氯化鋁反應(yīng)液，將反應(yīng)液一次性泵入隔膜式板框壓濾機，經(jīng)壓濾機強制壓濾得到濾液為澄清聚合氯化鋁溶液，濾液輸送進入噴霧干燥塔進行干燥，制得固體成品聚合氯化鋁。檢測濾渣中的氧化鋁含量得到Al2O3溶出率為81%，其余濾渣外運。
[0028]對比例3
I)將報廢石油裂化催化劑與鹽酸和硫酸的混合酸混合進行常溫常壓酸解，報廢石油裂化催化劑、鹽酸和硫酸之間的純物料計加入配比為80g:350mL:4mL ;鹽酸為質(zhì)量濃度為25%的鹽酸溶液；硫酸為質(zhì)量濃度98%的濃硫酸。
[0029]2)將酸解的上述物料靜置常壓反應(yīng)102min后不在反應(yīng)，得到聚合氯化鋁反應(yīng)液，將反應(yīng)液一次性泵入隔膜式板框壓濾機，經(jīng)壓濾機強制壓濾得到濾液為澄清聚合氯化鋁溶液，濾液輸送進入噴霧干燥塔進行干燥，制得固體成品聚合氯化鋁。檢測濾渣中的氧化鋁含量得到Al2O3溶出率為86%，其余濾渣外運。
[0030]對比例4
I)將報廢石油裂化催化劑與鹽酸和硫酸的混合酸混合進行常溫常壓酸解，報廢石油裂化催化劑、鹽酸和硫酸之間的純物料計加入配比為80g:350mL:4mL ;鹽酸為質(zhì)量濃度為20-25%的鹽酸溶液；硫酸為質(zhì)量濃度40%的硫酸溶液。
[0031]2)將酸解的上述物料靜置常壓反應(yīng)113min后不在反應(yīng)，得到聚合氯化鋁反應(yīng)液，將反應(yīng)液一次性泵入隔膜式板框壓濾機，經(jīng)壓濾機強制壓濾得到濾液為澄清聚合氯化鋁溶液，濾液輸送進入噴霧干燥塔進行干燥，制得固體成品聚合氯化鋁。檢測濾渣中的氧化鋁含量得到Al2O3溶出率為84%，其余濾渣外運。
[0032]各實施例和對比例所得的PAC產(chǎn)品的具體性能檢測指標(biāo)及結(jié)果見表1。
[0033]表1各實施例和對比例PAC的具體性能檢測指標(biāo)及結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種聚合氯化鋁的制備方法，其特征在于，具體制備步驟為: 1)將80g報廢石油裂化催化劑與25(T350mL鹽酸和12~20mL硫酸的混合酸混合進行常溫常壓酸解；所述報廢石油裂化催化劑的成份質(zhì)量百分比為Al2O3 45飛5%、Si0238~49%，余里;為雜質(zhì)； 2)常壓酸解反應(yīng)靜置50mirT60min后，得到聚合氯化鋁反應(yīng)液，將反應(yīng)液壓濾并將濾液直接噴霧干燥得到固體聚合氯化鋁成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合氯化鋁的制備方法，其特征在于:所述的鹽酸為質(zhì)量濃度為20~25%的鹽酸溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合氯化鋁的制備方法，其特征在于:所述的硫酸為質(zhì)量濃度為98%的濃硫酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚合氯化鋁的制備方法，其特征在于:步驟2)中將反應(yīng)液壓濾并將濾液直接噴霧干燥的具體過程為:將反應(yīng)液一次性泵入隔膜式板框壓濾機，經(jīng)壓濾機強制壓濾得到濾液為澄清聚合氯化鋁溶液，濾液泵送到溶液成品儲罐或輸送進入噴霧干燥塔進行干燥 。
【文檔編號】C01F7/56GK104003430SQ201410269034
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】王文澤, 路慶超, 王開寶 申請人:山東三豐集團股份有限公司