專利名稱：生產(chǎn)聚合氯化鋁的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以鹽酸和氫氧化鋁為原料生產(chǎn)聚合氯化鋁的方法和裝置，特別是涉及一種在接近常溫和常溫的條件下生產(chǎn)聚合氯化鋁的方法和裝置。
現(xiàn)有技術(shù)中，以鹽酸和氫氧化鋁為原料生產(chǎn)聚合氯化鋁的方法主要包括加壓反應(yīng)和靜置聚合兩個過程。加壓反應(yīng)即是在加熱加壓的條件下使鹽酸與氫氧化鋁反應(yīng)生成羥基氯化鋁和水，其反應(yīng)式為靜置聚合即是將加壓反應(yīng)生成的羥基氯化鋁通過靜置而自然聚合成聚合氯化鋁成品[Al2(OH)nCl6-n]m。這一方法的突出缺陷是，必須利用過熱蒸汽將反應(yīng)釜內(nèi)的溫度升到150～157℃并將壓力提高到0.27～0.34Mpa，才能使鹽酸與氫氧化鋁發(fā)生反應(yīng)而生成羥基氯化鋁；因此，其生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備都比較復(fù)雜。而且，鹽酸與氫氧化鋁的反應(yīng)速度相當(dāng)緩慢，一般需要4～5小時才能完成，因此其生產(chǎn)周期也比較長。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明在反應(yīng)過程中向鹽酸和氫氧化鋁混合液中吹入適量的氯氣(Cl2)。吹入鹽酸和氫氧化鋁的混合液中的氯氣可與鹽酸溶液中的水發(fā)生反應(yīng)而生成鹽酸(HCl)、次氯酸(HCl0)和極少量的其他氯氧化物，因此可迅速提高混合液中的H+離子濃度。尤為重要的是，次氯酸分子所攜帶的氫氧根與氫氧化鋁分子所攜帶的氫氧根將產(chǎn)生“架橋趨勢”而削弱氫氧化鋁分子內(nèi)部的鋁離子與氫氧根的化學(xué)鍵聯(lián)系，使得鹽酸與氫氧化鋁在接近常溫和常壓的條件下即能迅速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成羥基氯化鋁和水。
需要指出的是，由于次氯酸的分子結(jié)構(gòu)中帶有一個氫氧根，因此，它與氫氧化鋁之間的相容性要優(yōu)于鹽酸于氫氧化鋁的相容性。也就是說，當(dāng)混合液中鹽酸的濃度足以與氫氧化鋁進(jìn)行反應(yīng)時，次氯酸并不直接與氫氧化鋁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而只是充當(dāng)鹽酸與氫氧化鋁反應(yīng)的觸媒。在這種情況下，鹽酸與氫氧化鋁的反應(yīng)實際上將分兩步進(jìn)行。首先，鹽酸與氫氧化鋁以次氯酸為觸媒進(jìn)行初步反應(yīng)生成初級羥基氯化鋁和水，其反應(yīng)式為(A)然后，鹽酸與初級羥基氯化鋁以次氯酸為觸媒進(jìn)一步反應(yīng)生成羥基氯化鋁和水，其反應(yīng)式為(B)或(C)或(D)由反應(yīng)式(B)、(C)、(D)可知，生成物羥基氯化鋁分子中所帶氧原子的個數(shù)很大程度上取決于參加反應(yīng)的鹽酸中氯化氫(Hcl)的含量。一般來說，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到(B)時，聚合氯化鋁的前期生產(chǎn)即告完成。
還需要特別指出的是，作為反應(yīng)觸媒的次氯酸將一直保留到聚合氯化鋁成品溶液中并借助其自身攜帶的OH-離子與聚合氯化鋁分子的羥基絡(luò)合，使聚合氯化鋁成品成為絡(luò)合有次氯酸的聚合氯化鋁。由于次氯酸具有強(qiáng)烈的氧化作用，因此在水質(zhì)凈化過程中可起到快速滅菌、殺藻、脫色和消毒的作用。從這個意義講，利用本發(fā)明生產(chǎn)的絡(luò)合有次氯酸的聚合氯化鋁將比加壓反應(yīng)法生產(chǎn)的聚合氯化鋁具有更強(qiáng)的滅菌、殺藻、脫色和消毒作用，因而是一種更為有效的水凈化劑。
本發(fā)明中利用上述方法生產(chǎn)聚合氯化鋁的裝置可由反應(yīng)釜、鹽酸計量缸，苛化堿液池和沉淀聚合池組成。反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有熱水夾套和攪拌漿，其頂部設(shè)有鹽酸投料口和氫氧化鋁投料口以及壓力表，其下部設(shè)有氯氣吹入閥和氯氣散布噴管，其底部設(shè)有放料閥；鹽酸計量缸通過閥門與反應(yīng)釜的鹽酸投料口相連；苛化堿液池通過殘余氣體放出閥與反應(yīng)釜的鹽酸投料口相連，池中盛有用于吸收酸性氣體的堿液；沉淀聚合池為斜底池并位于反應(yīng)釜放料閥的下方，其深側(cè)上部通過成品泵與成品貯罐相連，其深側(cè)下部通過回收泵與反應(yīng)釜的氫氧化鋁投料口相連。
在上述裝置中，鹽酸和氫氧化鋁分別由鹽酸投料口和氫氧化鋁投料口投入反應(yīng)釜中，氯氣則通過氯氣吹入閥和氯氣散布噴管吹入反應(yīng)釜內(nèi)。吹入反應(yīng)釜的氯氣將與鹽酸溶液中的水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，鹽酸與氫氧化鋁以次氯酸為觸媒進(jìn)行反應(yīng)生成羥基氯化鋁和水。生成的羥基氯化鋁和次氯酸通過放料閥放入沉淀聚合池中靜置后，羥基氯化鋁可自然聚合成聚合氯化鋁并與次氯酸絡(luò)合。絡(luò)合有次氯酸的聚合氯化鋁成品將聚集在沉淀聚合池的上部，而沉淀于池底的沉淀物多為尚未反應(yīng)完全的初級羥基氯化鋁。
總之，利用本發(fā)明可使鹽酸和氫氧化鋁在接近常溫和常壓的條件下迅速發(fā)生反應(yīng)生成羥基氯化鋁，因此可大大簡化聚合氯化鋁的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備并顯著縮短生產(chǎn)周期。而且，利用本發(fā)明生產(chǎn)的聚合氯化鋁成品絡(luò)合有次鹽酸，將比加壓反應(yīng)法生產(chǎn)的聚合氯化鋁具有更強(qiáng)的滅菌、殺藻、脫色和消毒的功能。以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明生產(chǎn)聚合氯化鋁的方法和裝置的技術(shù)特征作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
綜上所述可知，本發(fā)明以次氯酸為觸媒可使鹽酸和氫氧化鋁在接近常溫和常壓的條件下迅速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成羥基氯化鋁，從而可大大簡化聚合氯化鋁的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備并顯著縮短生產(chǎn)周期。而且，所生產(chǎn)的絡(luò)合有次氯酸的聚合氯化鋁成品較加壓反應(yīng)法生產(chǎn)的聚合氯化鋁具有更強(qiáng)的滅菌、殺菌、脫色和消毒作用，是一種優(yōu)質(zhì)高效的水凈化劑。
權(quán)利要求
1.一種以鹽酸和氫氧化鋁為原料生產(chǎn)聚合氯化鋁的方法，包括反應(yīng)和靜置聚合兩個過程，即首先使鹽酸與氫氧化鋁反應(yīng)生成羥基氯化鋁和水，然后使反應(yīng)生成的羥基氯化鋁通過靜置自然聚合為聚合氯化鋁；本發(fā)明的特征是在所述反應(yīng)過程中向鹽酸和氫氧化鋁的混合液中吹入適量的氯氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)聚合氯化鋁的方法，其特征在于所述反應(yīng)過程中鹽酸的濃度應(yīng)大于或等于31％，反應(yīng)溫度為30-40℃，反應(yīng)釜內(nèi)的壓力為0.02～0.03Mpa。
3.一種利用權(quán)利要求1所述方法生產(chǎn)聚合氯化鋁的裝置，其特征在于由反應(yīng)釜、鹽酸計量缸、苛化堿液池和沉淀聚合池組成；反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有熱水夾套和攪拌漿，其頂部設(shè)有鹽酸投料口、氫氧化鋁投料口和壓力表，其下部設(shè)有氯氣吹入閥和氯氣散布噴管，其底部設(shè)有放料閥；鹽酸計量缸通過閥門與反應(yīng)釜的鹽酸投料口相連；苛化堿液池通過殘余氣體放出閥與反應(yīng)釜的鹽酸投料口相連，池中盛有用于吸收殘余酸性氣體的堿液；沉淀聚合池為斜底池并位于反應(yīng)釜放料閥的下方，其深側(cè)上部通過成品泵與成品貯罐相連，其深側(cè)下部通過回收泵與反應(yīng)釜?dú)溲趸X投料口相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以鹽酸和氫氧化鋁為原料生產(chǎn)聚合氯化鋁的方法,包括反應(yīng)和靜置聚合兩個過程。在反應(yīng)過程中向鹽酸和氫氧化鋁的混合液中吹入適量的氯氣,吹入的氯氣與鹽酸溶液中的水反應(yīng)可生成鹽酸和次氯酸。次氯酸作為化學(xué)反應(yīng)的觸媒,可使鹽酸和氫氧化鋁在接近常溫和常壓的條件迅速發(fā)生反應(yīng)生成羥基氯化鋁,從而可大大簡化了聚合氯化鋁的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備并顯著縮短生產(chǎn)周期。而且,利用本發(fā)明所生產(chǎn)的聚合氯化鋁成品絡(luò)合有次氯酸,較加壓反應(yīng)法生產(chǎn)的聚合氯化鋁產(chǎn)品具有更強(qiáng)的滅菌、殺藻、脫色和消毒作用,是一種優(yōu)質(zhì)高效的水凈化劑。
文檔編號C01F7/00GK1381401SQ0212093
公開日2002年11月27日 申請日期2002年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月12日
發(fā)明者牛程鵬 申請人:牛程鵬