氢氧化钠和三氯化铝互滴现象(无机高分子混凝剂聚氯化铝下篇)

(2)调整盐基度的方法 为了提高聚合铝离子的含量(盐基度),必须降低聚氯化铝中的盐酸含量,因此必须加入碱性物质或者铝屑等物质。单纯加入碱性物质,例如石灰、烧碱等,只能提高盐基度,并不能提高溶液的铝含量,而采用铝屑、铝酸钙、铝酸钠等就可以送a 重目的日用化妆品级聚氯化铝溶液制备》的质量要求。

铝的盐基度由33%调整至50%,其方程式:

(3 - 8)

2ALCOH） Cl， + Nap CO， = H0-2Al2 （OH）;CLS = 2NaCl + CO2阿尔斯 （OH）， Cl = NaOH = 阿尔 （OH）， Cls + 纳克

(3-9)

(3-10)

2AL （OH）， CL + CaCO， + H0-2Al2 （OH）， 克拉 + CaCl2 + Co22AI， （OH）， CL， + Ca （OH） 2-2Al （OH） Cls = CaCl2

(我们)

上述三种物质都可用来提高盐基度,但反应物用量、副产物量、产品性能却有很大差别、聚氯化铝与氢氧化钠、碳酸钠、石灰水反应的摩尔比分别为1:1、1:0.5.1:0.5,碱的化合价越高,分子量越小,则提高相同值的盐基度时所用的碱量就越小。从上述反应式可知氢氧化钠或氢氧化钙无法与聚氯化铝分离,它们不仅降低聚氯化铝的有效成分,还会增大固体产品的吸湿性。另外,产品中氯化钠或氯化钙含量多时,如果用滚筒干燥,刮刀难以到离固体聚合铝,利用喷雾等干燥方式亦会降低氧化铝含量。因此,在调整盐基度时加入的碱应尽可能含较多的氢氧根。铝酸钠和铝酸钙都是含铝弱碱,与低盐基度聚氯化铝有非常好的反应活性。

阿尔 （O+H） 2 Cl = 0。肛门（OH），= 1.2 Al2 （OH）;Cls = 0。ANacl （3-12）

ALP （OH） 2Cl = 0。2CaAI （OH） J2-1.2Al2 （OH） Cls = 0。2CaCl2

(3-13)

从上列方程式可以看出,采用铝酸盐调整时消耗的碱量更低,并且可以提高聚氯化铝的

产量

目前使用的铝酸钙成本很低,与高铝水泥相近,尤其是在河南巩义、山西阳泉等地,银酸钙的价格在500元/t左右。因此,使用铝酸钙调整盐基度的成本比采用铝酸钠时更低但是铝酸钠都是通过碱溶的方式生产的,不会在调整过程中带入重金属离子,如果采用铝酸钙调整则会引人一定量的重金属。这也是目前饮用水用聚氯化铝采用氢氧化铝酸溶铝酸调整的一个重要原因

(3)调整过程中铝酸钠溶液或者铝酸钙投加量的计算 铝酸钠溶液是铝酸钠与氢氧化钠的混合物,在与低盐基度聚合铝混合过程中,可以看作铝酸钠溶液中的氢氧根取代了聚氯化铝的氯离子,形成高盐基度产品。调整后聚氯化铝的盐基度等于低盐基度聚氯化铝中的氢氧根与铝酸钠溶液中氢氧根含量之和与铝酸钠和低盐基度聚合铝中总铝量3倍的摩尔比。调整后盐基度表达式为e大发源,想a

B6BoGins/MA，O， = Gim/M_= 4G m/MNaAIOH）， （3-14） 3 [GN2/Mow （OH）， = 2Gms/MALo， J

式中, G为铝酸钙溶液的投加量, kg; Gs为欲调整的聚氯化铝量, kg; m)为铝酸销溶液中氢氧化钠百分含量; n2为铝酸钠溶液中铝酸钠百分含量; ns为欲调整的聚氯化铝中氧化铝的百分含量;Bo为欲调整的聚氯化铝的盐基度; B为调整后聚氯化铝的盐基度;

MA， O， [Al2O， ];MMuoH[NaOH];MNaA （COD， [NAAI ]

生产中所需铝酸钠的量为G

6G3ns （B-Bo）/MNAAICOH） G-N/MNoH = n2 （4-3B）/MNAA （OH

(3-15)

(4)铝酸钠的制备 铝酸钠的碱性很弱,极易发生水解而形成氢氧化铝沉淀,只有在强碱性溶液中才能稳定存在。采用氢氧化铝和氢氧化钠制备铝酸钠时,氢氧化钠不能与氢氧化铝完全反应。

AI （OH）， = NaOH NaAI （OH），

(3-16)

溶液处于强碱性状态且含有一定量的氢氧化钠,可以防止铝酸钠的水解。制备过程如下将计量过的氢氧化钠放入反应釜中,加入适量水后加热至沸腾,然后加入计量过的氢氧化铝拔拌, 1h后形成透明溶液。在投加铝酸钠时应对溶液进行强烈搅拌,生成细碎的胶体物质,否则形成的大颗粒胶状物在加热时容易生成氢氧化铝沉淀,另外投加速度过快也会出现同样的现象。调整31低盐基度聚氯化铝时,铝酸钠的投加速度控制在0.5~1h较合适,整个调整需要2-2.5h左右。利用铝酸钠可以将聚氯化铝的盐基度调整到55%~75%,调整后的液体产品稳定性好,长期贮存也不会有沉淀现象,用滚筒干燥时固体容易剥离,干燥速度快。

调整好盐基度的聚氯化铝溶液可以直接加人改性聚丙烯酰胺沉淀剂,分离上清液,也可以直接压滤。

4,氢氧化铝铝酸钙酸溶两步法生产聚氯化铝

利用氢氧化铝和铝酸钙反应通常分为三步。一是配酸反应,在反应釜中加入计量好的1500kg酸和1000kg水,使盐酸的浓度在20%~22%之间;二是酸溶氢氧化铝反应,在装有酸的反应釜中加入600kg的细氢氧化铝。使二者在110~130℃和0. 1 MPa条件下反应2h;

污水处理

产物的氧化铝含量为8%~9%,盐基度为19%~21%;三是聚合反应,溶铝反应完成后,在反应釜中加入250kg铝酸钙粉,各种混合物在105℃, 0.25MPa的条件下继续反应1.5h.

产物的氧化铝含量为13%~14%,盐基度为45%~55%。产物中含渣3%~5%。为了提高产品的盐基度,生产时可以在二次聚合过程中加入水和铝酸钙,这样不仅可以提高产品的絮凝效果,同时便于干燥产品,提高干燥效率。氢氧化铝铝酸钙两步法生产聚氯化铝工艺见表3-6,原配方与新配方产品质量指标比较见表3-7.

如果采用活性氢氧化铝生产,全部反应可以在常压下反应。如果控制第一步反应产物的盐基度为零,则更利用铝酸钙的溶出和溶液聚合。

5、煤矸石法生产聚氯化铝

煤矸石酸溶法生产聚氯化铝工艺流程见图3-16,粗碎后的煤矸石在焙烧过程中,随着温度的升高,高岭石成为非晶质或半晶质,进一步升温使高岭石逐渐转化为rAl20和Si0,其化学反应式如下:

Al2Os-2SiO-2H0 50

00-700+-AL 0 250 +2H20

在这一过程中温度不能过高,当温度超过850℃时, Y-Alb0,逐渐转化为a-Alb0s,使应失去活性,保持煤矿石中Al2O,溶出率高的熔烧温度控制范围为600~80℃。

焙烧后的煤矿石应粉碎至60目左右,以便使氧化铝溶出率较高且最经济,然后连续酿

溶,其工艺条件是:选用在恒沸点附近浓度为20%盐酸溶液较佳,这时氧化铝的溶出率较高:酸溶设备采用塘瓷反应釜;用蒸汽直接加热;在常压温度为100~110℃下连续酸溶并搅拌

溶出液采用混凝沉淀法进行分离。从反应釜连续流出的溶出液进入沉淀池,待沉淀池充满后加絮凝剂聚丙烯酰胺进行混合,静置4h,清液转入存贮池,沉渣即可排出。

从连续酸溶工序中得来的酸溶母液进入撕瓷釜内呈负压状态,然后用蒸汽加热以实现浓缩,当蒸出液为母液体积的45%~50%时,即停止加热浓缩,浓缩周期为10h,然后出料经滞留槽冷却过滤后可得结晶氯化铝。蒸发出的水蒸气和部分盐酸气经文丘里管吸收,可循环使А.

浓缩结晶的氯化铝用热网加热到170~180℃进行热分解,使产品碱化度控制在70%~

75%,热分解的HCI气体在吸收塔内循环吸收,用以配制稀盐酸,可在连续酸溶工序中重复利用。每分解1t结晶氯化铝可得300kg HCI气体。从沸腾热解工序中得到的结晶氯化铝,加水溶解混合并加以搅拌,产品由稀变稠,到一定浓度从容器中倒出,经自然冷却干燥后即得固体聚氯化铝混凝剂。这种热解工艺产生污染比较多,一般采用前一步生产氯化铝。

虽然我国拥有广泛的煤研石资源,但是这一方法与采用铝矾土为原料相比成本偏高。但是上述工艺完全可以用于结晶氯化铝的生产,然后再与铝酸钙反应制备聚氯化铝,这种方法对于缺少盐酸资源的地区非常合适。

6、结晶氯化铝生产聚氯化铝

利用结晶氯化铝生产聚氯化铝的工艺几年前就已经在使用,由于最近某些地区盐酸的价格非常高,因此利用氯化铝生产聚氯化铝就显示其优势。 目前山东淄博华清净水材料公司、河南巩义字清净水材料公司都已经向市场提供结晶氯化铝,氯化铝的生产工艺与铝矾土(轻烧料)铝酸钙两步法的生产工艺的第一个工序基本相同,只是增加了一个浓缩工艺。主要原料为轻烧料和盐酸。

AL20， + 6HC1 = （X-3） H20-AICls.xH20 = Q

(3-19)

3生产工艺如下:在反应釜中加入定量盐酸,然后加入轻烧料(铝铁总含量为30%~

45%6),加热到70℃,反应自动放热。升温到100℃左右,补充蒸汽,保持釜内压力为0.1~

0.2MPa,反应时间为3~4h,液体铝含量在10%左右。反应结束后上清液转移到浓缩釜中在剩余含渣较多的浆液中加入定量的水,然后用铝酸钙调整盐基度和铝含量,得到聚氯化铝。浓缩釜中液体经过减压浓缩、冷却,即得到结晶氯化铝,其氧化铝含量一般在20%左右.

AICIs。zH2O+Ca[AIOH]2-， Al， (OH)，Cla-m+H20+CaCla

每吨结晶氯化铝一般可以制备5t 10% Al20的聚氯化铝。

污水处理

7.煤矿高岭土生产聚氯化铝

煤的形成过程中往往伴生高岭土,一般高岭土的

首先将矿石进行筛分剔除低品位矿石,将矿石磨粉至80目,其中过80目筛应该大手85%,其余全部通过20目筛。将磨好的矿粉按照矿粉/盐酸=1/3.17配比(指矿粉中ALO,含量与31%盐酸的质量比),配酸的浓度为20%~25%,在不断搅拌的条件下分别投人反应釜内,搅拌速度为45~55/min,加热介质为饱和蒸汽,直接将蒸汽通入反应釜内反应温度为140~150℃,反应压力为0.4-0.5MPa,反应时间为1.5~2h.氧化铝的浸出率在90%以上,这样得到的聚氧化铝的盐基度很低,可以再用铝酸钙调整盐基度。最后得到液体产品

8,聚氧化铝中不溶物的快速去除方法

目前生产方法主要分一步法和两步法,一步生产法是盐酸直接与铝酸钙粉经过高温案合,一步反应即可得到液体产品;两步法是盐酸首先与铝矾土或氢氧化铝等矿石反应,然后再加入铝酸钙粉,将盐基度调整到所需的标准、生产原料铝矿石、铝酸钙粉等主要来源于阔南、贵州、福建等地,由于原料的产地不同,导致制得的液体产品也有很大差异,多数原料制得的液体产品中不溶物比较多,难于沉降,不仅影响产品的外观,而且也会降低产品的性能,另外相关的国家标准中对不同等级产品的不溶物含量都做了严格规定,液体优等品<0.2%,液体一等品<0.5%,所以通常生产液体聚氯化铝的最后一步就是去除其中的不落物,这主要有两种方法:一种是自然沉降法,一般需要7~10d左右,生产周期比较长,影响产品的产量,不适合一些占地面积小的生产厂家,而且对于某些盐基度高的产品,由于产品黏度比较大,不溶物难以分离,即使沉淀数天仍然不能达到国家标准中的相关要求;另种方法是采用板框式压滤机压滤,不仅投资大,耗电量大,而且要求产品盐基度不能过高(一般在80%以下),限制了产品的适用范围。

对于多数厂家,为了减少设备投资,多采用自然沉降法,因此,液体产品中普遍存在不溶物过高的问题,这也成为目前国内生产液体聚氯化铝急需解决的问题。

聚丙烯酰胺是一种应用比较广泛的有机高分子絮凝剂,一般用作助凝剂,在混凝处理过程中,通过电荷中和及吸附架桥作用增加絮体的粒径,加速其沉降从而提高混凝效果。使用聚丙烯酰胺等有机高分子絮凝剂是加速聚氯化铝中不溶物沉淀的一种方法。但是普通的聚丙烯酰胺对于加速聚氧化铝中不溶物沉淀的效果不明显。曾经也有过关于聚丙烯酰胺在液体聚氧化铝制备过程中应用的报道,但是并没有大规模投入。改性聚丙烯酰胺对液体聚氯化铝中不溶物的沉降速度及其混凝性能的影响,为液体聚氯化铝实际生产过程中普遍遇到的问题提供了一种切实有效的解决方法

图3-17为铝矾土铝酸钙两步法生产的液体PAC在自然沉降实验中不溶物含量的变化曲线。从图中可以看出在前4d不溶物沉降速度比较快,而后明显缓慢,并且自然沉降106后不溶物含量仍然很高,在0.5%左右,不能达到优等品对不溶物含量的要求。分析其原因主要是:生产原料铝矾土、铝酸钙粉粒径大小不一,大颗粒的沉降速度比较快,很容易说降,小颗粒的沉降速度相对较慢,尤其液体产品如果盐基度偏高,溶液黏性大,细小颗粒更加不易沉降,从而造成液体产品的不溶物偏高。

改性PAM液体按0.5%, 1.0%, 1.5%, 3.0%, 4.5%的比例分别投加到刚刚制得的高温(70~90℃)液体聚氯化铝中,然后搅拌1~2min,静置24h检测其中不溶物含量(见图3-18),结果发现,随着PAM投加量的增加,不溶物含量可达到一等品和优等品的要求,并且与没有使用PAM的PAC相比,不溶物含量明显偏低,并且呈现半透明状。因此,从经济角度和沉淀效果来看,投加量为1%~3%比较适合。

中不溶物含量变化曲线

物含量的影响(沉淀时间24h)

但是需要注意的是PAM投加量不能过大,如果PAM投加量过大,会增加溶液黏性.

反而沉降效果不理想,而且可能比自然沉降的效果要差

目前生产固体聚氯化铝大多是采用滚筒干燥的方式,干燥温度一般在140~160℃,干操得到的产品蓬松而脆,干密度一般在0.6~0.7g/cm,也有采用喷雾干燥法生产固体聚氯化铝,所得固体干密度一般在0.4~0.5g/cm\',密度相对比较小,因此,包装费比较高。如果采用改性聚丙烯酰胺处理过的液体聚氯化铝干燥后,密度可以达到0.7g/cm以上,因此在包装时可以有效降低运输过程中占据的空间,节省运输费用,因此对于出口、外销聚氯化铝的企业,这种优势更加明显。

目前,改性聚丙烯酰肢已经在山东、河南、湖北、浙江等地试用,效果良好,对产品的盐基度、色度等均无影响,经过24h后产品基本上呈现半透明状,沉降效果优于自然沉降1od的效果,同时也缩短了生产周期,提高了产品的质量,并且对于部分产品可以减少使用压滤机压滤的次数,从而也节省了工程投资。

污水处理

9,聚氯化铝中重金属离子的去除

对于含重金属比较高的聚氯化铝溶液,可以采用投加硫化物,例如硫化钠,形成沉淀,去除铅、铜、锡、铬等元素;另外也可以采用铝屑置换的方法或者活性炭吸附的方法去除重金属。采用硫化物沉淀的方法可以与改性聚丙烯酰胺沉淀剂配合使用,以增加沉淀物的去除效果

七、聚氯化铝干燥方法

1.滚筒干燥

(1)滚筒干燥原理及特点 目前生产固体聚氯化铝最常用的方法就是滚筒干燥,向滚简内通入0.4~0.6MPa的蒸汽,滚筒在旋转过程中将聚氯化铝液体黏附在滚筒外壁,旋转过程中黏附液体中的水分和少量盐酸蒸发,旋转一周后,液体干燥形成片状物,经过刮刀刮下,得到固体颗粒状成品

蒸汽滚筒式干嫌机干燥工艺主要是通过以蒸汽加热的滚筒式干燥设备来实现的,这种工艺的突出优点是干燥设备简单,投资少,生产费用低,已在众多中、小规模的生产厂得到广泛使用。但另一方面,这种工艺也存在许多不足之处。

①热利用率不高。由于蒸汽间接加热属开放式加热系统,其疏水系统排出的热水和二次蒸汽的热能一般难以得到再利用:加上疏水器漏气现象的普遍存在,因此,蒸汽滚简干燥工艺对热能的利用率难以提高。

②带压运行,操作安全性差,由于该工艺中干燥滚简内的加热蒸汽的压力一般需维持

在0.4~0.6MPa左右,因此,设备一直处于带压工作状态,一旦出现设备本身质量问题或操作使用不当等情况,容易造成安全事故。

③滚简使用寿命短。由于滚筒是在强腐蚀和强磨损(刮刀不停地磨损筒表面)的条件下运行,因此,对于常用材质(如16MnR)的滚筒,壁厚在使用过程中都会不断减薄。

根据内压简体的设计规范,在工作压力为0.6MPa的条件下,当滚筒简壁达到某一壁厚之后,如不及时更换,极易造成安全事故,为了提高滚筒的使用寿命,目前生产加工的滚簡壁厚一般为20mm左右。但即便如此,滚筒壁厚的利用率也只有50%左右。一般每个滚筒只可以用来生产200~3001固体。这样既影响连续生产,也大大增加了设备费用所占的生产成本。

③生产片状聚氯化铝时,水中分散性和溶解性不及喷雾干燥的粉末状产品。

(2)导热油滚筒干燥PAC的工艺流程 为了充分发挥滚简式设备结构简单的优点,克服其热利用不高的缺点,国内已有企业使用以导热油为加热载体的导热油筒干燥新工艺。

以导热油为加热载体的滚筒式干燥机干燥PAC的工艺流程如图3-19所示。供热系统中的导热油始终为液相,蒸汽压几乎为零,故热载体本身不产生输送驱动力,而是依靠热油泵输送至导热油加热炉中,并在加热炉的炉管中边流动边被加热升温,然后流向滚简于燥机。在滚筒式干燥机中,高温导热油边流动边释放出部分热量,以使滚简表面PAC液膜干燥。最后,这些已被降温的低温导热油又被热油泵强制循环至加热炉中再次加热开温。如此反复循环,周而复始,不断实现着工艺的供热过程。在滚筒式干燥机的工作过程中,滚筒边受热边作缓慢转动,通过热筒壁与液体PAC物料的接触使筒表面黏附一层液体薄膜。液膜内的水分则随着筒内高温导热油的间接加热作用而迅速汽化,PAC物料也就从液膜变成了固体薄壳。再由刮刀将其从简表面及时刮下,便可得到片状的固体PAC产品。

图3-19导热油滚筒或干燥机干燥PAC工艺流程

1一加热炉, 2-低位槽: 3-热油系; 4一滚筒干燥机:5一膨胀槽

(3)导热油加热与蒸汽加热的比较

①导热油供热系统为闭式热循环系统,不存在载热体的流失与排放而造成的热损失热利用率高,节能效果显著。系统中热载体(导热油)不汽化、不产生压力,仅依靠热油系的强制循环传递热量。因此,整个系统均处于低压运行状态,其中热油泵出口处压力(等于加热炉、干燥机以及管线三者流体阻力之和)最大,也仅为0.25~0. 35MPa,而干燥机肉的工作压力则在0.08MPa以下。这样,整个系统的压力很低,不仅节省造价和维护费用,

也最大限度地减少了工艺上的不安全因素。

②由于滚筒式干燥机几乎在常压下工作,因此,一方面干燥机筒体可按常压设备加工,并消除了生产使用中的不安全因素;另一方面滚筒的安全使用壁厚可降至2~3mm,从而使用寿命提高近80%.

③系统温度稳定,便于自动控制。

④系统的辅助设备减少,如省去了软水处理设备和排污设施等。简化了工艺,节省了设备投资。导热油加热与蒸汽加热相比,前者投入相对较大,后者的投入较小。

(4)导热油加热炉的选型 导热油加热炉的选型、包括燃料种类、燃烧装置型式和炉型结构的选择以及供热能力(又称额定出力)的确定等内容。根据供热能力必须与热负荷(包括管线与设备的热损失)相平衡的原则,在本工艺中干燥系统所需的供热能力可按如下方法进行设计计算。

设

干燥机生产固体PAC的总能力为G(kg/h);液体PAC原料中AlbO,的含量为C(%);固体PAC产品中AlbO,的含量为C.(%);液体PAC在室温至100℃时的平均比热容为CP[k/(kg .C)];液体PAC的原料温度为To(℃);水的汽化潜热为Y(K/kg);干燥工艺系统的综合热效率为,(%);干燥机的有效热负荷为q;导热油炉的供热能力为Q.

在本工艺中可取C=11%, C,=28%, Cp=4. 187k/kg - ℃); To=10℃, Y=2257k/kg, 7=80%

* （3-21） * * （3-22） *

Q-0。444G （10K/千克）

(23)

Q-17.53 G （10 \' k/kg）

(3-24)

式(3-24)给出了按照热油滚筒式干燥机的总生产能力确定导热油炉供热能力的简易计算关系。例如取总生产能力为G-200kg/h固体PAC (约年产10001),则由式(3-24)可得导热油炉的供热能力应略大于110× 10\'KJ/h.a 1 |

污水处理

(5)热油滚筒式干燥机结构 热油滚筒式干燥机结构如图3-20所示。主要由驱动电机,减速机构,干燥滚筒,机架,进、出油口,刮刀,液料槽等组成。与蒸汽滚简式干燥机相比,热油滚筒式干燥机在设计与制造时,主要应注意如下几点:①滚筒材料的选择与壁厚的确定; @热交换结构的设计与加工; ③进、出油口的设置与密封; ④高温轴承的选择与使用。1a

喷雾干燥有很多优点:能使干燥的速度大大加快,热能利用效率大大提高;有效解决了热敏性物料因受热不均而变性的问题;不存在因简壁腐蚀变薄易发生爆炸的危险,安全性增强;产品水溶性好,因受热均匀,药效保持好;整个系统封闭运行,避免了干燥过程中因2．喷雾干燥53

HCl或硫酸气体挥发造成的环境污染。常用喷雾干燥有离心喷雾和压力喷雾两种方式,两者区别在于雾化过程。

采用清洁的热空气与料液雾滴直接接触,使离心雾化或者压力物化形成的料液雾滴在下落过程中快速蒸出水分而形成粉体。图3-21是喷雾干燥工艺流程图。离心喷雾干燥装

热空气

置简图经过滤、热交换的清洁热空气切线

进入主干燥塔上部。料液由主塔顶部的中圈央进入,经过高速旋转(15000/min)的喷头分散成极其细小的液滴,与热空气直接接触。液滴在下落过程中,经过很短的行程,所含水分迅速蒸出,落至锥形底部形成粉体产品。塔内维持负压,联合国

包装包装 吸收水

有少部分固体粉尘被吸出进入旋风分离

图3-21离心喷雾干燥装置简图

器,利用离心沉降原理从气流中分出固体颗粒,进入集料桶定期收集包装。离

心分离器中间的上升气携带蒸出的HCI气、蒸汽和微量固体粉尘进入湿式除尘系统,被水淋湿吸收后,循环进入液体物料生产过程中。剩余的微量HCI气体和蒸汽高空排放。分

. (1)物料平衡 干燥聚氯化铝或者聚合硫酸铁、聚硅硫酸铝等是物理过程,对有效成分

进行物料衡算时,理论上AlO,或者铁离子应该100%转移到固体中去,但实际并非如此。

提高干燥过程中物料的回收率能有效降低成本。

一下面是以聚氯化铝的干燥过程为例说明某段时间内干燥系统运行情况的记录和核算。生菌磁幽2

0计时时间5h.

det資的国 商交数e

②固体产品产量2.925t; AlO,平均含量29.50%,折算成AlOo量2.925 × 29. 5%=

867. 875(公斤)。

2t

③液体物料用量6.3248t; Al203含量14. 15%;相对密度1.340,折算成Al20s量

6.3248 14.15%-894.959 （千克）

④喷淋塔水洗吸收。计时前水量1.3215t; Al:03含量0.52%,计时终水量0.8150

Al:O;含量1.50%。洗水吸收中损失815×1.5%-1321. 5×0. 52%=2.28(k)。

⑤计算. ALO,收率(867. 875/894, 959) × 100%=96.42%。洗水吸收中损失率

（2.228/94.959） = 100%-0。25%， [ ] 1-96.42%-0。248%-3.33% 。

液体物料在干燥过程中总有一小部分的物料损失,常发现塔壁和风管壁上黏附有物料,影响产品质量。这一部分损失按3%损失率计,按5000/a的产量规模,则每年损失将超过100t,大部分的损失物料黏附在塔、风管壁上和风机叶轮上,使塔壁、风管壁被腐蚀变薄穿孔和风机叶轮失衡,设备损坏,严重影响设备寿命,且停车时有发生。另外,结块后的物料必须再经溶解,重新干燥,一定程度上加重了生产负担和能源浪费。针对不同的情况,采取以下措施,能降低物料损失,提高收率: a.保证空气锤振打力度,调整振打间隔时间,检查出料情况,尽量防止塔壁粘料集结; b.旋风分离器的尺寸与用量匹配、严禁敲打变形,保证工作效能;集料桶及时出料,防止被上升气抽走; c.调整塔内真空度,一定的负压有利于水分的气化和操作顺利,但真空度不宜太高,应以不吹料为好; d.喷淋塔水位不可过高,以防水被抽入风管造成腐蚀,并经常换水保证吸收效率; e.根据料液的浓度调节雾化器喷射角及转速,使喷射半径略小于塔体半径。定期测算收率,可以绘出各种因素对收率的影响曲线,找出最佳工艺参数,保证干燥过程的高收率,但对不同料液,需作相应的调整。表3-9是某工厂2002年3月测算的最佳参数组合。:選看部的能备好等2一个

表3-9某厂2002年3月测算的最佳参数组合

保打时间/间隔一气跳阀压力1 塔肉真空度1-出料间隔 1喷淋水位/换水率-雾化器频率15/40s0.35MPa-50Pa8分钟60厘米/4h1×45-48H2

(2)系统的能耗 在不破坏产品物性的前提下,为提高生产效率,进风温度一般设定较高(对于聚氯化铝一般进口温度控制在200~280℃),当风门开度一定时,进风量也是固定的,这样进入塔内的热量基本是一定的。这些热量分为三部分:大部分热量(Q)用于加热物料和水分气化,相当一部分热量(Q)被出风带走高空排放,小部分热量(Q)散失于周围环境中。我们希望增大Q,减小Q、Q,因主塔包裹有保温层, Q3可忽略。Q是出风温度T出的正比例函数,降低T出就保证了留在塔内用于干燥的热量,即热效率的提高。,资献苗实

其实Q.oc(一Ta),出风温度是一个非常重要的控制参数, T进为进风温度。

出风温度T出与进料量是一对自动控变参数。进料量增大,出风温度自动下降;反之进料量减小,出风温度自动上升。如产品固体含量偏低,可提高出风温度、降低进料量、减少产量,使干燥负荷下降、产品固体含量增大,但T出上升也导致Q减少,却是不利于干燥的;如纯度偏高,可降低出风温度、提高进料量、提高产量,纯度即下降,而Ta降低导致Q增加,有利于干燥。可见,在一定范围内,调节出风温度和改变进料量,两者对纯度的影响相反,但进料量的改变对质量的影响是主要的。如果超出一定范围,可能T出为主要影响因素。

,出风温度在一定区间内对固体的影响很小,达到一定数值时固体含量随出风温度的上升而明显增高。但是在干燥上述物料过程中不能无限制地提高进风温度,必须考虑物料的热敏性和形成粉体的表观密度。由于喷雾干燥是瞬间干燥,物料在塔体内停留时间只有数秒,对于上述物料,温度不超过300℃,一般不会造成物料的热分解;对于后者如果进口温度过55高,往往得到的粉体的表观密度非常低,只有0.3-0. 4g/cm\',这样会大幅度提高产品的包装成本和运输成本(对于滚筒干燥工艺也存在此类问题),尤其是对于产品出口企业这一间题更加严重20在一定区间内,固体含量不受Te影响,超出一定数值,固体含量随T建的上升反而下降,此时因Ta上升导致进料量增加的作用突显出来Q不可能为零, Q的增加意味着水分气化量的增加和更高的生产率,对特定的系统干燥热交换的空间和物料行程基本上确定,水分蒸发负荷可调区间不会很大。对不同的低法变料液,如果只追求固体含量合格,工况参数可能处于不经济的位置,比如出风温度高、产量低,造成大量热能丢失,因此,需要采取一些措施来改善。

在设计干燥塔时,往往假定系统在一定的理想参数区间运行,以保证设计目标的实现。(3)物料浓度的影响 干燥塔的标准蒸发量往往是以纯水的蒸发量为设计依据的。

在实际生产过程中由于生产工艺的不同,或者控制参数的不同,料液的浓度往往有一定的变化和波动,如果料液浓度非常低,直接进入干燥塔,水分蒸发负荷大,物料在较短的行程内落至塔底部,可能得不到合格产品。若改变操作参数,势必产量低、能耗高,造成干燥费用急剧增多。而且,出风温度偏高后,可能毁坏喷淋塔填料(多为聚丙烯填料,建议采用陶瓷填料),同时意味着大量的热能放空排放,造成严重浪费。

污水处理

干燥过程中较高的煤耗、电耗和设备折旧导致干燥费用在成本中占很大比例。在保证质量的前提下,为降低成本,产率越高越好,热能利用率越高越好。因此在生产过程中应该使物料的浓度尽可能高,这可以采用调整生产工艺的措施,也可以采用预浓繪的方法。采用预浓缩的方法可以提前蒸除一部分水分,提高固体含量,就能使生产效率大大提高,实现较高的热能利用率。低浓度产品预浓缩与喷雾的能耗低于直接喷雾的能耗。例如对于聚合硫酸铁,国家标准规定其铁离子含量大于等于11%,实际生产过程中可以调整硫酸亚铁与水的比例,将铁离子含量提高到12%~13%,这样就可以大幅度提高干燥效率。另外在生产聚合硫酸铁液体产品时,操作温度一般在70~

100℃,产品黏度较低,如果直接用于干燥也可以节省很多能量,尤其是在冬季生产中,这种能耗降低更加明显。

物料浓度是影响生产效率的一个非常关键的因素。使用浓缩料后,班产量随料液浓度的升高明显上升,而且在一定范围内,产量随料液浓度的增高而上升加快。对于聚氯化铝通过浓缩将Al2O,含量提高1%,如从13%提高到14%,则每干燥生产1t 29%的固体,将减少160kg的水蒸发负荷,同时生产效率大大提高,而且使生产高含量优级固体产品成为可能。

对于聚合硫酸铁如果将三价铁浓度从11%提高到12%可以减少水分蒸发量73kg,提高产率14%。

(4)雾化器运转以及对产品质量的影响 雾化器是整个干燥系统的关键设备,由1台功率超过10kW的电机驱动,经机械加速达到超过1000o/min 转速、转轴末端装有物料分配盘,液体物料由此喷出成为雾状液滴。雾化盘的类型及转速对物料分散后的液滴大小、形成的喷射半径和角度影响极大,对干燥效果至关重要。如果转速太快,物料离开分配盘的线速度大,即喷射半径大,液滴落到塔壁上的几率大增,会造成物料损失,并产生质量问题另外,高速物料对盘的冲刷腐蚀加剧,形成凹槽,影响盘的动平衡和寿命,而且高速机械(如轴、变速器)磨损加快。如果转速太慢,分散出的液滴偏大,水分不能快速蒸出,落至塔底产生不合格的湿料,甚至堵塞出料口;而且喷射半径小,干燥空间和热能不能得到充分

在生产实践中,针对不同种类和浓度的料液,工艺上除需要按“进料量出风温度”进行自动调节之外,还要增加可控调节来满足不同条件下的需求,使系统在更加合理的工况参数内运行。如果能够控制雾化器的转速,就能有效克服前述问题,同时可以在一定程度上调节产品质量,调节固体产品的粒度大小。这些问题可通过在雾化器电机前加装变频调节器而得到解决,加装变频器后,通过改变电流频率调整雾化盘的转速,在一定范围内可以调节产品中AlO:和全铁的含量。如调高几赫兹,分散出的颗粒更小,水分挥发快,更易于干燥产品中Al:Os和全铁含量会上升;反之会下降。同济大学设计的干燥塔自动控制系统目前已经可以根据进出口温度、风量、进料速度等实行自动控制,经过3年多的运行,效果非常理想。的利用。

(5)悬浮物的影响 不管是采用高速离心的方法,还是采用高压喷雾的方法,生产过中对于物料中的不溶物必须有严格的限定。目前采用喷雾干燥的工艺生产聚氯化铝多采用氧化铝酸溶铝酸钙调整的两步工艺。由于这种工艺通过压滤很容易控制不溶物的含量,此得到广泛采用。但是由于用氢氧化铝生产,与采用铝矾土铝酸钙工艺相比,生产成本高,尤其是在饮用水和污水处理方面前者的混凝性能不具有明显的优势。因此采用铝矾铝酸钙喷雾干燥工艺更具优势。但是必须解决生产液体聚氯化铝过程中铝酸钙酸溶后)的细小颗粒的分离问题。利用压滤的方法虽然可以降低不溶物含量,但是压滤过程中滤塞、清洗等需要大量人力和清洗用水,很多企业无法承受压滤机投资和运行费用。最近大学研究成功聚氯化铝不溶物快速沉降剂,在铝酸钙酸溶结束后,加入几百克胶体改性烯酰胺,就可以将不溶物与液体分离,分离时间根据原料和工艺不同,一般在几十分钟个小时之间。常规工艺自然沉淀时间一般在7~10d,这一技术使生产周期大为缩短,效率大幅度提高,而每吨液体聚氯化铝的生产成本仅仅提高2-3元。不溶物含量远国家标准,液体可以直接用于喷雾干燥。目前这一技术已经在江苏、河南、山东、浙得到应用。本章由恒信达发布聚合氯化铝 www.hxdhb.com