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利用水解水制取结晶三氯化铝的生产试验

返回列表 发布日期:2016年11月17日 来源:www.sanlvhualv.com 浏览:7145

我厂在烷基苯装置上以苯和烯烃进行烷基化反应及在润滑油装置上进行烯烃重合,均以三氯化铝作为催化剂。在生产过程中排出的三氯化铝络合物(即泥脚)采用水解的方法进行处理。每年可回收大量的苯及油状物,共水解水(三氯化铝水溶液)除部分做混凝剂外,其余加氨水制取氯化铵。但是,利用水解水加氨水制取氯化铵工艺不尽合理,产品成本过高,尤其是反应过程中析出的氢氧化铝白白浪费,未能合理利用。本实验着重对水解水的物化性质及组成、水解水制取结晶三氯化铝的工艺条件和实验产品的质量及用途等方面进行了研究,并完成了利用水解水制取结晶三氯化铝的小试及生产试验。

一、水解水的物化性质及组成

外观:黄棕色微稠状液体

比重:1.20~1.31

pH:1.0~2.0

其主要化学组成大致如表l。

表1

用吸收光谱对共溶液进行半定量分析,其重金属和硅杂质分析结果如表2。

表2

从分析看出,我厂水解水含铝量较高,杂质含量较低,是生产结晶铝盐的良好原料。

二、机理及工艺条件

水解水制取结晶三氯化铝,主要为浓缩过程。

溶液在予热过程中,大部分油状物被游离出来,并上浮至溶液表面,微量苯在浓缩过程中蒸发,达到分离的目的。当溶液浓缩至一定程度时,停止加热。共过饱和溶液经冷却后迅速结晶(晶体为砂粒状)。经分离及干燥后即为带6个结晶水的三氯化铝固体产品。

其试验工艺流程简示如下:

工艺说明:水解水首先予热至沸腾。然后,将予热后溶液过滤(采用真空过滤)除去溶液中残油及其它杂质。过滤后溶液浓缩至溶液表面有晶膜出现便停止加热(浓缩终点温度为124℃,粗测),使共自然结晶。将结晶体与母液分离(离心分离或真空抽滤),母液送回再次浓缩,固体包装后即为结晶三氯化铝产品。或将浓缩结晶后的固体产品经与液液分离后,通入热风进行干燥处理,包装后即为产品。

三、工艺条件的选择

试验中,我们针对水解水的实际情况进行了不同条件的探索。

(一)水解水的予处理

活性炭对有机物具有较好的吸附特性,目前已经作为有机废水处理的一个重要手段为国内外所重视。我们采用活性炭吸附的方法进行了水解水除油及苯的对此试验,结果如表3。

表3

采用活性炭吸附,水解水中油的去除率平均为81.3%,苯的去除率平均为85.9%,同时还起到一定的脱色作用。因此,活性炭吸附可用于水解水予处理。是否采用活性炭予处理,可根据产品用途而定,若产品作为混凝剂用于工业给水及污水处理,质量要求不高,采用予热后过滤的方法是可以达到要求的。

(二)溶液的浓缩结晶及干燥处理

浓缩结晶是整个反应的关键,对其反应条件应严格控制。为加快浓缩和结晶的反应速度,可采用负压浓缩(其空度500~600毫米汞柱)。在浓缩过程中挥发的氯化氢气体,采用水吸收的方法进行处理,在试验中我们做了几次回收试验,效果较好。

试验中,采用真空抽滤的方法对共固、液体进行分离。同时也考察了采用离心机进行脱水的分离效果。两种方法应用于结晶三氯化铝生产中的固、液分离均是可行的。但是在采用后一种方法时,要考虑到离心机的设备腐蚀问题。

热风干燥可做为固体产品经分离后的进一步加工处理,以降低产品中的水分及酸性,提高产品质量。但在一般情况下,结晶三氯化铝产品经离心分离或其空抽滤处理后即可包装出厂。

四、实验结果

定性和定量试验数据如表4。

表4

实验中,因为条件限制,对蒸出液和其它损失未统计。由于结晶后母液与新反应的原料混合后再行浓缩,故除蒸出液外,物料平衡时的损失很少。

五、试验产品的质量及评价

结晶三氯化铝工业产品目前还没有统一的国家质量标准。南票矿务局根据煤矸石综合利用制取结晶三氯化铝的生产工艺和造纸、铸造反净水等工业的要求,制订出企业产品质量标准,见表6。

表5 经浓缩分离后母液组分分析结果
表6 结晶三氯化铝工业产品质量

参照上述企业产品质量标准,我厂试验产品的各项主要指标均符合规定要求。

(一)外观:大部分试验产品的颜色呈微黄色,个别试验产品因含铁量较高而呈黄色。

(二)含铝量:可达到一级品或二级品的标准。若经过干燥处理,则可全部达到一级品标准。

(三)含铁量:试验产品含铁量较低,一般可达一级品标准。

(四)苯及共它有毒物质含量:低于国家地面水排放标准。

(五)不溶物、游离酸:均符合上述标准。

我厂实验产品与南票矿务局产品样品比较,具有颜色好、含铁量低等特点。根据试验结果,符合一级品要求的占55.6%,符合二级品要求的占44.4%。

六、试验产品的主要用途

工业用结晶三氯化铝可用于造纸、铸造、净化水、医药等方面。试验产品最适于作为混凝剂用于工业给水及污水处理。

目前,国内外发展最快的无机混凝剂是聚合铝(也叫做碱式氯化铝,简称PAC)。聚合铝可视为结晶三氯化铝和氢氧化铝的中间产物。因此,试验产品也可进一步经热解及聚合处理后制取聚合铝产品。

七、几个问题

(一)溶液在浓缩过程中产生的氯化氢尾气,要有完善的回收措施,否则会造成空气的二次污染。本实验采用水吸收的方法对共尾气进行了回收试验,但对共回收的付产物——稀盐酸水溶液的利用问题在试验中未考虑,有待于今后继续探讨。

(二)三氯化铝对设备有腐蚀作用,我厂水解水及成品铝盐中含铁杂质主要是由于设备腐蚀所致。含铁量是产品分级的重要标志,若产品用于造纸,含铁量的多少会直接影响纸张的白度。因此,要充分考虑到设备的防腐问题。

(三)结晶三氯化铝产品在空气中易于潮解,在产品分离后及包装过程中,要尽量少与空气接触。

八、结论

(一)本试验利用水解水制取结晶三氯化铝产品,为我厂水解水的综合利用开辟了新途径。目前,国内较大规模的生产企业只有几家,加之固体产品具有包装简单,易于运输的优点,产品供不应求。

(二)通过试验证明,利用水解水制取结品三氯化铝从工艺技术上讲是可行的,在经济上也是合理的,可以推广应用于工业生产。