环保清洁的固体聚氯化铝生产装置.pdf

本发明公开了一种环保清洁的固体聚氯化铝生产装置，包括酸罐系统、一步反应系统、二步反应系统、滚筒干燥系统、破碎包装系统、残渣处理系统和尾气吸收系统。本发明在一步反应系统和二步反应系统中设置絮凝剂配制罐、压滤机以及分离池等装置，通过混凝沉淀分离生产中产生的不溶物，提高了最终的固体聚氯化铝产品的产量和质量；本发明还设置残渣处理系统和尾气吸收系统对生产过程中产生的滤渣、废水和废气进行处理和综合利用，节约了生产资料，减少了排放，达到了环保清洁生产的目的。

权利要求书
1.  一种环保清洁的固体聚氯化铝生产装置，其特征在于：包括酸罐系统、一步反应系统、二步反应系统、滚筒干燥系统、破碎包装系统、残渣处理系统和尾气吸收系统；
所述酸罐系统包括硫酸储罐系统和盐酸储罐系统，硫酸储罐系统包括硫酸储罐和硫酸卸车泵，硫酸卸车泵的出口与硫酸储罐连通，盐酸储罐系统包括盐酸储罐、盐酸卸车泵和盐酸输送泵，盐酸卸车泵的出口与盐酸储罐连通，盐酸输送泵的入口与盐酸储罐连通； 
所述一步反应系统包括反应池、反应池中转池、絮凝剂配制罐Ⅰ、主压滤机和一步液池，所述盐酸输送泵的出口与反应池连通，所述硫酸储罐与反应池连通，所述反应池上设有铝矾土加料口，反应池与反应池中转池连通，絮凝剂配制罐Ⅰ与反应池中转池连通，反应池中转池通过一步液浑料泵与主压滤机的入口连通，主压滤机的液体出口与一步液池连通；
所述二步反应系统包括调质池、调质池中转池、冷却塔、分离池、分离渣储装池、絮凝剂配制罐Ⅱ和半成品池，所述一步液池通过一步液输送泵与调质池连通，所述调质池上设有铝酸钙加料口，调质池与调质池中转池连通，调质池中转池通过调质液输送泵与冷却塔的入口连通，冷却塔的出口与分离池连通，絮凝剂配制罐Ⅱ与分离池连通，分离池的上部与半成品池连通，分离池的下部与分离渣储装池连通，分离渣储装池通过分离渣输送泵与反应池连通；
所述滚筒干燥系统包括干燥液高位罐、干燥滚筒和成品皮带输送机，所述半成品池通过半成品液泵与干燥液高位罐连通，干燥液高位罐与干燥滚筒的干燥液入口连通，干燥滚筒的固体出口正对成品皮带输送机；
所述破碎包装系统包括喂料斗、破碎机、斗式提升机、成品料仓和计量包装系统，所述成品皮带输送机与喂料斗连接，喂料斗与破碎机连接，破碎机与斗式提升机连接，斗式提升机与成品料仓连接，成品料仓与计量包装系统连接；
所述残渣处理系统包括渣洗涤池、渣压滤机、渣烘干机和废水池，所述主压滤机的压滤渣出口与渣洗涤池连通，所述渣洗涤池通过洗涤渣输送泵与渣压滤机的入口连通，渣压滤机的压滤渣出口与渣烘干机连通，渣压滤机的液体出口与废水池连通，废水池通过废水泵分别与反应池和调质池连通；
所述尾气吸收系统包括尾气吸收塔和设置在主压滤机上方的集气罩，所述尾气吸收塔的废气入口分别与反应池、反应池中转池、调质池和集气罩顶部的废气通道连通，所述尾气吸收塔的吸收液入口与自来水管网连通，尾气吸收塔的吸收液出口与废水池连通。

2.  根据权利要求1所述的环保清洁的固体聚氯化铝生产装置，其特征在于：所述硫酸卸车泵的数量为两个且相互并联，所述盐酸储罐的数量为十个且相互并联，所述盐酸卸车泵的数量为两个且相互并联，所述盐酸输送泵的数量为两个且相互并联。

3.  根据权利要求1所述的环保清洁的固体聚氯化铝生产装置，其特征在于：所述反应池、反应池中转池和絮凝剂配制罐Ⅰ均设有搅拌器，所述一步液浑料泵的数量为两个且相互并联，所述主压滤机的数量为三个且相互并联，所述一步液池的数量为四个且相互并联。

4.  根据权利要求1所述的环保清洁的固体聚氯化铝生产装置，其特征在于：所述调质池、分离池、分离渣储装池和絮凝剂配制罐Ⅱ均设有搅拌器，所述冷却塔为设有引风机的冷却塔。

5.  根据权利要求1所述的环保清洁的固体聚氯化铝生产装置，其特征在于：所述干燥滚筒的数量为20个且相互并联，所述干燥滚筒上设有高空蒸汽排放管道，所述半成品液泵的数量为两个且相互并联。

6.  根据权利要求1所述的环保清洁的固体聚氯化铝生产装置，其特征在于：所述主压滤机的压滤渣出口通过皮带输送机与渣洗涤池连通，所述渣压滤机的压滤渣出口通过皮带输送机与渣烘干机连通，所述渣洗涤池设有搅拌器，所述渣压滤机的数量为两个且相互并联，所述废水池与自来水管网连通。

说明书环保清洁的固体聚氯化铝生产装置
技术领域
 本发明属于聚氯化铝生产技术领域，涉及一种环保清洁的固体聚氯化铝生产装置。
背景技术
聚氯化铝，俗称净水剂，又名聚合氯化铝，简称聚铝，英文名字PAC；它是一种多羟基、多核络合体的阳离子型无机高分子絮凝剂，固体产品外观为红褐色、黄色或白色固体粉末，其化学分子式为[AL2(OH)nCL6-n]m(式中，1≤n≤5，m≤10) ，其中m代表聚合程度，n表示PAC产品的中性程度，易溶于水，有较强的架桥吸附性，在水解过程中伴随电化学、凝聚、吸附和沉淀等物理化变化，最终生成[AL2(OH)3(OH)3]，从而达到净化目的。
聚氯化铝与传统无机混凝剂的根本区别在于传统无机混凝剂为低分子结晶盐，而聚氯化铝的结构由形态多变的多元羧基络合物组成，絮凝沉淀速度快，适用PH值范围宽，对管道设备无腐蚀性，净水效果明显，能有效支除水中色质SS、COD、BOD及砷、汞等重金属离子，该产品广泛用于饮用水、工业用水和污水处理领域。
聚氯化铝分为形态分为两种：a. 液体聚氯化铝为未干燥的形态，有不用稀释、装卸使用方便、价格相对便宜的优点，缺点是运输需要罐车，单位运输成本增加（每吨固体相当于2-3吨液体）；b. 固体聚氯化铝为干燥后的形态，有运输方便的优点，不需要罐车，缺点是使用时还需要稀释，增加工作强度。
生产聚氯化铝的原料主要有两大类：一类是含铝矿物，包括铝土矿（三水铝石、一水软铝石、一水硬铝石）、粘土、高岭土、明矾石等；另一类是其它含铝原料，包括金属铝、废铝屑、灰铝、氢氧化铝、三氯化铝、煤矸石、粉煤灰等。目前生产聚氯化铝的方法主要有金属铝（包括铝灰、铅渣）法、活性氢氧化铝法、三氧化二铝（包括铝矾土、煤矸石等）法、结晶氯化铝法等。
1. 金属铝法：采用金属铝法合成聚氯化铝的原料主要为铝加工的下脚料，如铝屑、铝灰和铝渣等。由铝灰按一定配比在搅拌下缓慢加入盐酸进行反应，经熟化聚合、沉降制得液体聚合氯化铝，再经稀释过滤，浓缩，干燥制得。在工艺上可分为酸法、碱法、中和法3种。酸法主要是用HCl，产品质量不易控制；碱法生产工艺难度较高，设备投资较大且用碱量大，pH控制费原料，成本较高；用的最多的是中和法，只要控制好配比，一般都能达到国家标准。
2. 氢氧化铝法
氢氧化铝粉纯度比较高，合成的聚氯化铝重金属等有毒物质含量低，一般采用加热加压酸溶的生产工艺。这种工艺比较简单，但生产的聚合氯化铝的盐基度较低，因此一般采用氢氧化铝加温加压酸溶再加上铝酸钙矿粉中和两道工序。
3. 三氧化二铝法
含三氧化二铝的原料主要有三水铝石、铝钒土、高岭土、煤矸石等。该生产工艺可分为两步：第一步是得到结晶氯化铝，第二步是通过热解法或中和法得到聚氯化铝。
4. 氯化铝法
采用氯化铝粉为原料加工聚氯化铝，这种方法应用最为普遍。可用结晶氯化铝于170℃进行沸腾热解，加水熟化聚合，再经固化，干燥制得。
目前已建成的固体聚氯化铝生产装置，多数为铝矾土和铝酸钙两步法生产液体聚氯化铝，然后将液体聚氯化铝用喷雾干燥或滚筒干燥为固体聚氯化铝的装置。现有固体聚氯化铝生产装置普遍存在以下缺点：
1）在第一步酸溶反应和第二步聚合反应中，都会产生大量不溶物难以与反应液分离，导致最终的固体聚氯化铝产品中不溶物严重超标；
2）使用的滚筒干燥系统，流程设置不够合理，导致干燥能耗成本过高，并且经过滚筒干燥的固体聚氯化铝的搬运处理也比较费时费力；
3）干燥得到的固体聚氯化铝会呈现块状板结，如果直接包装出售，会影响产品品质形象；
4）对于滤渣的处理和综合利用、废水和含酸废气的处理和综合利用以及节能降耗、环保清洁生产等问题没有能够妥善处理。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种环保清洁的固体聚氯化铝生产装置，有效控制和降低反应液中的不溶物含量，提高最终的固体聚氯化铝产品的产量和质量，并对生产过程中产生的各种滤渣、废水、废气等综合处理和资源化利用，使固体聚氯化铝的生产节能降耗、环保清洁。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的环保清洁的固体聚氯化铝生产装置，包括酸罐系统、一步反应系统、二步反应系统、滚筒干燥系统、破碎包装系统、残渣处理系统和尾气吸收系统；
所述酸罐系统包括硫酸储罐系统和盐酸储罐系统，硫酸储罐系统包括硫酸储罐和硫酸卸车泵，硫酸卸车泵的出口与硫酸储罐连通，盐酸储罐系统包括盐酸储罐、盐酸卸车泵和盐酸输送泵，盐酸卸车泵的出口与盐酸储罐连通，盐酸输送泵的入口与盐酸储罐连通； 
所述一步反应系统包括反应池、反应池中转池、絮凝剂配制罐Ⅰ、主压滤机和一步液池，所述盐酸输送泵的出口与反应池连通，所述硫酸储罐与反应池连通，所述反应池上设有铝矾土加料口，反应池与反应池中转池连通，絮凝剂配制罐Ⅰ与反应池中转池连通，反应池中转池通过一步液浑料泵与主压滤机的入口连通，主压滤机的液体出口与一步液池连通；
所述二步反应系统包括调质池、调质池中转池、冷却塔、分离池、分离渣储装池、絮凝剂配制罐Ⅱ和半成品池，所述一步液池通过一步液输送泵与调质池连通，所述调质池上设有铝酸钙加料口，调质池与调质池中转池连通，调质池中转池通过调质液输送泵与冷却塔的入口连通，冷却塔的出口与分离池连通，絮凝剂配制罐Ⅱ与分离池连通，分离池的上部与半成品池连通，分离池的下部与分离渣储装池连通，分离渣储装池通过分离渣输送泵与反应池连通；
所述滚筒干燥系统包括干燥液高位罐、干燥滚筒和成品皮带输送机，所述半成品池通过半成品液泵与干燥液高位罐连通，干燥液高位罐与干燥滚筒的干燥液入口连通，干燥滚筒的固体出口正对成品皮带输送机；
所述破碎包装系统包括喂料斗、破碎机、斗式提升机、成品料仓和计量包装系统，所述成品皮带输送机与喂料斗连接，喂料斗与破碎机连接，破碎机与斗式提升机连接，斗式提升机与成品料仓连接，成品料仓与计量包装系统连接；
所述残渣处理系统包括渣洗涤池、渣压滤机、渣烘干机和废水池，所述主压滤机的压滤渣出口与渣洗涤池连通，所述渣洗涤池通过洗涤渣输送泵与渣压滤机的入口连通，渣压滤机的压滤渣出口与渣烘干机连通，渣压滤机的液体出口与废水池连通，废水池通过废水泵分别与反应池和调质池连通；
所述尾气吸收系统包括尾气吸收塔和设置在主压滤机上方的集气罩，所述尾气吸收塔的废气入口分别与反应池、反应池中转池、调质池和集气罩顶部的废气通道连通，所述尾气吸收塔的吸收液入口与自来水管网连通，尾气吸收塔的吸收液出口与废水池连通。
进一步，所述硫酸卸车泵的数量为两个且相互并联，所述盐酸储罐的数量为十个且相互并联，所述盐酸卸车泵的数量为两个且相互并联，所述盐酸输送泵的数量为两个且相互并联。 
进一步，所述反应池、反应池中转池和絮凝剂配制罐Ⅰ均设有搅拌器，所述一步液浑料泵的数量为两个且相互并联，所述主压滤机的数量为三个且相互并联，所述一步液池的数量为四个且相互并联。
进一步，所述调质池、分离池、分离渣储装池和絮凝剂配制罐Ⅱ均设有搅拌器，所述冷却塔为设有引风机的冷却塔。
进一步，所述干燥滚筒的数量为20个且相互并联，所述干燥滚筒上设有高空蒸汽排放管道，所述半成品液泵的数量为两个且相互并联。
进一步，所述主压滤机的压滤渣出口通过皮带输送机与渣洗涤池连通，所述渣压滤机的压滤渣出口通过皮带输送机与渣烘干机连通，所述渣洗涤池设有搅拌器，所述渣压滤机的数量为两个且相互并联，所述废水池与自来水管网连通。
本发明的有益效果在于：
1）本发明在一步反应系统和二步反应系统中设置絮凝剂配制罐、压滤机以及分离池等装置，通过混凝沉淀分离生产中产生的不溶物，提高了最终的固体聚氯化铝产品的产量和质量；
2）本发明设置了干燥液高位罐，先将液体聚氯化铝抽入干燥液高位罐中，由干燥液高位罐分布料液到各个干燥滚筒进行高温脱水干燥，从而以简洁高效的工艺流程达到了均匀布料的目的，降低了干燥能耗成本；
3）本发明还设置了与干燥滚筒相配合的成品皮带输送机，通过成品皮带输送机自动收集输送固体聚氯化铝，节约了固体聚氯化铝的输运成本；
4）本发明还设置了破碎机，在固体聚氯化铝进入成品料仓之前先对其进行破碎，通过破碎成品板结保证了产品质量；
5）设置残渣处理系统和尾气吸收系统对生产过程中产生的滤渣、废水和废气进行处理和综合利用，节约了生产资料，减少了排放，达到了环保清洁生产的目的。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为酸罐系统的结构示意图；
图2为一步反应系统的结构示意图；
图3为二步反应系统的结构示意图；
图4为滚筒干燥系统的结构示意图；
图5为破碎包装系统的结构示意图；
图6为残渣处理系统的结构示意图；
图7为尾气吸收系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
本发明的环保清洁的固体聚氯化铝生产装置，包括酸罐系统、一步反应系统、二步反应系统、滚筒干燥系统、破碎包装系统、残渣处理系统和尾气吸收系统。
图1为酸罐系统的结构示意图，如图所示，酸罐系统包括硫酸储罐系统和盐酸储罐系统，硫酸储罐系统包括硫酸储罐11和硫酸卸车泵12，硫酸卸车泵12的出口与硫酸储罐11连通，盐酸储罐系统包括盐酸储罐13、盐酸卸车泵14和盐酸输送泵15，盐酸卸车泵14的出口与盐酸储罐13连通，盐酸输送泵15的入口与盐酸储罐13连通；所述硫酸卸车泵12的数量为两个且相互并联，所述盐酸储罐13的数量为十个且相互并联，所述盐酸卸车泵14的数量为两个且相互并联，所述盐酸输送泵15的数量为两个且相互并联。来自硫酸槽车的硫酸通过硫酸卸车泵12泵入硫酸储罐11，来自盐酸槽车的盐酸通过盐酸卸车泵14泵入盐酸储罐13。
图2为一步反应系统的结构示意图，如图所示，一步反应系统包括反应池21、反应池中转池22、絮凝剂配制罐Ⅰ23、主压滤机24和一步液池25，所述盐酸输送泵15的出口与反应池21连通，所述硫酸储罐11与反应池21连通，所述反应池21上设有铝矾土加料口，反应池21与反应池中转池22连通，絮凝剂配制罐Ⅰ23与反应池中转池22连通，反应池中转池22通过一步液浑料泵26与主压滤机24的入口连通，主压滤机24的液体出口与一步液池25连通；所述反应池21、反应池中转池22和絮凝剂配制罐Ⅰ23均设有搅拌器，所述一步液浑料泵26的数量为两个且相互并联，所述主压滤机24的数量为三个且相互并联，所述一步液池25的数量为四个且相互并联。向反应池21中加入盐酸和工艺废水，然后投入配方量的铝矾土，加热反应，反应产物采取自流方式放入反应池中转池22中，通过絮凝剂配制罐Ⅰ23加入聚丙酰胺絮凝剂絮凝，而后通过一步液浑料泵26泵入主压滤机24中，将反应池产物进行渣液分离，分离出的一步液泵入一步液池25中，渣去渣洗涤池进行后续处理。
图3为二步反应系统的结构示意图，如图所示，二步反应系统包括调质池31、调质池中转池32、冷却塔33、分离池34、分离渣储装池35、絮凝剂配制罐Ⅱ36和半成品池37，所述一步液池25通过一步液输送泵38与调质池31连通，所述调质池31上设有铝酸钙加料口，调质池31与调质池中转池32连通，调质池中转池32通过调质液输送泵39与冷却塔33的入口连通，冷却塔33的出口与分离池34连通，絮凝剂配制罐Ⅱ36与分离池34连通，分离池34的上部与半成品池37连通，分离池34的下部与分离渣储装池35连通，分离渣储装池35通过分离渣输送泵30与反应池21连通；所述调质池31、分离池34、分离渣储装池35和絮凝剂配制罐Ⅱ36均设有搅拌器，所述冷却塔33为设有引风机的冷却塔。通过一步液输送泵38将一步液泵入调质池31中，搅拌条件下逐步投入配方量铝酸钙反应，反应完成后，物料在冷却塔33内经空气冷却后，进入分离池34加入絮凝剂进行絮凝分离，静止沉降后将上清液放入半成品池37中；絮凝分离渣从分离渣储装池35泵入反应池21中，待反应池21中的渣达到工艺规定处置量时，加入配方量盐酸、硫酸和水反应，渣反应完成后，物料按前述工艺流程进入反应池中转池22进行絮凝分离。
图4为滚筒干燥系统的结构示意图，如图所示，滚筒干燥系统包括干燥液高位罐41、干燥滚筒42和成品皮带输送机43，所述半成品池37通过半成品液泵44与干燥液高位罐41连通，干燥液高位罐41与干燥滚筒42的干燥液入口连通，干燥滚筒42的固体出口正对成品皮带输送机43；所述干燥滚筒42的数量为20个且相互并联，所述干燥滚筒42上设有高空蒸汽排放管道45，所述半成品液泵44的数量为两个且相互并联。半成品池37中半成品液体通过半成品液泵44抽入干燥液高位罐41，由干燥液高位罐41分布料液到各个干燥滚筒42进行高温脱水干燥，经过滚筒干燥的固体聚氯化铝由成品皮带输送机43输送。
图5为破碎包装系统的结构示意图，如图所示，破碎包装系统包括喂料斗51、破碎机52、斗式提升机53、成品料仓54和计量包装系统55，所述成品皮带输送机43与喂料斗51连接，喂料斗51与破碎机52连接，破碎机52与斗式提升机53连接，斗式提升机53与成品料仓54连接，成品料仓54与计量包装系统55连接。固体聚氯化铝经破碎机52破碎后进入成品料仓54，然后计算包装。
图6为残渣处理系统的结构示意图，如图所示，残渣处理系统包括渣洗涤池61、渣压滤机62、渣烘干机63和废水池64，所述主压滤机24的压滤渣出口与渣洗涤池61连通，所述渣洗涤池61通过洗涤渣输送泵65与渣压滤机62的入口连通，渣压滤机62的压滤渣出口与渣烘干机63连通，渣压滤机62的液体出口与废水池64连通，废水池64通过废水泵66分别与反应池21和调质池31连通；所述主压滤机24的压滤渣出口通过皮带输送机与渣洗涤池61连通，所述渣压滤机62的压滤渣出口通过皮带输送机与渣烘干机63连通，所述渣洗涤池61设有搅拌器，所述渣压滤机62的数量为两个且相互并联，所述废水池64与自来水管网连通。主压滤机24压滤后压滤渣进入渣洗涤池61，采用新鲜水洗涤至中性后再次压滤，最后进入渣烘干机63被余热锅炉蒸汽干燥后外卖，渣洗涤废水与尾气吸收废水合并入废水池64后送入反应池21及调质池31套用。
图7为尾气吸收系统的结构示意图，如图所示，尾气吸收系统包括尾气吸收塔71和设置在主压滤机24上方的集气罩，所述尾气吸收塔71的废气入口分别与反应池21、反应池中转池22、调质池31和集气罩顶部的废气通道连通，所述尾气吸收塔71的吸收液入口与自来水管网连通，尾气吸收塔71的吸收液出口与废水池64连通。生产过程中产生的含酸废气统一收集至尾气吸收塔71进行吸收，吸收废水与渣洗涤废水合并入废水池64后送入反应池21及调质池31套用。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。