способ получения коагулянта - жидкого сульфата алюминия

Формула изобретения

1. Способ получения коагулянта - жидкого сульфата алюминия, включающий химическое взаимодействие реагентов - гидроксида алюминия с серной кислотой в реакторе при непрерывном перемешивании с последующим разбавлением образовавшегося плава сульфата алюминия водой, отличающийся тем, что гидроксид алюминия и серную кислоту в реактор подают одновременно через вертикальный цилиндрический смеситель реагентов, расположенный в верхней части реактора, взаимодействие указанных компонентов в реакторе проводят при температуре 90-110^oС, при этом гидроксид алюминия перед загрузкой в смеситель смешивают с водой до получения пульпы с плотностью не менее 1,3 г/см³.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что взаимодействие гидроксида алюминия с серной кислотой в реакторе проводят при перемешивании якорной мешалкой.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что взаимодействие гидроксида алюминия проводят с серной кислотой, взятой преимущественно в количестве 94,5% от стехиометрии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химической технологии и неорганической химии, а именно к способам получения сульфата алюминия в виде расплава, который используется в качестве коагулянта для очистки природных, питьевых и сточных промышленных вод от загрязнений.

Известен способ получения коагулянта для очистки природных и сточных вод путем взаимодействия воды, гидроксида алюминия и серной кислоты при 110-120^oС, при этом в качестве воды используют промывную воду - отход производства ионитного формованного катализатора (RU 2122974 С1, С 01 F 7/74, 1998 г.).

Известен способ переработки серной кислоты на сульфат алюминия путем перемешивания отработанной серной кислоты производства хлора, имеющей концентрацию 59-69,5 мас.%, с гидроксидом алюминия при 95-115^oС (RU 2163888, С 01 F 7/74, 2000 г.).

Оба аналога имеют одно существенное ограничение, а именно, оба способа привязаны к основному производству одного из исходных компонентов: в первом случае - к оборотной воде производства ионитного катализатора, во втором - к отработанной серной кислоте производства хлора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения коагулянта - жидкого сульфата алюминия (RU 2157341 С1, С 01 F 7/74, 2000 г.). Способ заключается в том, что гидроксид алюминия взаимодействует с серной кислотой, полученный плав разбавляют водой. Взаимодействие гидроксида алюминия проводят с серной кислотой, взятой в количестве 95-97% от стехиометрии, при 115-120^oС в течение 20-35 мин в реакторе, состоящем из двух частей: нижней - при соотношении диаметра к высоте 0,5-0,6 и верхней - при соотношении 2,0-2,2. Взаимодействие гидроксида алюминия с серной кислотой осуществляют при перемешивании пропеллерной мешалкой с числом оборотов 50-70 в минуту и острым паром с давлением 2-3 атм. Образующийся плав сульфата алюминия разбавляют при соотношении плава и воды 1,0 : 1,3-1,6 до получения раствора с концентрацией 7,2% относительно оксида алюминия.

Известный способ позволяет получать качественный продукт, однако комбинированное перемешивание пульпы пропеллерной мешалкой в сочетании с подачей острого пара под давлением усложняет аппаратурное оформление процесса.

Технической задачей заявляемого изобретения является расширение технологических возможностей, снижение энергозатрат при сохранении высокого качества целевого продукта. Термин "технологические возможности" включает: упрощение аппаратурного оформления процесса перемешивания, исключение комбинированного перемешивания, снижение расхода серной кислоты.

Поставленная задача достигается тем, что способ получения коагулянта - жидкого сульфата алюминия включает:

- одновременную подачу реагентов - гидроксида алюминия и серной кислоты, взятой в количестве не более 95% от стехиометрии, в реактор через вертикальный цилиндрический смеситель, расположенный в верхней части реактора;

- химическое взаимодействие реагентов в реакторе при 90-110^oС, при непрерывном перемешивании якорной мешалкой и охлаждении;

- перед подачей в смеситель гидроксида алюминия, имеющего не более 12% влажности, его промывают водой до получения пульпы с плотностью не менее 1,3 г/см³;

- разбавление полученного плава сульфата алюминия водой до концентрации 7-8,0% по Аl₂O₃.

Заявленная совокупность признаков позволяет получать раствор сульфата алюминия концентрации от 7 до 8,0% по Аl₂O₃, что позволяет использовать полученный коагулянт для очистки воды при температуре от 8 до 15^oС от примесей тяжелых металлов, хлор-, сульфат-ионов, нефтепродуктов и т.д.

Одновременная подача реагентов в реактор через цилиндрический смеситель, расположенный в верхней части реактора и заглубленный в объем на глубину 300 мм с открытым выходом в реактор, позволяет избежать перегрева и выброса реагирующих компонентов и поддерживать оптимальные параметры процесса. Использование для непрерывного перемешивания реагентов якорной мешалки и непрерывного охлаждения также оптимизирует процесс, позволяя поддерживать 90-110^oС. При заявленных параметрах процесса полное реагирование компонентов осуществляется при добавлении серной кислоты в количестве 93-95% от стехиометрии, преимущественно 94,5 мас.%, т.е. при более низком расходном коэффициенте по отношению к прототипу.

В качестве гидроксида алюминия используют продукт с влажностью не более 12%, содержащий не более 1% примесей оксидов кремния, натрия, калия и железа (III) и соответствующий техническим условиям ТУ-У14-10-008-99. Перед подачей гидроксида алюминия в смеситель реактора отделяют крупные включения размером 10-20 мм, промывают водой для получения пульпы Аl(ОН)₃ с плотностью не менее 1,3 г/см³.

В таблице представлены параметры процесса получения сульфата алюминия и его свойства.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать качественный продукт с высокой коагулирующей способностью, которая практически не изменяется в течение 5-7 месяцев.

Способ технологичен, имеет замкнутый цикл, экологически безопасен, отличается высокой производительностью, по сравнению с известным менее энергоемкий, т.к. процесс осуществляется при более низкой температуре (90-100^oС, в прототипе - 110-120^oС), и имеет более низкий расход серной кислоты.