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1、概要设计说明项目名称： 年产1500吨聚合氯化铝项目建议单位：贵州盘江煤电多种经营开发有限公司地 址：贵州-盘县项目负责：编 制：夏仁专编制日期：2008年8月26日贵州盘江煤电多种经营开发有限公司目录 0.摘要1 1.总论1 2.生产方法概述4 3.工艺流程设计4 4.工艺计算6 5.设备选型11 6.安全生产与工厂选址及车间布置14 0.【摘要】本文概述并简单介绍了聚合氯化铝的生产方法，对聚合氯化铝生产工艺中的重要环节及工序进行了设计，同时介绍了车间厂房的布置等关键词：聚合氯化铝 生产方法 工艺设计 1总论1 1.1 聚合氯化铝概述中文名称：聚合氯化铝（简称聚铝）又名：絮凝剂，混凝剂英文名
2、称：Polyaluminium Chloride,缩写PAC分子式：AL2(OH)LnCL6-nm 技术标准：产品质量符合国家GB15892-2003标准。 产品特点：该产品与其它混凝剂相比，具有以下优点：应用范围广，适应水性广泛。易快速形成大的矾花，沉淀性能好。适宜的PH值范围较宽（59间），且处理后水的PH值和碱度下降小。水温低时，仍可保持稳定的沉淀效果。碱化度比其它铝盐、铁盐高，对设备侵蚀作用小。该产品是一种无机高分子混凝剂。主要通过压缩双层，吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕等机理作用，使水肿细微悬浮粒子和胶体离子脱稳，聚集、絮凝、混凝、沉淀，达到净化处理效果。聚合氯化铝，通常也称作碱式
3、氯化铝或混凝剂等，它是介于ALCL3 和AL(OH)3 之间的一种水溶性无机高分子聚合物，化学通式为AL2(OH)NCL6-NLm其中m代表聚合程度，n表示PAC产品的中性程度。颜色呈黄色或淡黄色、深褐色、深灰色树脂状固体。该产品有较强的架桥吸咐性能，在水解过程中，伴随发生凝聚，吸附和沉淀等物理化学过程。聚合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，而聚合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。
4、聚合氯化铝主要技术指标项目单位数据项目 单位数据AL2O328Cr(铬)PPm1.5盐基度55-85Fe(铁)PPm0.3水不溶物1-2.5Cd(镉)PPm1PH值3.5-5As(砷)PPm0.5Pb（铅）PPm3Hg(汞)PPm0.02使用方法：1）将固体产品按1：3加水溶解为液体后，再加10-30倍清水稀释成所需浓度后使用。2）用量可根据原水的不同浑浊度，测定最佳投药量，一般原水浊度在100-500mg/L时，每千吨投加量为10-20kg。将该产品（固体）与常温水按1/3的重量比边搅拌边投加，至完全溶解后，再加水稀释到所需要浓度，原水浓度100500mg/时投加量为36mg/I.具体投加时
5、，应根据水质情况进行水试，选出最佳投加量而后投用。包装及储存：1）内衬塑料袋，外层为塑料膜编织袋包装，每袋重量为25kg。2）储存于阴凉、干燥处、防日晒雨淋。1.2 聚合氯化铝铁聚合氯化铝铁是在铝盐和铁盐混凝水解机理的基础上开发出来的一种无机高分子混凝剂，依据协同增效原理，加入单质铁离子或三氧化铁和其它含铁化合物复合而制得的一种新型高效混凝剂。它集铝盐和铁盐各自优点，对铝离子和铁离子的形态都有明显改善，聚合程度大为提高。取铝、铁混凝剂各自对气浮操作有利之处，改善聚合氯化铝的混凝性能；对高浊度水和低温低浊水的净化处理效果特别明显，可不加碱性助剂或其它助凝剂。聚合氯化铝铁的性能和优点主要表现为：1
6、）水解速度快，水合作用弱。形成的矾花密实，沉降速度快。受水温变化影响小，可以满足在流动过程中产生剪切力的要求。2）固态产品为棕褐色，红褐色粉末，极易溶于水。3）可有效去除源水中的铝离子以及铝盐混凝后水中残余的游离态铝离子。4）适用范围广，生活饮用水，工业用水，生活用水，生活污水和工业污水处理等。5）用药量少，处理效果好，比其它混凝剂节约10-20费用。6）使用方法和包装用途以及注意事项同聚合氯化铝基本一样。1.3 聚合铝絮凝剂的优良净水效能作为一种新型商业化絮凝剂产品，必须具备三个基本条件：1）高效，即新型絮凝剂要比传统絮凝剂的混凝效能具有显著的提高，并适用范围广；2）稳定，即新型絮凝剂具有稳
7、定的化学性能，能够较长时间储存而不变质：3）经济，即新型絮凝剂市售价格相对低廉，使用新型絮凝剂的运行药耗及费用应明显低于使用传统絮凝剂。只有在满足这三个基本条件情况下，这种新型絮凝剂才有广阔的销售市场。聚合铝正是目前技术最成熟，市场销量最大的无机高分子絮凝剂。大量应用实践表明，在水处理中使用聚合氯化铝替代传统铁、铝盐絮凝剂，显著地提高净水效能，减少投药量，降低处理成本，改善出水水质。聚合铝絮凝剂的优良品质主要表现在以下几个方面： 1）强烈的凝聚除浊效能：聚合铝比传统硫酸铝、氯化铁具有更强的凝聚除浊效果，在相同处理条件下达到最佳凝聚絮凝作用，聚合铝所需剂量比传统铝盐要减少2/3到1倍，处理成本可
8、节约3040%。在相同投量条件下，使用聚合氯化铝能够获得比传统铝盐更低的残余浊度，因而可以较低剂量得到最佳处理效果。 2）良好的脱色及去除腐植物质效果：聚合铝不仅具有强的凝聚除浊效果，而且也具有良好的脱色及去除水中有机腐殖质的效果。同时对有害、有毒有机物及病菌，病毒去除也有较明显提高。 3）广泛的PH适用范围：聚合铝絮凝剂的PH适用范围比传统铝盐要宽得多，一般传统凝聚剂硫酸铝和氯化铁盐在PH大于8.0时由于生成氢氧化铝沉淀而降低其处理效果，而聚合铝在PH10的范围内均会等到较好的处理效果。 4）较强的水质适用范围：由于聚合铝产品具有较宽的碱化度调整范围和较强的复配作用，因此对于任何给水、废水，
9、通过调整产品的碱化度或复配各种无机或有机化合物都可达到最佳处理效果，尤其对低碱度及高有机污染水质。 5）良好的絮凝沉降效果：聚合铝能够明显提高固液分离效率，改善沉降过滤及污泥脱水性能，从而缩短沉淀池的停留时间，增加产水量。另外，由于絮凝体大而紧密，易于过滤和污泥脱水。 6）较好的低温低浊水处理效果：一般对于低温、低浊水（5以及低碱度水，传统混凝剂如硫酸铝的混凝除浊效能会明显降低并导致出水水质恶化，而使用聚合铝，无论对低温还是低碱度的水，都能获得较好的混凝除浊效果。 7）较小的PH降低：由于硫酸铝或氯化铁，聚合硫酸铁等凝聚剂水溶液酸度较大，因此处理后水质PH值下降明显，尤其在高浊度水质处理过程中
10、，投量增大而导致处理水质PH降低超出正常饮用水水质PH范围（6.58.5），因此需再投加碱液提高水PH值。使用聚合铝，由于酸度较小，处理后水质pH降低不明显，因而无需投加碱液来提高水质的PH值。 8）较低残留铝含量：使用传统硫酸铝，处理水中的残留铝含量一般为150255Ug/L，而使用聚合铝絮凝剂，其残留铝含量只有4055ug/L 。不同用量、不同絮凝剂絮凝效果的比较（原水浊度：50.4NTU，温度31，pH值：7.28，水力条件：400转/分（1min）150转/分（5min）50转/分（6min）2.生产方法概述聚合氯化铝(PAC)又称碱式氯化铝、羟基氯化铝，其通式为A12(OH)nCL6
11、- 或A1(OH) CL3 - (m 10，n为15)。产品有液体和固体2种。液体PAC是淡黄色或无色透明液，但实际色泽因含杂质及盐基度大小不同而异，有黄褐色、灰黑色、灰白色多种。固体PAC色泽与液体产品类似，其形状也随盐基度而变，盐基度在30 以下时为晶体；在3为胶状物；在60以上时逐渐变为玻璃体或树脂状。固体PAC盐基度在70以上时不易潮解，而在70 以下易吸潮并液化，不便保存。PAC味酸涩，易溶于水并发生水解，同时伴随着发生电化学、凝聚、吸附和沉淀等物理化学过程。加热到110C以上时发生分解，放出氯化氢，并分解为氧化铝。与酸作用发生解聚作用，使聚合度和碱度降低，最后变成为正铝盐。与碱作用
12、使聚合度和碱度提高，最终可生成氢氧化铝沉淀或铝酸盐。与硫酸铝或其它多价酸盐混合时易生成沉淀，一般会降低或完全失去混凝性能。PAC可用作造纸上胶剂、耐火材料粘接剂、水泥速凝剂、纺织媒染剂。在医药、制革、化妆品等方面也有应用，工业上最大的用途是作水处理絮凝剂，具有混凝性能好、絮体大、用量少、效率高、沉淀快、适宜范围广等优点，比传统的絮凝剂用量可减少1，3 12，成本可节省40 以上，已成为国内外公认的一种优良净水剂。主要用于净化饮用水和给水的特殊水质处理，如除铁、除镉、除氟，除放射性污染、除浮油等，还用于生活污水、工业废水、污泥处理中。目前PAC是世界上技术成熟、市场销量大的絮凝剂，已有逐步取代传
13、统絮凝剂的趋势。西欧各国于1976年开始生产PAC作水处理絮凝剂 美国、加拿大已于1983年批准PAC用于城市给水和工业废水处理。随着PAC取代明矾，美国PAC市场有望在造纸业和市政水处理业上增长。这种改变已经发生在欧洲和日本。在欧洲PAC的应用占整个市政水处理市场的70，在日本约占90。国外聚合氯化铝产品基本为液体产品，少数粉末产品为喷雾干燥法生产。国内固体聚合氯化铝产量大于液体产品，固体产品的工艺技术不同于国外一般液体生产工艺，固体产品及相应配方和生产工艺是我国的独创技术。目前，国内工业用水、城市给水、污水处理需求絮凝剂达1000kda，这给PAC的生产开发拓展了广阔的市场空间，加之国内生
14、产PAC的原料来源广泛，因此，采用先进生产技术开发生产PAC的前景光明。一、原料生产聚合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。只有以铝锭、铝屑、氢氧化铝为原料和以硫酸铝，二氯化铝为原料才能生产出较纯的聚合氯化铝产品。我国生产聚合氯化铝所采用原料主要为因地制宜地开发利用自身的矿物资源。我国聚合氯化铝生产的起步源于以铝灰作原料。由于铝灰原料成本低廉，生产工艺简练，其生产工艺七十年代在我国迅速普及。但铝灰生产的聚合氯化铝产品杂质较多，八十年代后已不再用于自来水的净化。八十年代初，聚合氯化铝的生产原料主要采用粘土矿、高岭土矿和铝土矿生产出的聚合氯化铝产品，除铁以外，其它的指标可达到国外先进水平。但由于渣量较大，外观较差，加上我国铝业的迅速发展，九十年代初，我国聚合氯化铝生产所用原料已逐步转向氢氧化铝。此外，也有部分生产厂使用氯化铝和金属铝等为原料。由于国内合成盐酸含铁量高于日本等国，所以生产出的聚合氯化铝外观色泽偏黄。二、生产工艺PAC的制法很多，按生产工艺可分为酸法、减法、中和法、热解法、加压反应法、混凝胶法、电渗析法、电解法等。固体PAC是将液体PAC用喷雾干燥或滚筒干燥得到的，喷雾干燥是比较理想的干
