加压法制备硫酸铝新技术

加压法制备硫酸铝新技术

摘要：本文介绍了一种加压法制备硫酸铝的主要技术特点及采用该技术制备硫酸铝溶液的工业应用情况，对氢氧化铝粒度的控制、硫酸浓度的选择、反应压力的选择、关键设备选型进行了分析，可供借鉴参考。关键词：加压法；硫酸铝；工业应用

1 前言

硫酸铝是基本无机化工原料，广泛用于造纸糊料、鞣革剂、工业用水与排水的处理等[1]。液体硫酸铝是一些炼油催化剂生产必不可少的原料，广泛用于分子筛制备、干胶粉制备等工业生产中。

常压釜反应条件温和，反应不完全，生产过程中，沉降切渣量较大，蒸汽跑损量大，装置的物耗、能耗等消耗指标居高不下，落后的生产工艺，导致生产效率低，产品质量不稳定，原材料利用率低，装置物耗能耗高。密闭带压反应釜，可使反应完全，提高反应的转化率，有效减少切渣损失，减少硫酸铝溢流罐及中间罐的切渣次数，大大降低切渣频率，切渣洗罐所耗冲洗水也相应减少；采用中压碳钢衬钛反应釜后加热蒸汽的跑损量也显著减少，蒸汽的消耗量显著下降，生产成本相应降低。本文介绍氢氧化铝+硫酸带压制备液体硫酸铝的技术特点及其工业应用。

2 硫酸铝制备技术简介

2.1 制备方法

目前，国内制备硫酸铝两种方法：一是铝土矿+硫酸；二是氢氧化铝+硫酸。

铝土矿+硫酸（有铁硫酸铝）制备方法：用硫酸直接处理铝土矿(或粘土)的方法而制得硫酸铝，其化学反应式为：H2Al(SiO4)2·H2O＋3H2SO4＝Al2(SO4)3＋2H4SiO4＋H2O。其特点是原材料铝土矿便宜，但铁含量高，且不易脱除，目前，山东等铝土矿资源丰富的地方大量生产。

氢氧化铝+硫酸（无铁硫酸铝）制备方法：用硫酸与氢氧化铝粉进行反应制得硫酸铝，其化学反应式为：2Al(OH)3＋3H2SO4＝Al2(SO4)3＋6H2O + Q。其优点是氢氧化铝粉出厂已脱铁，铁含量低，故硫酸铝铁含量低，适应催化剂制备对原料的品质要求。

2.2 反应形式

硫酸铝反应形式有两种：一种常压反应，一种带压反应。常压反应所用设备一般用玻璃钢反应釜，通蒸汽一般有两种方式：一种通过鼓泡器通蒸汽，鼓泡器起到搅拌的作用；另一种直接通蒸汽，用工业风搅拌。由于常压釜在反应过程中，设备无法密闭，蒸汽跑损量大，产品能耗较高，对原料的利用率也不高。带压反应所有设备一般有三种：搪瓷反应釜、搪铅通过胶泥贴耐酸瓷砖。

3 工业应用实例

以国内某催化剂厂硫酸铝装置为例，规模为年产25000 m3液体硫酸铝（AL2O3含量为

50g/l），产品作为该厂干胶粉生产的原料。

3.1 反应原理

加压法制备硫酸铝是由氢氧化铝粉中的AL2O3和稀硫酸反应得到硫酸铝的过程。氢氧化铝粉中的AL2O3含量约65%，稀硫酸则由浓硫酸稀释而得。硫酸与铝粉在一定的的温度下进行酸碱中和反应，生产溶胶状的硫酸铝，同时放出大量的热。反应方程式为：3H2SO4 +2AL(OH)3—AL2(SO4)3 +6H2O+Q

3.2 工艺流程

氢氧化铝粉经提升机提升至铝粉料仓后，经振动给料机放入带电子秤投料小车内，电子秤称重后投入反应釜，与经计量后的化学水、浓硫酸一起，在一定的反应条件下进行反应，经取样分析质量合格后，放料入硫酸铝溢流罐，将未反应完全的残渣沉降分离后，硫酸铝溢流至硫酸铝中间罐，再用泵送至精密过滤器进行过滤，过滤后的硫酸铝送至硫酸铝成品罐调配合格后待用。

图-1 硫酸铝制备工艺流程简图

3.3 物料衡算

单釜硫酸铝生产周期为4小时，年生产时间7200小时，共生成1800釜硫酸铝，每釜溶液体积约13.9m3（充填体积60~70%）。投料比Al(OH)3:H2SO4:H2O=1:1.84:2.0(重量比)，铝粉中Al2O3含量为C1（%），反应后单釜硫酸铝体积为V，硫酸铝溶液中Al2O3质量浓度为C2（g/L）,可得每釜需投铝粉量为：

W1= C2 V/C1=50×13.9/0.65=1069.2kg

（1）铝粉年投入量为1069.2×1800=1924.56t/a

（2）年加入浓硫酸量为：

W2=1.84 W1=1.84×1924.56=3541.19 t/a，折合98%浓硫酸36872032.5mol/a

（3）年需加入净水量为：

W3=2.0W1=2×1924.56=3849.12 t/a，即213840000mol/a

（4）反应生成水量

W4=6×18×W1/（2×78）=1332.39t/a

3.4 热量衡算[2]

（1）反应热（Q1）

2Al(OH)3＋3H2SO4＝Al2（SO4）3＋6H2O + Q