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年產2萬噸聚合氯化鋁PAC可行性報告
聚合氯化鋁干燥機，聚合氯化鋁噴霧干燥機，聚合氯化鋁滾筒刮板干燥機
一、聚合鋁絮凝劑的優良的清水
作為一種新型貿易化絮凝劑產品，必需具備三個基本前提：1)高效，即新型絮凝劑要比傳統凝結劑的混凝效能具有明顯的進步，并合用范圍廣；2)不亂，即新型絮凝劑應具有不亂的化學機能，能夠較長時間儲存而不變質；3)經濟，即新型絮凝劑市售價格相對低廉，使用新型絮凝劑的運行藥耗及用度應顯著低于使用傳統凝結劑。只有在知足這三個基本前提情況下，這種新型絮凝劑才有廣闊的銷售市場。聚合鋁恰是目前技術最成熟，市場銷量最大的無機高分子絮凝劑。大量應用實踐表明，在水處理中使用聚合氯化鋁替換傳統鐵、鋁鹽凝結劑，明顯地進步清水效能，減少投藥量，降低處理本錢，改善出水水質。聚合鋁絮凝劑的優良品質主要表現在以下幾方面：
1、強烈的凝結除濁效能：聚合鋁比傳統硫酸鋁，氯化鐵具有更強的凝結除濁效果，在相同處理前提下達到最佳凝結絮凝作用，聚合鋁所需劑量比傳統鋁鹽要減少2/3到1倍，處理本錢可節約30-40%。在相同投量前提下，使用聚合氯化鋁能夠獲得比傳統鋁鹽更低的殘余濁度，因而可以較低劑量得到最佳處理效果。
2、良好的脫色及去除腐植物質效果：聚合鋁不僅具有強的凝結除濁效果，而且也具有良好的脫色及去除水中有機腐殖質的效果。同時對有害、有毒有機物及病菌，病毒去除也有較顯著進步。
3、廣泛的pH合用范圍：聚合鋁絮凝劑的pH合用范圍比傳統鋁鹽要寬得多。一般傳統凝結劑硫酸鋁和氯化鐵鹽在pH>8.0時，因為天生氫氧化鋁沉淀而降低其處理效果，而聚合鋁在pH<10的范圍內均會等到較好的處理效果。
4、較強的水質合用范圍：因為聚合鋁產品具有較寬的堿化度調整范圍(堿化度可從40％調整到90％)和較強的復配作用，因此對于任何給水、廢水，通過調整產品的堿化度或復配各種無機或有機化合物都可達到最佳處理效果，尤其對低堿度及高有機污染水質。
5、良好的絮凝沉降效果：聚合鋁能夠顯著進步固液分離效率，改善沉降過濾及污泥脫水機能，從而縮短沉淀池的停留時間，增加產水量。另外，因為絮凝體大而緊密而易于過濾和污泥脫水。
6、較好的低溫低濁水處理效果：一般對于低溫、低濁水(<5℃)以及低堿度水，傳統混凝劑如硫酸鋁的混凝除濁效能會顯著降低并導致出水水質惡化，而使用聚合鋁，不管對低溫仍是低堿度的水，都能獲得較好的混凝除濁效果。
7、較小的pH降低：因為硫酸鋁或氯化鐵，聚合硫酸鐵等凝結劑水溶液酸度較大，因此處理后水質pH值下降顯著，尤其在高濁度水質處理過程中，投量增大而導致處理水質pH降低超出正常飲用水水質pH范圍(6.5-8.5)，因此需再投加堿液進步水pH值。使用聚合鋁，因為酸度較小，處理后水質pH降低不顯著，因而無需投加堿液來進步水質的pH值。
8、較低殘留鋁含量：使用傳統硫酸鋁，處理水中的殘留鋁含量一般為150--255ug/l，而使用聚合鋁絮凝劑，其殘留鋁含量只有40--55ug/l。
二、應用范圍
聚合鋁絮凝劑在給水和廢水處理領域具有十分廣泛的應用。如在城市、產業給水處理方面，它合用于任何水源水質處理及回用凈化過程，尤其在微污染較嚴峻的各種源水的處理，低溫低濁低堿度源水的處理，純清水的預處理以及火力發電廠、鋼鐵廠等給水凈化處理等方面，水質濁度去除率可高達95－98％以上。在產業廢水處理方面，一般采用聚合鋁與有機高分子絮凝劑配合使用，這不僅可明顯降低廢水處理用度，而且可顯著進步處理效果。它不僅可強烈地去除廢水中細微懸浮顆粒物，而且可有效去除水中的各種油份、色度、COD，去除率可達70－90％以上。如目前在油田回灌水，煉油廠，機加工廠的含油廢水處理，洗煤，印染廢水的除濁脫色處理，制藥、造紙廢水除濁除COD的處理，冶金，制革產業的除濁去除重金屬的處理過程中，聚合鋁產品都已得到了廣泛地應用。此外，目前城市中水、糊口污水基本都采用生物處理，但大量運行實踐結果表明，僅靠生物法處理城市廢水，不僅運行負荷高，處理水質不能達標，而且運行用度也相對較高。目前很多城市污水都在研究采用強化混凝法或在生化前進行強化預處理或生化后進行深度處理，達到減少生化處理負荷，出水回用的目的。因此，聚合鋁絮凝劑在城市中水、污水的強化預處理及深度處理中具有十分廣泛的應用遠景，尤其在城市污水回用，產業節水凈化處理。此外，聚合鋁在污泥脫水處理中配合陽離子有機高分子絮凝劑使用，可降低處理本錢并進步處理效率。
聚合鋁除了廣泛應用于各種給水和廢水處理、污泥處置過程外，還應用于制藥，化妝品及產業催化劑作為原料或添加劑，尤其在造紙行業，高純(無鐵)聚合鋁作為造紙中性施膠劑，目前在國外已得到普遍應用。它可替換硫酸鋁，顯著進步紙品質量，降低本錢。此外，因為聚合鋁絮凝劑無毒，高純度聚合鋁產品在各種食物、糖果、酒類、飼料產品的固液沉降分離過程中也有不同程度的應用。
三、出產工藝：
聚合氯化鋁的出產就是控制鋁、OH-、Cl-的比例和水解、聚合前提，出產出一系列的電荷中和能力、吸附架橋機能符合特定要求的鋁鹽混凝劑。在聚合氯化鋁的出產中，H2O介入了反應，提供了OH-。在不亂熟化后，pH 值會有微小下降。因原料不同，聚合氯化鋁的出產工藝路線也不同。有代表性的出產工藝主要有以下幾種。
1、金屬鋁溶解法
該法所用原料主要是鋁加工過程中的下腳料-鋁屑、鋁灰和鋁渣、鋁型材加工廢渣等，在工藝上，該法可分為酸法、堿法以及中和法三種。
酸法是將含鋁原料溶解于鹽酸中，經反應加水，水解過濾，除去鋁渣(可輪回使用)，在一定溫度下聚合一定時間, 不斷測其鹽基度至合格，得液體產品。該法具有反應速度快、設備投資少、工藝簡樸、操縱利便的長處，是我國以金屬鋁為原料出產聚合氯化鋁的主要產業化方法。但因為產品中雜質含量偏高，尤其是金屬元素含量常超標，產品質量不不亂，設備侵蝕嚴峻；同時因為原料來源極為有限，出產過程會產生大量氫氣、氯化氫、水蒸氣、粉塵等，控制不當易引起爆炸，安全性較差，故多見于小規模露天出產或手工操縱企業。
堿法出產因為工藝復雜、投資大、本錢高，而且用堿量大，需大量鹽酸中和至pH 為4-5，應用受到一定限制。
中和法則綜合了酸法和堿法的長處，其主要機理是鋁原料與鹽酸反應后，通過鋁酸鈉調節鹽基度，濃縮、除鹽得產品聚合氯化鋁。中和法的樞紐在于合成聚合氯化鋁時，鋁酸鈉和AlCl3溶液之間的配比必需嚴格控制。
2、以結晶Al(OH)3為原料的制造方法
用結晶Al(OH)3為原料制造聚合氯化鋁的方法可分為凝膠法、氫氧化鋁酸溶二步法以及氫氧化鋁酸溶一步法3種方法。
凝膠法是在常壓下，結晶Al(OH)3在HCl中的溶解度較小，通常溶出液中Al與Cl確當量比小于1.0。為使當量比大于1.0，以直接得到鹽基度符合產品尺度的聚合氯化鋁，可將結晶Al(OH)3變為無定型態的凝膠狀Al(OH)3。該工藝的樞紐是碳酸化分解。分解過程中若前提控制不當，制得的凝膠氫氧化鋁在HCl中溶解性不好，即使溶解，產品的不亂性也不好。分解反應也可用NaHCO3代替CO2。此流程的長處是出產前提溫順，產品質量好；缺點是流程長，本錢高。
氫氧化鋁酸溶二步法有兩次酸溶過程，產業Al(OH)3用H2SO4溶解天生Al2(SO4)3溶液，Al2(SO4)3溶液與氨水以一定的配比進行水解反應，制備活性堿式硫酸鋁凝膠，反應完畢后，將料漿送入壓濾機壓濾，濾液(硫酸銨)回收，濾餅再與鹽酸在常溫下進行聚合反應，即可制得液體PAC成品。該工藝是海內外最重要的產業化出產方法，工藝簡樸、成熟，投資少，產品質量不亂，機能好，本錢低，鋁溶出率可達70%-95%。
氫氧化鋁酸溶一步法出產工藝是將20%鹽酸與氫氧化鋁按質量比5.8：1 加入反應器,同時加入質量分數為5.8%的硫酸作助溶劑，攪拌、升溫至80-90℃，保持體系壓力在0.2MPa 左右，反應2.5h，此時大部門固體氫氧化鋁溶解，以氨水調節體系pH 至3.5，得黃色透明液體，經降溫、過濾得產品PAC。該出產工藝簡樸，設備投資小、出產周期短、產品質量優良，是一種值得推廣的出產工藝。另外，該方法也可以在反應釜中把氫氧化鋁和產業鹽酸混合平均，添加催化劑（低聚合度的聚氯化鋁），用蒸汽加熱，反應6-8h，然后在沉淀槽中沉淀，再在干燥機中干燥直接制得產品。該工藝更加簡樸，產品重金屬離子含量少(不含氟和汞)、不亂性高，鹽基度可達到45%-50 %。
此外，亦有專利報道以磷酸（磷酸鹽）催化劑，在反應釜中把氫氧化鋁和鹽酸（均為產業級）混合平均（0.4~1:2，最好為0.6~0.8:1），在蒸汽壓為1~8Kgf/cm2，反應溫度為110~150℃下反應4~5h，反應結束后，沉淀槽陳化2小時，上層清液即為聚合氯化鋁。此種方法制的的產品外形為無定形，分散性好，鋁含量高，鹽基度高，市場價格較高！
3、以三氯化鋁為原料的制備方法
以三氯化鋁為原料出產聚合氯化鋁可分為中和法以及熱分解法2種方法。
中和法是在AlCl3溶液中加入燒堿、石灰石、碳酸鈉等堿性物質進步OH-濃度，以促進AlCl3不斷水解。不同加堿量可得到不同鹽基度的聚合氯化鋁溶液。此法出產的聚合氯化鋁 適于在對水中Cl-含量及硬度要求不高的廠礦使用。
熱分解法是在加熱前提下，AlCl3分解進行到底可天生Al2O3和HCl。如控制熱分解進程，可得到介于AlCl3和Al2O3之間的一系列中間產物，即不同鹽基度的聚合氯化鋁。其熱分解可看作是在加熱前提下配位水發生的水解反應。此法又可分為濕式和干式。濕式受分解溫度限制，成品的鹽基度一般較低，效率也低。干式用結晶AlCl3熱分解，可得任意鹽基度的產品，克服了濕式法的不足，但產品溶解性差。
4、以鋁酸鈣粉為原料
鋁酸鈣是用氧化鋁含量高的礦（如一水硬鋁石）加石灰石等經破碎、煅燒、磨細而成，其主要含鋁酸一鈣（Al2O3·CaO），化學成分為：Al2O347~55%，CaO6~35%，Fe2O31~5%，SiO26~10%。其工藝方法：于搪玻璃反應釜內，鋁酸鈣粉與鹽酸（20%）混合，自熱反應，反應后釜內溫度大于80攝氏度，可保持2h以上，上層液體即為聚合氯化鋁溶液。若用洗渣水配置酸，可產品有效含量還能進步。
用鋁酸鈣粉可以不需熱源天生出液體聚合氯化鋁，若要加工成型，按現有方法為：噴霧、滾筒及濃縮法，均需熱源。而該方法出產的聚合氯化鋁輕易中含多量氯化鈣，一次溶出燕幾圖較高，可將液體聚合氯化鋁在常溫下不斷攪拌，添加少量固化劑，即成漿狀，再經數小時熟化就成膏狀固體。若再晾曬或烘干后就是粉粒狀固體。
5、不同顏色聚合氯化鋁的區別：
市場上銷售的聚氯化鋁比較雜，由于每一個廠家的出產工藝和原材料不同，出產出來的聚合氯化鋁顏色也有些差別，一般有白色、黃色、黃褐色這三種顏色的聚氯化鋁，下面來說明下三種不同顏色用途的區別。
國標范圍內的二氧化鋁含量27-30直接的聚合氯化鋁多為土黃色到黃色淡黃色的固體粉狀。這些類型的聚合氯化鋁水溶性比較好，在溶解的過程中伴隨電化學、凝結、吸附和沉淀等物理化學變化終極天生[Al2(OH)3(OH)3]∝↓，從而達到凈化目的。所以說在使用聚合氯化鋁的時候，不需加其它助劑，絮凝體形成快而粗大、活性高、沉淀快、對高濁度水的凈化效果顯著
白色聚合氯化鋁由于被稱為高純無鐵白色聚合氯化鋁，或食物級白色聚合氯化鋁，與其它聚氯化鋁比擬是品質最高產品，主要的原材料是優質的氫氧化鋁粉、鹽酸，采用的出產工藝是海內最提高前輩的技術噴霧干燥法。白色聚合氯化鋁用于造紙施膠劑，制糖脫色澄清劑、鞣革、醫藥、化妝品和精密鍛造及水處理等多個領域。
黃色聚合氯化鋁的原材料是鋁酸鈣粉、鹽酸、鋁礬土，主要用污水處理和飲用水處理方面，假如用于飲用水處理原材料是氫氧化鋁粉、鹽酸還有稍許的鋁酸鈣粉，采取的工藝是板框壓濾工藝或噴霧干燥工藝，因為在飲用水的處理國家對重金屬方面有著嚴格的要求，所以不論是原材料仍是出產工藝都比棕褐色聚合氯化鋁要好。黃色聚合氯化鋁一般采用滾筒干燥出產或噴霧塔干燥出產而成，有片狀，粉狀兩種固態形式。
棕褐色聚合氯化鋁的原材料是鋁酸鈣粉、鹽酸、鋁礬土還有鐵粉。出產工藝是采用滾筒干燥法，一般主要用于污水處理方面，由于里面添加了鐵粉所以顏色呈棕褐色，鐵粉添加的越多顏色越深，鐵粉假如超過一定的量在某些時候也被稱為聚合氯化鋁鐵，在污水處理發面有著卓越的效果。
另外，黃色聚鋁溶解后，品質好的溶液呈無色，品質差一點的溶液會發黃，但不影響使用。黃色產品的氧化鋁含量一般在25%~30%之間，鹽基度均在80%以上，合用于各種污水處理，配合酰胺使用效果更好。而白色的聚鋁為粉狀，溶液無色，氧化鋁含量在29%~31%之間，鹽基度只有50%左右，合用于各種糊口用水，輪回水以及其他污水處理。另外，對于糊口飲用水而言，鹽基度越低的聚合氯化鋁在水質凈化時反應速度就越快，產生的雜質就少，但其產品價格就越貴。
綜上所述，本項目精制品采用氫氧化鋁酸溶一步法出產工藝，以磷酸（磷酸鹽）催化劑，氫氧化鋁和鹽酸（均為產業級）為原料，在蒸汽壓為1~8Kgf/cm2，反應溫度為110~150℃下反應4~5h，產品為白色聚鋁（適合做固體產品，遠間隔銷售，主要針對造紙廠，糊口水處理等）。
粗制品采用鋁酸鈣酸溶法出產，并可加入少量Al(OH)3進步產品鋁含量，產品為黃色聚鋁（適合做液體產品，近間隔銷售，主要針對產業廢水處理）。
四、出產規模、投資及綜合本錢分析
4.1、出產規模與總投資估算：
目前新建一座聚合氯化鋁出產設備。年產固體聚合鋁2萬噸（其中精細品1.2萬噸，普通品0.8萬噸），產品種類包括：高純型固、液體絮凝劑（達到國際質量，出口級，也可作中性造紙施膠劑，海內飲用水廠）；普通型固、液聚合鋁（合用于城市污水回用凈化處理、產業廢水處理等）。每年可消耗鹽酸（31%）2萬噸。另外需要購入原料Al(OH)3（產業級）4300噸，鋁酸鈣1680噸。
主體設備包括搪瓷聚合反應釜、板框過濾機，堿化槽，乳化機，噴霧干燥塔等。附屬蒸汽鍋爐，耐酸泵，壓縮空氣機、以及液體成品儲罐，沉淀澄清槽、玻璃鋼管道，電氣控制舉措措施等。
廠房建筑總面積約1000m2(液體車間200 m2，噴霧干燥車間400m2，原料、倉庫400m2)；附屬舉措措施，酸儲槽150m3，成品、沉淀儲池約400 m2。總投資為約500萬元。其中，噴霧干燥部門230萬元(包括熱風爐、噴霧塔、送風機、酸吸收塔，送料泵、自控設備和安裝調試費等、反應部門（包括搪瓷聚合反應釜、板框過濾機、高速乳化機堿化槽、附屬蒸汽鍋爐，耐酸泵，壓縮空氣機、液體成品儲罐，沉淀澄清槽、玻璃鋼管道，電氣控制等）145萬元，廠房投資64萬元，不可預見費60萬元。
4.2、公用工程規格要求：
1)電源：電壓380W/50HZ; 總裝機容量：300KW；
2)產業用水：反應釜冷卻水，酸霧吸收輪回水；洗濾水，用量：10噸/小時(全部回用于出產)；
3)熱源：2噸蒸汽鍋爐一臺(如有8Kg，1800C的蒸汽熱源，可免蒸汽鍋爐)；220萬卡/小時(燃煤和燃油)熱風爐1臺(為噴霧干燥塔配套設備)，如有12Kg，2400蒸汽源熱源或液化氣源，可免熱風爐。
表1 出產工藝（1.5萬噸精制固體）投資概算小計：337萬元
表2附屬舉措措施材料
小計：102萬
4.3、本錢核算：
4.3.1 精制品聚鋁(以Al2O3含量≥18%液體產品計，國際品質，出口型)出產原料本錢估算
*亦可用磷酸鹽做催化劑，要依照小試結果做最后確定。
*精制品液體原料本錢小計：550~650元/噸，固體（1.68噸液體出產1噸）930~1100元/噸。（2.5wt/a液體，或1.5wt/a固體）
4.3.2 普通型聚鋁（Al2O3≥10%，品質優于海內同類產品，淡黃透明色）出產原料本錢估算
*普通品液體原料本錢小計：195~220元/噸，固體（2.5噸液體出1噸固體）：488~550。（10wt/a液體，或4wt/a固體）。
4.3.3燃動力消耗
總計，液體276，固體802~882
4.3.4、工資本錢：
月工資均勻按2000元/人，企業出產人數按30人，出產量按年產20000噸產品計：(2000*30*12)/20000 = 36.0元/噸。
4.3.5、設備折舊用度
固定資產折舊(按設備總投資10年折舊)： 500萬元/(10 * 20,000噸)= 25 元/噸
4.3.6、維修費(按設備折舊費35%計)：
25 x 35% = 9 元/噸
4.3.7、治理費：（按工資本錢50%計）：
18.0元/噸
88
4.3.8、聚氯化鋁出產本錢：
4.3.9、聚氯化鋁市場價格
4.3.10、聚氯化鋁利潤粗算
4.3.11、聚氯化鋁年度利潤粗算（均以單一產品最大產量計算）
注：因液體產品運輸本錢隨運輸間隔明顯增長，若不存在近間隔買家，則產品最好以固體為主。
五、出產環境
出產操縱過程全部采用出產管線在儲酸或儲液池與反應釜密閉連接，通過泵輸送，全部出產反應過程是在密閉反應前提下進行的。在加酸時需要開啟通向車間外的排酸氣管防空10分鐘，這期間有一定量酸氣排放，但排空管出口直接與酸霧吸收塔連接，所有排放的鹽酸氣經酸霧吸收塔吸收后轉化成液體稀鹽酸水溶液，這些稀鹽酸仍作為出產原料再返回出產。精制品聚鋁產生的渣料也將作為出產原料再返回反應釜內。
反應釜冷卻水、酸吸收塔輪回說，洗滌水均放入出產水儲槽作為出產工藝用水再使用
普通聚鋁出產過程中獨一產生的廢料是不溶解性礦渣，每噸鋁酸鈣約產生20％的鋁酸礦渣，全年礦渣排放約224噸。檢測，鋁酸鈣礦渣主要成分是硬水鋁石礦，一水鋁酸鈣和高嶺土礦。礦渣pH呈中性，可作為當地鋪路材料或填埋處理。
因此，出產過程基本無“三廢”污染物產生且做到最大限度節水回用。
5.1主要污染源及污染物排放量
1．廢氣，聚鋁出產過程中主要廢氣來源為酸氣揮發及燃氣鍋爐煙氣。
1)酸氣揮發量：3~5m3/h，排放方式；間歇, 污染物含量：Cl－< 200mg/m3。
2)鍋爐煙氣：300-500m3/h 排放方式連續。
2．廢水，聚鋁出產過程中主要廢水來源為冷卻水和沖刷車間用水，廢水排放量：3~5m3/h，廢水排放溫度為20-800C。排放方式為間歇，pH中型，無污染物。
3．固體廢渣：聚鋁出產過程中主要廢渣來源于酸不溶的鋁礦渣和鍋爐灰渣，pH呈中性，排放方式；間歇。排放量：礦渣，1-2t/h，爐灰：0.1t/h。
5.2三廢控制與管理措施如下：
1．酸氣：出產過程中產生的酸氣全部通過酸氣排放管路送至酸吸收池， 酸氣通過密閉吸收池內水中，轉化為酸性水儲存，出產時作為工藝水返回反應池全部利用。
2．廢水：出產過程中產生的反應釜夾套冷卻水送至儲水池冷卻后作為再返回冷卻系統進行出產輪回使用。
3．廢渣：出產過程中產生礦渣，經檢測主要成分是酸不溶雜質硬水鋁石礦，一水鋁酸鈣和高嶺土礦等。礦渣pH呈中性，可作為當地鋪路材料用或安全填埋處置。因為廢渣成分主要是酸不溶的礦渣，因此，填埋不會產生有害滲漏，污染地表及地下水環境。
本項目主要缺點：
1、產品針對性強，需要事先確定下游廠家，便于產品消耗以及持續出產。
2、鹽酸消耗量低，產能飽和速度快。
3、原料氫氧化鋁和鋁酸鈣均需外購。
4、反應前提比較劇烈，對設備耐酸性要求較高，且設備折舊快。
本項目上風：
1、產品品質較高，市場競爭力較強，且產品利潤相對較好。
2、本錢回收速度快
【全文完】