[发明专利]用于生产聚合铝盐的方法

说明书

技术领域

根据本发明的方法涉及用于生产聚合铝盐的一种方法和系统。

背景技术

聚合铝盐可以用若干种方法来生产。生产聚合氯化铝的其中一种方法是将金属铝溶解在酸性的铝盐中，例如氯化铝或中度碱性的聚合氯化铝。当这样做时产生氢气。因此，用这种技术生产聚合铝盐所使用的设备必须是防爆的。每一铝原子的金属铝比处于其他物质的形式(例如盐)的铝的成本高得多。因此通过以上所披露的方法生产的产物是昂贵的。

生产聚合氯化铝的另一种常见的方法是向硫酸铝或硫酸的一个水溶液中加入氯化钙以及碳酸钙或氢氧化钙。通过这种方法，作为一种副产物获得了硫酸钙，它可能是一种弃置成本高昂的废品。

作为以上描述的方法的一种替代方案，聚合氯化铝可以通过在大约100℃至120℃的温度下将氢氧化铝在硫酸与盐酸的混合物中消解而生产。该生成的液体中加入一种碳酸盐，由此生成了二氧化碳。当使用碳酸钙时，生成了固体硫酸钙，它必须被分离出，这将牵涉到成本。如果使用碳酸镁，则生成了水溶性的硫酸镁，这稀释了聚合氯化铝，并因此减少了所生成的产物的铝浓度。这增加了所生产的聚合氯化铝的运送成本。如果使用碳酸钠，则存在着在浓溶液中生成硫酸钠的风险。这些晶体是非常大体积的，这归因于它们的高的结晶水含量。这些晶体的分离牵涉到成本。此外，溶解的硫酸钠，像溶解的硫酸镁，稀释了该产物并且使得运输更加昂贵。

然而生产聚合氯化铝的另一种常见的方法是在大约130℃至170℃下在压力下用水性的盐酸或氯化铝处理具有一种含铝材料(如氢氧化铝)的一种混合物。这种方法需要的反应时间是在2至4小时的等级。

已经做过尝试通过在用水性的盐酸消解氢氧化铝时使用更高的生产温度来进一步缩短该反应时间。EP 0554562披露了一种方法，通过该方法，通过在140℃至250℃的温度下将(例如)氢氧化铝消解2至50分钟的一个时间段而生产了碱度在0至50％范围内的聚合氯化铝。通过使用这种高的反应温度，可以比通过以上提到的其他方法更快地生产聚合氯化铝。这些高温是通过用热的油或热的盐溶液、蒸气、或通过电加热器来加热该反应混合物而获得。

聚合硫酸铝(PAS)在一些市场上是可获得的。它以比聚合氯化铝(PAC)更小的量销售。PAS可以通过向液体硫酸铝中加入氢氧化钠、氢氧化镁或氢氧化钙而生产。通过这些生产方法生成了副产物，以致稀释了最终产物。

根据JP 2000-226213，通过使三水铝矿(hydrargilt)结构的氢氧化铝与硫酸在100℃至140℃下，优选在0.05至1.0MPa的压力下，在1至8小时内起反应而生产了聚合硫酸铝。

与以上方法相关的问题是昂贵的产物、所不希望的副产物(其弃置成本可能是昂贵的)、这些产物中铝含量低、以及对于它们中大多数而言这些过程反应时间长。

同样，将非常希望找到产生具有增加的OH/Al比的聚合铝盐的方法。具有更高的OH/Al比的聚合铝盐在水的纯化过程中使用时在颗粒去除上是更有效的，并且一种增加的颗粒去除被认为是有利的。

因此，非常希望找到解决这些问题的方法并且还找到提高OH/Al比的方法。

发明内容

本发明涉及用于生产聚合铝盐以及它们的衍生物的一种方法，其中将一种含铝材料与一种酸性化合物进行混合，并且使用微波将该混合物加热至150℃至250℃的温度并维持在这一温度，可任选地与另一个热源相结合，允许维持在所述温度的所述混合物反应大约5秒至60分钟的一个时间段，并且此后将该混合物冷却至130℃或更低。可任选地，使该混合物在该混合物曝光于微波之前或期间经受超声。

本发明还涉及用于生产聚合铝盐以及它们的衍生物的一个系统。该系统包括一个混合装置，用于将一种含铝材料与一种酸性化合物混合成一个混合物；一个加热装置，用于使用微波将该混合物加热至150℃至250℃的温度并且维持在这一温度，可任选地与一个或多个其他的热源相结合；一个反应装置，用于使维持在所述温度的该混合物反应大约5秒至60分钟的一个时间段；以及一个冷却装置，用于将该反应混合物冷却至130℃或更低。可任选地，该系统进一步包括用于使该混合物经受超声的一个超声装置。当然，在该系统的设计上包括了将所提及的装置进行组合的不同方法，例如，可以将该混合装置、该加热装置以及可任选地该超声装置合并在该反应装置中和/或该反应装置附近，并且具体的实施方案不应诠释为是对保护范围的限制。

本发明包括由含铝的原材料以及酸类生产聚合铝盐类，优选聚合硫酸铝和聚合氯化铝以及它们的衍生物，并且最优选聚合氯化铝，其中微波被用于将该反应混合物至少部分地进行加热。