一种芒硝制重碱的工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种芒硝制重碱的工艺方法，包括下述步骤：A、将硫酸钠溶液经过预冷设备预冷后连续进入预反应结晶器；同时，向预反应器中连续的加入固体碳铵和冷冻盐得预反应物料，对预反应物料进行搅拌并控制预反应物料的反应温度为35℃—38℃得到反应浆液；B、步骤A中的反应浆液连续的送往碳化反应结晶器，控制反应温度为35‑38℃进行结晶反应，同时连续的将反应后的浆液输出，经后续处理得到固体碳酸氢钠、冷冻盐及二氧化碳和氨气；在步骤B中，还包括将得到的二氧化碳和氨气输入到碳化反应结晶器中与反应浆液进行碳化结晶反应的过程。该方法可操作性强，生产成本低，碳铵转化率，具有良好的市场效益。

A process of producing heavy alkali from Glauber's salt

【技术实现步骤摘要】
一种芒硝制重碱的工艺方法
本专利技术芒硝制碱
，特别涉及一种芒硝制重碱的工艺方法。
技术介绍
纯碱是许多工业的基础原料，广泛应用于人们的日常生活以及化工、轻工、冶金、纺织、建材等工业部门，在国民经济发展建设过程中占有十分重要的地位。18世纪以前，由于世界上没有制碱工业，人们所需要的碱都取自天然碱，1791年，法国医生路布兰通过煅烧硫酸钠、煤炭和石灰石制成功研究出“路布兰法”。1863年，比利时工程师索尔维基于综合前人的工作进行改进，实现了通过“索尔维法”制造纯碱(即氨碱法)。由于氨碱法较之路布兰法具有原料价格低廉，普遍易得，产品纯度高，适合大规模生产等优点，因此取代了路布兰法，并一直被广泛采用至今，氨碱法因为产生大量含氯化钙废水，生产企业通常分布在沿海地区，而且氨碱法中氯化钠转化率只能达到72％-76％，24％-28％的钠离子和几乎全部的氯离子被废弃。1943年，我国侯德榜博士通过开展制碱试验研究，研制出联碱制碱法，能同时生产纯碱和氯化铵两种产品，原料得到充分利用，降低了生产成本，体现了大规模联合生产的优越性，截至目前，我国纯碱生产装置总产能近3000万吨，除了天然碱之外，主要生产方法为氨碱法、联碱法，所用原料均为氯化钠。而我国目前已探明的芒硝总储量在200亿吨左右(以无水硫酸钠计)，居世界首位，我国芒硝产销量也居世界第一，占70%左右，芒硝主要用于洗涤剂和硫化碱工业，多年来国内外研究人员都一直在探索芒硝制碱的新途径。我国也先后开展了一系列芒硝制纯碱的研究，如申请号为CN94111613.1，名称为芒硝制纯碱的方法，该方法是芒硝与NH4HCO3或NH3、CO2反应,，制得重碱并经煅烧得Na2CO3产品;分离重碱的母液沉清后用H2SO4调pH值为5～7并冷却结晶,回收芒硝循环使用;分离芒硝后的清液经蒸发、冷却结晶、分离干燥得副产品(NH4)2SO4肥料。该工艺中，当以硫酸钠和碳酸氢氨反应时，由于化学反应本身决定，硫酸钠和碳酸氢氨复分解过程的单程转化率理论最高只能达到64%。因此，需要将后续工序回收回来的氨和二氧化碳重新结合从而保证碳铵的总收率。通常是将回收回来的氨和二氧化碳通入到硫酸钠溶液中进行结合，然后再补加碳铵得到碳酸氢钠，但从工程实践发现，氨和二氧化碳在硫酸钠溶液中结合的效果和效率都是不好的，从而导致芒硝制碱生产中碳铵的总收率不能保证，影响工艺的经济型，影响该工艺在工业装置上的运用和推广。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术硫酸钠和碳酸氢氨复分解反应制纯碱工艺的碳铵的总收率不能保证的问题，提供一种芒硝制重碱的工艺方法，该方法可操作性强，生产成本低，碳铵转化率高，具有良好的市场效益。为解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案实现：一种芒硝制重碱的工艺方法，包括下述步骤A、将硫酸钠溶液经过预冷设备预冷后连续进入预反应结晶器；同时，向预反应器中连续的加入固体碳铵和冷冻盐得预反应物料，对预反应物料进行搅拌并控制预反应物料的反应温度为35℃—38℃得到反应浆液，其中，硫酸钠与碳铵的摩尔比为0.9～0.95：1～1.05；复分解反应是接触就反应，反应后结晶温度为35℃—38℃B、步骤A中的反应浆液连续的送往碳化反应结晶器进行反应，进同时连续的将反应后的浆液输出，经后续处理得到固体碳酸氢钠、冷冻盐及二氧化碳和氨气；在步骤B中，还包括将得到的二氧化碳和氨气输入到碳化反应结晶器中与反应浆液进行碳化结晶反应制备得到固体碳酸氢钠的过程，其中碳化结晶反应的温度为35-38℃；该碳化反应结晶器为一密闭带压操作的釜式结晶器，操作压力0.1MPa；结晶器内操作压力由顶部调节阀和结晶器压力检测表联锁，实现自动控制。其反应原理为回收的二氧化碳和氨气进入到碳化反应结晶器中，二碳化反应结晶器中的反应浆液为预反应结晶器中硫酸钠与碳铵的反应液，使得反应浆液中含有大量铵离子，因此，当回收的二氧化碳和氨气进入到含有大量铵离子的反应浆液的反应环境时，能有效的促进二氧化碳和氨气的重新结合生成碳铵，从而提供了碳铵在芒硝制碱工艺应用中的转化率。在步骤B中，所述后续处理包括反应后的浆液经固液分离得到固体碳酸氢钠；分离得到的液体依次经冷却结晶，固液分离得分别到固体冷冻盐和冷冻结晶母液，冷冻结晶母液加热后，其中的碳酸氢根离子分解得到氨气和二氧化碳；其中，固液分离可通过过滤、离心机分离。在步骤A中，在步骤A中，所述的冷冻盐可以采用后续处理得到的冷冻盐，通过螺旋输送机同步送入预反应结晶器。进一步的，在本专利技术的步骤A中，所述硫酸钠溶液的质量浓度为25.6～26，该浓度下保证单程反应更高的转化率,质量浓度超过30则容易结晶堵塞，影响结晶反应的进行已经反应物的转化率；本专利技术特有的加入冷冻盐（冷冻盐中含有硫酸钠）同时控制加入的硫酸钠溶液的质量浓度为25.6～26，这样，能保证硫酸钠的最终浓度高于25.6～26而小于30，既能保证更好的转化率，同时不会造成结晶堵塞。进一步的，本专利技术通过将硫酸钠溶液预冷温度控制在20℃—30℃，这样，能中和复分解反应过程中放出的热量，从而达到初步调节反应温度的目的。进一步的，在步骤B中，控制反应结晶温度为35℃—38℃是通过内置于碳化反应结晶器的加热盘管自动控制反应，该盘管既可作为加热盘管又可作为冷却盘管，在内置盘管下部连接有循环冷却进水管线，该循环冷却进水管线上设置气动调节阀，并和结晶器温度联锁，冷媒在设备内由下往上通过，满足反应结晶过程需要冷却时的需要，同时实现冷却的连续化、自动化控制。在内置盘管上部连接有热水进水管线，该热水进水管线上设置气动调节阀，并和结晶器温度联锁，热媒在设备内由上往下通过，满足反应结晶过程需要加热时的需要，同时实现加热的连续化、自动化控制。本专利技术具有以下有益效果1、现有技术提高碳铵得率的方法是将后续工序返回的氨气和二氧化碳通入到装有硫酸钠溶液的碳化反应结晶器中进行重新结合，然后再加碳铵反应得到碳酸氢钠，但是专利技术人在实践中发现，该种该工艺下，经过5次氨气和二氧化碳的返回，碳铵的转化率由64%左右提升到72%左右，可见，其效率并不高；本申请则是先将碳铵和硫酸钠溶液及冷冻盐至于预反应结晶器中得到反应浆液，并控制其温度为35℃—38℃的条件下再输入到碳化结晶器中反应，经这一操作后，得到的反应浆液中已经含有大量的铵根离子，当后续处理回收的氨气和二氧化碳输入到含有大量铵根离子的反应浆液中时，会促进氨气和二氧化碳的重新结合生产碳铵，碳铵进而和硫酸钠反应，从而提高碳铵的转化率；又因为碳铵的得到，所以无需像现有技术那样额外补加碳铵，该方法下，经过1次氨气和二氧化碳的回补，碳铵的转化率由64%左右提升到98%以上。2、现有技术直接将氨气和二氧化碳直接在硫酸钠溶液进行重新结合需要加压进行且二氧化铵和氨气的结合率低，压力约为0.3-0.4Mpa，对设备要求高，而本申请的氨气和二氧化碳和经预反应结晶器输送过来的反应浆液反应则只需要0.1Mpa的压力，现有碳化反应结晶器就能满足工艺需求，节省能耗和设备成本。3、相比现有技术，本专利技术的冷冻盐可以采用后续处理得到的冷冻盐，本专利技术方法后续处理得到的冷冻盐中含有一定量的硫酸钠，返回到预反应结晶器不但能辅助调节预反应结晶器中物料的反应温度，还能利用冷冻盐中的硫酸钠。具体实施方式下面结合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芒硝制重碱的工艺方法，其特征在于：包括下述步骤：A、将硫酸钠溶液经过预冷设备预冷后连续进入预反应结晶器；同时，向预反应器中连续的加入固体碳铵和冷冻盐得预反应物料，对预反应物料进行搅拌并控制预反应物料的反应温度为35℃—38℃得到反应浆液；B、步骤A中的反应浆液连续的送往碳化反应结晶器，控制反应温度为35‑38℃进行结晶反应，同时连续的将反应后的浆液输出，经后续处理得到固体碳酸氢钠、冷冻盐及二氧化碳和氨气；在步骤B中，还包括将得到的二氧化碳和氨气输入到碳化反应结晶器中与反应浆液进行碳化结晶反应的过程。

【技术特征摘要】
1.一种芒硝制重碱的工艺方法，其特征在于：包括下述步骤：A、将硫酸钠溶液经过预冷设备预冷后连续进入预反应结晶器；同时，向预反应器中连续的加入固体碳铵和冷冻盐得预反应物料，对预反应物料进行搅拌并控制预反应物料的反应温度为35℃—38℃得到反应浆液；B、步骤A中的反应浆液连续的送往碳化反应结晶器，控制反应温度为35-38℃进行结晶反应，同时连续的将反应后的浆液输出，经后续处理得到固体碳酸氢钠、冷冻盐及二氧化碳和氨气；在步骤B中，还包括将得到的二氧化碳和氨气输入到碳化反应结晶器中与反应浆液进行碳化结晶反应的过程。2.根据权利要求1所述的一种芒硝制重碱的工艺方法，其特征在于：在步骤A中，硫酸钠与碳铵的摩尔比为0.9～0.95：1～1.05。3.根据权利要求1所述的一种芒硝制重碱的工艺方法，其特征在于：在步骤A中，所述的冷冻盐为步骤B中后续处理得到的冷冻盐。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾健，周礼，李东林，宋勇，
申请(专利权)人：成都华西堂环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51