纯化硫酸钠残留物的方法技术

提供了一种用于纯化硫酸钠残留物的方法，该硫酸钠残留物包含硫酸钠、碳酸钠、和氯化钠、以及任选地不溶物质。该方法包括：(a)用第一水溶液溶解该残留物以获得第一水性悬浮液，该第一水性悬浮液包含至少5wt％且至多32wt％的硫酸钠；(b)任选地将该不溶物质从该第一水性悬浮液中分离以获得分离的不溶物质和第二水溶液；(c1)用硫酸将该第二水溶液酸化至pH小于6以便将溶解的碳酸钠的至少一部分或全部转化为硫酸钠；(c2)任选地用氧气或空气使酸化的第二水溶液充气以将亚硫酸盐转化为硫酸盐；(c3)用碱将该酸化的第二水溶液碱化至约7或更高的pH；(d)从该第二水溶液中去除一部分水以获得母液并使硫酸钠结晶；(f)吹扫该母液的一部分并且在步骤(a)至(d)的至少一个中再循环未吹扫的母液的一部分，其中吹扫的分离母液与未吹扫的分离母液的重量比为至多0.20t/t。还提供了从该方法获得的硫酸钠颗粒的用途。了从该方法获得的硫酸钠颗粒的用途。了从该方法获得的硫酸钠颗粒的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纯化硫酸钠残留物的方法


[0001]本专利技术涉及一种从硫酸钠残留物中回收硫酸钠的设备，该硫酸钠残留物包含硫酸钠、碳酸钠或碳酸氢钠、和不溶物质。许多方法都生产含有硫氧化物和其他有机物的烟道气。大多数所述烟道气是由含碳产品的燃烧产生的，这些含碳产品如：煤、焦炭、油、或有机材料，如木材或农业废物、纸张废物、城市和工业废物。那些烟道气中的大多数还含有重金属，特别是在高温燃烧(如高于800℃或高于1100℃)下易挥发的重金属。
[0002]特别是包括焦化厂和烧结厂的钢铁工业也生产烟道气，这些烟道气在释放到大气中之前要进行处理，需要酸性气体减排，特别是SOx(如SO2或SO3)减排，而且还需要有机减排(如芳族化合物、不纯苯、二噁英和呋喃)，以及少量HX卤代化合物减排(如HCl、HF、HBr、HI)和NOx减排。这对于减少对附近居住人口健康和自然保护的危害是重要的。
[0003]大多数SOx减排是使用钙碱性化合物(如石灰石或石灰)或使用钠化合物(如氢氧化钠、碳酸氢钠和天然碱)在世界各地进行的。
[0004]钠碱性化合物的用途是快速发展的那些用途之一，因为非常有效。特别地，使用天然碱或碳酸氢钠的干燥吸附剂注入(DSI)是减排酸性气体的令人关注的方式，因为与湿减排方法相比，它在释放到大气中时产生更少的蒸气云和更干燥的气体，并且与钙碱性化合物相比，它产生更少的残留物副产物。
[0005]对于用钠碱性化合物的DSI，天然碱或碳酸氢钠通常在高于100℃的温度下、并且优选在高于140℃的温度下，单独或与共吸附剂如活性炭或褐煤焦炭一起，直接注入烟道气中。在热烟气下，天然碱或碳酸氢钠转化为高特定的多孔碳酸钠颗粒，这些颗粒与酸性气体快速反应。然后在静电过滤器上或优选在袋式过滤器上回收所产生的盐，如硫酸钠(SO2和SO3减排)或氯化钠(HCl减排)，构成硫酸钠残留物。
[0006]然而所述硫酸钠残留物的量现在正在增加(每年数千吨)，并且通常作为废物储存在池中或地下，并且可能泄漏并污染处置场的下层土。
[0007]目前它很少在其他工业用途中被回收和增值。

技术介绍

[0008]US 5135734披露了一种硫酸钠残留物处理方法，其中使硫酸钠与氯化钙反应以产生硫酸钙，该硫酸钙在地下储存在盐腔中，并且共生成氯化钠，该氯化钠可在氨苏打灰工厂中增值以产生碳酸钠。然而硫酸钙的体积量超过硫酸钠残留物的体积，并且因此没有解决与处置和泄漏有关的问题。
[0009]US 6180074披露了一种使用由碳酸氢钠和钠铵化合物制成的钠吸附剂的方法。将来自烟道气减排的硫酸钠残留物溶解，任选用反应物处理以沉淀主流上的重金属，但未提及在回路中积累的其他化合物以及如何减少吹扫体积。此外，一些铵化合物与特定重金属如铜形成络合物，并在所生产的硫酸钠上产生蓝色着色，那么这几乎不被其他工业用户接受。
[0010]因此，仍然需要改进现有技术，以便减少吹扫体积，并且仍然产生良好品质的硫酸
钠晶体，例如可由有要求的工业使用，如洗涤剂工业、染料和纺织工业以及如玻璃工业的其他工业。
[0011]本专利技术的诸位专利技术人已经发现，硫酸钠残留物，特别是用于烟道气SOx减排的那些，可以有效地被加工和纯化，同时最小化吹扫以获得可售的硫酸钠，并最小化待处置的最终废物的量，与现有技术相比，这代表了显著的进步。

技术实现思路

[0012]本专利技术涉及一种硫酸钠回收设备和一种从硫酸钠残留物中回收硫酸钠的方法，所述硫酸盐残留物包含硫酸钠、碳酸钠和/或碳酸氢钠、不溶物质、以及任选地：有机物、亚硫酸钠和/或亚硝酸钠，所述回收设备包括：
[0013](a)溶解器(A)，用于用第一水溶液溶解硫酸钠残留物以获得包含硫酸钠的第一水性悬浮液；
[0014](b)分离装置(B)，如：过滤器、倾析器或离心机，用于从该第一水性悬浮液中通过过滤、倾析或离心来分离不溶物质，以获得：
[0015]‑
分离的不溶物质，和
[0016]‑
第二水溶液；
[0017](c1)酸化反应器(C1)，用于用硫酸将该第二水溶液酸化至pH小于6，以便将溶解的碳酸钠和/或碳酸氢钠的至少一部分或全部转化为硫酸钠；
[0018](c2)任选的氧化反应器(C2)，用于用氧气或空气氧化该第二水溶液；
[0019](c3)碱化反应器(C3)，具有用于碱性固体或碱性溶液如碳酸钠固体或溶液或氢氧化钠固体或溶液的进料入口，用于将离开该酸化反应器(C1)或该任选的氧化反应器(C2)的水溶液碱化至约7或更高的pH；
[0020](d)蒸发器
‑
结晶器(D)，用于从离开该碱化反应器(C3)的碱化的水溶液中去除至少一部分水，并且获得母液并使所述母液内的硫酸钠颗粒结晶；
[0021](e)分离装置(E)，用于从该母液中分离硫酸钠颗粒，并回收硫酸钠颗粒；
[0022](f)该蒸发器
‑
结晶器(D)内或该分离装置(E)内的吹扫工具(F)，用于吹扫该母液的至少一部分；以及
[0023](g)再循环工具(G)，如重力管出口或泵，用于在这些器件(A)至(D)中的至少一个中使未吹扫的母液的至少一部分再循环；
[0024]其特征在于，该吹扫工具(F)提供了至少0.005t/t且至多0.20t/t的吹扫的分离母液与未吹扫的分离母液的吹扫重量比。
[0025]本专利技术的第一个优点是与先前加工此类残留物的技术相比，吹扫减少到1/4至1/10。
[0026]本专利技术的第二个优点是与先前的已知技术相比，待处置的固体(例如在地下矿井中)也减少到1/4至1/10。
[0027]本专利技术的第三个优点是它能够通过处理其中杂质被浓缩的母液而不是在硫酸钠残留物溶解后处理主流来减小装置尺寸。
[0028]本专利技术的第四个优点是它能够生产具有低有机物和重金属含量的高纯度硫酸钠，特别是当硫酸钠残留物是来自钢铁工业、焦炭工业和烧结厂的DSI时，并且特别适合于洗涤
剂行业和纺织工业，同时最小化吹扫体积。
附图说明
[0029]图1示出了根据本专利技术的一个实施例的硫酸钠回收设备的代表性方案。
具体实施方式
[0030]在本说明书中，复数形式和单数形式可互换使用。因此，应理解，复数形式也包括单数形式，并且反之亦然。
[0031]术语“包含(comprising)”包括“主要由
……
组成(consisting essentially of)”和“由
……
组成(consisting of)”。
[0032]符号“wt.％”是指“重量百分比”，并且符号“vol.％”是指“体积百分比”。当vol.％用于气体浓度时，其在本申请中是指干燥气体浓度(因此没有水蒸气含量)。
[0033]术语“ppm”意指按重量计表示的百万分率(例如，1ppm＝1mg/kg)。
[0034]在本说明书中，对于由下限、或上限、或由下限和上限限定的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于纯化硫酸钠残留物的方法，该硫酸钠残留物包含：硫酸钠、碳酸钠和/或碳酸氢钠、和氯化钠、以及任选地不溶物质，所述方法包括：(a)用第一水溶液溶解该残留物以获得第一水性悬浮液，该第一水性悬浮液包含至少5wt％且至多32wt％的硫酸钠；(b)任选地从该第一水性悬浮液中通过过滤、倾析、或离心来分离不溶物质，以获得：
‑
分离的不溶物质，和
‑
第二水溶液；(c1)用硫酸将该第二水溶液酸化至pH小于6，以便将溶解的碳酸钠和/或碳酸氢钠的至少一部分或全部转化为硫酸钠；(c2)任选地用氧气或空气使该第二水溶液充气以将亚硫酸盐转化为硫酸盐；(c3)使用碱或碱性溶液如氢氧化钠或步骤(b)中获得的该第二水溶液的一部分，将步骤(c1)中获得的该酸化的第二水溶液碱化至约7或更高的pH；(d)从来自任何步骤(c1)至(c3)的该第二水溶液中去除至少一部分水以获得母液，并使所述母液内的硫酸钠颗粒结晶；(e)从该母液中分离硫酸钠颗粒；(f)吹扫该母液的至少一部分并在这些步骤(a)至(d)的至少一个中使未吹扫的母液的至少一部分再循环，其特征在于，吹扫的分离母液与未吹扫的分离母液的重量比为至多0.20t/t、优选至多0.10t/t、更优选至多0.05t/t、或至多0.005t/t。2.如权利要求1所述的方法，其中，该硫酸钠残留物包含：
‑
至少70wt％的硫酸钠，
‑
从0.01至30wt％的不溶物质，
‑
从0.01至30wt％的碳酸钠和/或碳酸氢钠，
‑
从0.01至30wt％的氯化钠，按该残留物的总重量表示，并且其中硫酸钠、不溶物质、碳酸钠和/或碳酸氢钠、和氯化钠的总和为至多100wt％。3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤(c1)和(c2)均在同一器件中操作。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该硫酸钠残留物包含来自烟道气SO
x
减排的残留盐，所述烟道气选自：焦化厂、烧结厂、钢铁厂、水泥厂、玻璃厂、炼油厂、石油化工厂、发电厂、石灰窑、废物焚烧炉。5.如前一项权利要求所述的方法，其中，该烟道气来自：焦化厂、或钢铁厂或烧结厂。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该硫酸钠残留物包含从0.05至10wt.％的亚硫酸钠和/或亚硝酸钠，并且其中进行步骤(c2)以便将亚硫酸钠的至少一部分氧化成硫酸钠和/或将亚硝酸钠的至少一部分氧化成硝酸钠。7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在酸化步骤(c1)之后或在用氧气或空气的充气步骤(c2)期间或在步骤(c2)之后，将选自过氧化氢、臭氧和次氯酸钠、或它们的混合物的氧化剂添加到该酸化的第二水溶液中，并且然后在pH为约7或更高的碱化步骤(c3)之后，将该碱化的水溶液过滤以减少用ASTM D1209标准测量的该水溶液的着色。
8.如前一项权利要求所述的方法，其中，在步骤(c1)之后，该酸化的第二水溶液具有至少100的用ASTM D1209标准测量的APHA色度，并且其中在过滤之后，该包含硫酸钠的水溶液具有小于50、优选地小于20的APHA值。9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在再循环至步骤(a)至(d)中的任一个之前，将该未吹扫的分离母液用以下处理的至少一种进行处理：
‑
将溶解的有机物的至少一部分吸附在吸附剂如活性炭上；
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将选自过氧化氢、臭氧、次氯酸钠、或它们的混合物的氧化剂添加到酸性pH为小于6、优选地pH为约3至4的母液中，并且然后用碱性溶液如氢氧化钠或氢氧化钙将获得的母液碱化至约7或更高的pH以获得碱化的母液，并且将该碱化的母液过滤以减少用该水溶液的ASTM D12...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：索尔维公司，
类型：发明
国别省市：