利用硫酸钠和CO2生产碳酸氢铵和纯碱的设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种利用硫酸钠和CO2生产碳酸氢铵和纯碱的设备及方法，属于化工技术领域，涉及碳酸氢铵。包括浓氨水系统、碳酸氢铵系统、纯碱系统、硫酸铵系统；浓氨水系统包括依次连接的废氨水储罐、第一蒸氨塔、冷却器、吸收罐和浓氨水储罐；碳酸氢铵系统包括依次连接的CO2压缩机、过滤器、碳化主塔、碳化副塔、水洗塔、碳铵稠厚器、和碳按母液罐；纯碱系统包括依次连接的粉仓、溶解罐、反应塔、稠厚器、离心机、碳酸氢钠母液储罐；硫酸铵系统包括依次连接的第二蒸氨塔、第一反应釜、第二反应釜、硫酸铵反应釜、母液储罐。本发明专利技术减轻了环境污染，实现资源再生，可联产碳酸氢铵、纯碱和硫酸铵，成本和能耗低，经济效益好。经济效益好。经济效益好。

【技术实现步骤摘要】
利用硫酸钠和CO2生产碳酸氢铵和纯碱的设备及方法


[0001]本专利技术属于化工
，涉及纯碱生产，具体涉及一种利用工业固废硫酸钠和工业废气中CO2生产碳酸氢铵和纯碱的设备和方法。

技术介绍

[0002]目前国内纯碱生产工艺主要有氨碱法、联合碱法和天然碱加工。其中三种方法分别存在以下缺陷：（1）天然碱加工主要是依靠天然碱矿物为原料制取纯碱，虽然天然碱法对环境污染较小，相对成本偏低，但存在地域限制；（2）氨碱法对环境污染较大，且消耗大量的自然资源，原盐的利用率较低，生产的副产品氯化钙利用率较小，大部分作为废渣处理；（3）联碱法较氨碱法污染较小，原盐利用率较高，但是需要与合成氨工业相互匹配，且副产品氯化铵作为肥料使用范围有限。
[0003]现有碳酸氢铵生产工艺主要利用无烟煤经煤气发生炉气化制成半水煤气，煤气经过脱硫，脱碳后合成氨，合成的氨在碳化工段吸收煤气中的二氧化碳，生成碳酸氢铵，但是存在工艺复杂，生产成本高，环境污染严重的问题。
[0004]焦化、冶金、发电厂、石灰窑等工业炉窑烟道气中排放的大量二氧化碳是导致全球变暖的元凶之一。如何实现CO2综合利用，将其转化成化工基础产品纯碱，是化工领域目前研究的热点。
[0005]为了解决现有技术存在的上述缺陷，本专利技术研发了一种利用工业固废硫酸钠/元明粉；焦化、冶金、发电厂、石灰窑等工业炉窑高浓度CO2；化工副产的氨水为原料，联产制备碳酸氢铵、碳酸钠和硫酸铵的工艺。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种利用工业固废硫酸钠和工业废气中CO2生产碳酸氢铵和纯碱的设备和方法，同时联产硫酸铵，以达到减少CO2排放，降低生产成本，解决固废排放造成的环境污染问题。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种利用硫酸钠和CO2生产碳酸氢铵和纯碱的设备，包括浓氨水系统、碳酸氢铵系统、纯碱系统、硫酸铵系统；所述的浓氨水系统包括依次连接的废氨水储罐、第一蒸氨塔、冷却器、吸收罐和浓氨水储罐；所述的碳酸氢铵系统包括依次连接的CO2压缩机、过滤器、碳化主塔、碳化副塔、水洗塔、碳铵稠厚器、和碳铵母液罐；所述的纯碱系统包括依次连接的粉仓、溶解罐、反应塔、碳酸氢钠稠厚器、离心机、碳酸氢钠母液储罐；所述的硫酸铵系统包括依次连接的第二蒸氨塔、第一反应釜、第二反应釜、硫酸铵反应釜、母液储罐；
所述的碳铵母液罐与浓氨水系统的吸收罐连接，碳化副塔与浓氨水储罐连接，所述的稠厚器的通过管路依次与煅烧炉、废氨水储罐和碳化主塔连接，碳酸氢钠母液储罐通过管路与第二蒸氨塔连接。
[0008]进一步地，所述的浓氨水系统的吸收罐配套有射流器。
[0009]所述的硫酸铵系统的第一反应釜的底部依次连接第一离心机和第一母液罐，第一母液罐与第二反应釜连接，所述第二反应釜底部依次连接第二离心机和第二母液罐，所述的第二母液罐与硫酸铵反应釜连接。
[0010]所述的碳酸氢钠稠厚器的上部通过溢流管与碳酸氢钠母液储罐连接。
[0011]更进一步地，本专利技术还公开了利用所述的设备生产碳酸氢铵和纯碱的方法，具体为：（1）工业废气CO2经压缩、过滤脱水进入碳化主塔，与塔内的预碳化液反应生成碳酸氢铵，烟气中未被吸收的气体进入碳化副塔，与浓氨水储罐送来的浓氨水溶液反应，对浓氨水溶液进行预碳化，反应后的尾气进入水洗塔吸收烟气带出的的氨，碳化副塔内的溶液导入碳化主塔继续进行反应，碳化主塔排出的碳酸氢铵浆液送至碳铵稠厚器中，上层浆液溢流至碳铵母液储罐，下层碳酸氢铵浆液送入纯碱制备系统的反应塔；（2）蒸氨塔将废氨水提浓至≥85%，氨气冷却后被浓氨水吸收罐配套的射流器吸收，浓氨水吸收罐的补充液是碳酸氢铵离心后产生的母液，制成浓氨水；（3）将硫酸钠饱和液送入反应塔，与碳酸氢铵浆液在35
‑
40℃反应，生成碳酸氢钠浆液，在碳酸氢钠稠厚器内进行晶体长大和晶体沉淀，溢流出的上清液存于碳酸氢钠母液储罐，下层浆液经离心后得到碳酸氢钠固体，煅烧后得到纯碱，煅烧生成的气体送入碳化主塔进行碳酸氢铵的生成；（4）碳酸氢钠母液从第二蒸氨塔的上部进入塔内，再经再沸器加热后，返回塔内，蒸发的得到含NH3和CO2的混合气，蒸氨后的清液通过反应釜，经精制离心后得到硫酸铵。
[0012]所述的碳铵稠厚器将碳化主塔产生的碳酸氢铵浆液浓缩至含固量50%以上，再经输送泵将浆液送至纯碱系统的反应塔内。
[0013]步骤（3）中当碳酸氢钠稠厚器含固量达到50%时，开启碳酸氢钠离心机，离心分离得到碳酸氢钠固体。
[0014]步骤（4）中所述混合气中NH3被浓氨水吸收罐射流器产生负压吸收，用于制备浓氨水，未被吸收的CO2气体，送入碳化主塔4进行碳酸氢铵生成。
[0015]步骤（4）所述的硫酸铵的农业级氮含量在20%以上。
[0016]所述的纯碱的年产纯碱5万吨以下。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：（1）将工业固废硫酸钠或者元明粉、二氧化碳和化工剩余氨水变废为宝，同时减轻了环境污染，实现资源再生；（2）可以同时联产农用级碳酸氢铵、工业级纯碱和农用级硫酸铵，成本和能耗低，经济效益好。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的结构示意图；
图中：1
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第一压缩机；2
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过滤器；3
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CO2缓冲罐；4
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碳化主塔；5
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碳化副塔；6
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水洗塔；7
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预碳化液输送泵；8
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碳铵稠厚器；9
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碳铵浆液输送泵；10
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碳铵母液罐；11
‑
浓氨水储罐；12
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碳铵母液输送泵；13
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浓氨水输送泵；14
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浓氨水吸收罐循环泵；15
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浓氨水吸收罐；16
‑
射流器；17
‑
冷却器；18
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第二CO2压缩机；19
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第一蒸氨塔；20
‑
废氨水输送泵；21
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废氨水储罐；22
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第三CO2压缩机；23
‑
硫酸钠粉仓；24
‑
硫酸钠溶解罐；25
‑
硫酸钠母液输送泵；26
‑
反应塔；27
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碳酸氢钠浆液输送泵；28
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碳酸氢钠稠厚器；29
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碳酸氢钠离心机；30
‑
煅烧炉；31
‑
碳酸氢钠母液储罐；32
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碳酸氢钠母液输送泵；33
‑
再沸器；34
‑
循环液输送泵；35
‑
第二蒸氨塔；36
‑
清液输送泵；37
‑
第一反应釜；38
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第二反应釜；39
‑
硫酸铵反应釜；40
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用硫酸钠和CO2生产碳酸氢铵和纯碱的设备，其特征在于，包括浓氨水系统、碳酸氢铵系统、纯碱系统、硫酸铵系统；所述的浓氨水系统包括依次连接的废氨水储罐、第一蒸氨塔、冷却器、吸收罐和浓氨水储罐；所述的碳酸氢铵系统包括依次连接的CO2压缩机、过滤器、碳化主塔、碳化副塔、水洗塔、碳铵稠厚器、和碳铵母液罐；所述的纯碱系统包括依次连接的粉仓、溶解罐、反应塔、碳酸氢钠稠厚器、离心机、碳酸氢钠母液储罐；所述的硫酸铵系统包括依次连接的第二蒸氨塔、第一反应釜、第二反应釜、硫酸铵反应釜、母液储罐；所述的碳铵母液罐与浓氨水系统的吸收罐连接，碳化副塔与浓氨水储罐连接，所述的稠厚器的通过管路依次与煅烧炉、废氨水储罐和碳化主塔连接，碳酸氢钠母液储罐通过管路与第二蒸氨塔连接。2.根据权利要求1所述的利用硫酸钠和CO2生产碳酸氢铵和纯碱的设备，其特征在于，所述的浓氨水系统的吸收罐配套有射流器。3.根据权利要求1所述的利用硫酸钠和CO2生产碳酸氢铵和纯碱的设备，其特征在于，所述的硫酸铵系统的第一反应釜的底部依次连接第一离心机和第一母液罐，第一母液罐与第二反应釜连接，所述第二反应釜底部依次连接第二离心机和第二母液罐，所述的第二母液罐与硫酸铵反应釜连接。4.根据权利要求1所述的利用硫酸钠和CO2生产碳酸氢铵和纯碱的设备，其特征在于，所述的碳酸氢钠稠厚器的上部通过溢流管与碳酸氢钠母液储罐连接。5.利用权利要求1所述的设备生产碳酸氢铵和纯碱的方法，具体为：（1）工业废气CO2经压缩、过滤脱水进入碳化主塔，与塔内的预碳化液反应生成碳酸氢铵，烟气中未被吸收的气体进入碳化副塔，与浓氨水储罐送来的浓氨水溶液反应，对浓氨水溶液进行预碳化，反应后的尾气进入水洗塔吸收烟气带出的的氨，碳化副塔内的溶液导...

【专利技术属性】
技术研发人员：周春松，李九林，李彩慧，王建荣，何海平，
申请(专利权)人：山西长林能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：