一种单釜实现连续碳化制备红矾钠的方法技术

本发明专利技术涉及一种单釜实现连续碳化制备红矾钠的方法。所述方法为将预碳化除杂后的铬酸钠中性液送入带有多级梯度挡板的带压反应釜内，进行连续多级碳化后，将固液分离后的液相经冷却结晶，得到红矾钠产品。本发明专利技术提供了一种新型的制备红矾钠的方法。本发明专利技术与以往的红矾钠制备方法相比，反应物料通过釜式反应器实现多级连续碳化，工艺流程缩短，碳化率也得到了较大的提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于红矾钠的制备
，具体地说，涉及一种利用单釜实现连续碳化从而制备得到红矾钠产品的方法。
技术介绍
铬盐是一种重要战略资源，广泛用于电镀，涂料，木材防腐等领域。其中，重铬酸钠作为铬盐的母系产品，7(T85%用于制造其他铬盐产品。红矾钠，即重铬酸钠二水合物或二水合重铬酸钠，外观为橙红色单斜棱锥状或细 针状结晶。用途如下用于制造铬盐、颜料、染料、香料、医药，也用于鞣革、电镀等工业。供鞣革、电镀、制铬颜料、制火柴，并用作酶染剂、氧化剂等。用于制造铬酸酐、重铬酸钾、碱式硫酸铬、铬黄，木质素磺酸盐等。用作鞣革剂，制造苯胺染料染色时的氧化剂，硫化还原染料染色时的后处理剂，酸性媒介染料染色时的媒染剂。医药工业中，用于生产胺苯砜、苯佐卡因、叶酸、雷佛奴尔等。还用于镀锌后钝化处理和金属表面处理，生产碱性湖蓝染料，糖精，合成樟脑，合成纤维，合成香料。由铬酸钠生产红矾钠的制备方法主要有硫酸法、硫酸氢钠法、碳铵法、碳化法及电解法等。目前，我国和大多数的国家采用的方法是硫酸法，但其缺点明显每生产一吨红矾钠就会产生0. 7 0. 9吨的含0. 1%的六价铬的明矾；产品中氯化物含量较高，且成品表面酸度较高，导致晶体吸潮性大及易结块；设备腐蚀明显。目前由于清洁生产技术的大力开发，电解法和碳化法成为国内外技术开发的主攻方向。CN 102190330A公开了一种红矾钠的四效蒸发工艺，属于无机盐工业生产领域；原料液首先进入III效蒸发器，然后依次进入II效一I效一IV效，在各效蒸发器内进行强制循环蒸发，多次蒸发后出浓母液，所述各效蒸发器的进料采取切线进料方式；蒸汽流程为I效一II效一III效一IV效，其中I效使用新鲜蒸汽外，其余各效均采用前一效产生的二次蒸汽作为热源；I效、II效、III效和IV效中产生的芒硝晶体通过设置在蒸发器内的盐腿收集。CN 101693556A提供了一种红矾钠的制备方法，即碳化法生产红矾钠，该方法是在加压下用二氧化碳使铬酸钠转变成重铬酸钠，通过连续3塔以上串联反应，将除杂后的铬酸钠中性液送入碳化塔，通过不同梯度参数控制(碳化液的浓度、温度、二氧化碳的分压以及碳化时间等)、连续碳化、带压分离得到碳化液，浓缩、过滤，再经蒸发结晶、离心脱水得到红矾钠成品。但是该专利技术由于采用多级碳化塔，使得流程复杂，并且碳化率也不高。相比于US Pat. NO. 5273735以及CN 101693556A，本专利技术提供了一种在单釜内实现连续碳化的方法，其流程短且碳化率能够达到96%以上。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供。该方法是在加压下用二氧化碳使铬酸钠转变成红矾钠，将铬酸钠中性液放入带有多级梯度挡板的带压反应釜中，通过不同梯度参数控制(如碳化液浓度、温度、二氧化碳分压、搅拌转速以及碳化时间)、单釜连续碳化、带压分离得到碳化液，再经冷却结晶得到红矾钠产品。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案，将预碳化除杂后的铬酸钠中性液送入带有多级梯度挡板的带压反应釜内，进行连续多级碳化后，将固液分离后的液相经冷却结晶，得到红矾钠产品。本专利技术所述的预碳化除杂可使用CN 101693555A中公开的方法红矾钠生产过程中，铬铁矿经过制粉、配料、焙烧，得到碱性液，碱性液中含有大量杂质。通过加压预碳化调节碱性液的PH，同时加入含镁化合物，在搅拌条件下，控制在合适温度范围内反应，形成钒酸镁沉淀，过滤沉淀除去碱性液中的钒；再继续加压碳化调节PH，在搅拌和控制合适温度情况下进行反应，得到钙、镁、铁、铝、硅等杂质的沉淀，过滤沉淀，即去除钙、镁、铁、铝、硅等杂质。净化后铬酸钠中性液中杂质钒、钙、镁、铁、铝、硅等均在5ppm以下。 本专利技术所述多级梯度挡板数为2 20块，例如3 18块，7 13块，l(Tl2块，11块等，进一步优选3 15块，最优选8块。本专利技术所述的带有多级梯度挡板的带压反应釜可以选择市场上的现有设备，也可由本领域技术人员根据实际情况和经验进行设计，均可实现本专利技术目的。其中的挡板数可由本领域技术人员根据铬酸钠溶液的浓度、制备要求等进行选择。例如，本专利技术所述的带有多级梯度挡板的带压反应釜可采用以下设计采用卧式的带有多级梯度挡板的带压反应釜，能够承受最高压力5MPa，预热后的预碳化料液连续进入反应釜，并且通过多级梯度反应后，在反应釜尾部连续出料。本专利技术可以将所述铬酸钠中性液在进入反应釜前进行预热，通过预热减少物料在反应釜内停留时间，并且以加快反应速度，在较短的时间内完成反应进度。本专利技术所述铬酸钠中性液的浓度以Na2Cr2O7 2H20计为500 1300g/L，例如502 1280g/L，700 1100g/L，825 960g/L，900g/L 等，进一步优选 60(Tl000g/L，最优选750g/L。当铬酸钠中性液的浓度处于50(Tl300g/L范围内均可通过本专利技术方法制备红矾钠。根据碳化要求，所述反应釜内的碳化温度控制在2(T100 V，例如20. 5^98 V，36^850C，5(T68°C等，进一步优选2(T80°C，最优选2(T40°C。高浓度碳化液碳化要求釜内温度在40°C以下，低浓度碳化液可适当提高温度。本专利技术所述反应釜内的搅拌速度控制在20(Tl500r/min，例如202 1485r/min，400 1200r/min, 630 1000r/min, 800 920r/min 等，进一步优选 450 1000r/min。高浓碳化液搅拌速度大，低浓度碳化液搅拌速度小。反应釜内的碳化时间为I 24h，例如I. 2 23. 5h，3 20h，8 15h，12h等，进一步优选5 15h,最优选10h。低浓度碳化液碳化时间较短,高浓度碳化液碳化时间较长。本专利技术所述固液分离方式为带压分离除杂。带压分离可以采用板框、隔膜压滤机，厢式压滤机等，进一步优选板框压滤。其他能够实现固液分离且不改变物质的固有性质的方式均可用于本专利技术。本专利技术反应釜中通入二氧化碳的浓度为20 95%，例如20. 3 94%，34 80%，50 60%等，进一步优选45 93%，最优选90%。进一步地，反应釜内的压力为0. 015 I. 8MPa，例如0. 016 I. 75MPa，0. 03 I. 5MPa,0. 2 I. IMPa, 0. 8 I. OMPa等，进一步优选0. 05 I. 4MPa，最优选I. 2MPa。为保证碳化液顺利出釜，反应釜尾部可采取常压甚至负压处理。，具体按以下步骤进行I)将铬酸钠溶液进行预碳化除杂，得到铬酸钠中性液；2)将得到的铬酸钠中性液进行预热；3)将预热后的中性液放入带有多级梯度挡板的带压反应釜内； 4)根据碳化要求，将釜内温度控制在2(T80°C ;碳化压力为0. 015^1. 8MPa，通入二氧化碳浓度为20 95% ;各级挡板间转速控制在200 1500r/min ;碳化时间为I 24h ；5)通过压力差将反应后的料液压出反应釜；6)将碳化液通过板框过滤实现固液分离，将液相通过冷却蒸发结晶，离心脱水得到红矾钠产品。本专利技术所述的碳化法生产技术，以二氧化碳代替硫酸酸化。该技术中，二氧化碳通过加压的方式将其溶入溶液中，并通过电离产生氢离子，使反应平衡向右移动生产红矾钠。化学反应式如下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单釜实现连续碳化制备红矾钠的方法，其特征在于，将预碳化除杂后的铬酸钠中性液送入带有多级梯度挡板的带压反应釜内，进行连续多级碳化后，将固液分离后的液相经冷却结晶，得到红矾钠产品。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述多级梯度挡板数为2 20块，进一步优选:T15块，最优选8块。3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，将所述铬酸钠中性液在进入反应釜前进行预热。4.根据权利要求I- 3之一所述的方法，其特征在于，所述铬酸钠中性液的浓度以Na2Cr2O7 2H20 计为 500 1300g/L，进一步优选 60(Tl000g/L，最优选 750g/L。5.根据权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述反应釜内的碳化温度控制在20 100°C，进一步优选 2(T80°C，最优选 2(T40°C。6.根据权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，所述反应釜内的搅拌速度控制在200 1500r/min,进一步优选 450 1000r/min。7.根据权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，反应釜内的碳化时间为f24h，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲景奎，周恩年，余志辉，齐涛，范静斐，魏广叶，郭强，宋静，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：