CN101955206B - 用尿素法生产氰酸钠所得废物制备七水碳酸钠和硫酸铵的方法 - Google Patents

用尿素法生产氰酸钠所得废物制备七水碳酸钠和硫酸铵的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用尿素法生产氰酸钠所得废物制备七水碳酸钠和硫酸铵的方法，该方法将尿素法制氰酸钠工艺和氨碱法制纯碱工艺联合起来，将尿素法制氰酸钠所得废物作为氨碱法制纯碱所述原料，同时配合利用廉价的工业原料硫酸钠来生产七水碳酸钠和并联产硫酸铵，充分发挥了尿素法制氰酸钠所得废物的潜在价值，减少环境污染，增加企业的经济效益。

Description

用尿素法生产氰酸钠所得废物制备七水碳酸钠和硫酸铵的方法
技术领域
本发明涉及工业废气的治理和利用领域，具体地，涉及用尿素法生产氰酸钠所得废物制备七水碳酸钠和硫酸铵的方法。
背景技术
氰酸钠(sodium cyanate，或cyanic acid sodium salt)，氰酸钠在钢加工过程中可用作淬水剂。在生产除草剂、杀菌剂、杀虫剂时，用于代替光气合成各种类型的异氰酸酯，以生产氨基甲酸酯类或取代脲类农药。作为医药中间体，可生产治疗帕金森症(parkinson’s disease)、糖尿病(diabetes)和癫痫症(epilepsy)等疾病的药物。氰酸钠也可用作染料中间体，在生产丙烯酸聚合物时用作催化剂，以保持纤维的洁白度。氰酸钠还可用作感光引发剂。
氰酸钠的合成方法广泛采用的为尿素法，即就是尿素和无水碳酸钠熔融反应，生成氰酸钠和氨气、二氧化碳和水，其化学反应方程式为：
2(NH2)2CO+Na2CO3→2NaOCN+2NH3↑+H2O+CO2↑
该方法在合成氰酸钠的同时也生成了氨气、二氧化碳气体和水这三种产物，这三种产物直接销售，价格较低，用途很小，且常常不能及时销售而发生溢槽，泄露等情况。另一方面氨气和二氧化碳的大量排放，无疑会污染环境，降低人们的生活质量，已为国家明令禁止。为此，氰酸钠厂家也积极探索，寻求合理利用尿素法生产氰酸钠所产生的工业副产物的方法。
申请号为200610069084.X的中国专利公开了一种利用氨气、二氧化碳、水的液体混合物生产复合(混)肥工艺利用氨气、二氧化碳、水的液体混合物生产复合(混)肥工艺，该工艺利用三聚氰胺装置、液尿装置或其他装置的氨气、二氧化碳、水的液体混合物，该液体混合物通过泵压入复合肥车间作为复合(混)肥的原料经混配、中和及氨化造粒，制成高效复合(混)肥。本工艺的优点提高了氨气、二氧化碳、水的液体混合物的产品附加值，解决了以前氨气、二氧化碳、水的液体混合物销路不畅，污染环境的问题。
显然，尿素法生产氰酸钠所产生的工业副产物也可通过专利200610069084.X所公开的工艺方法得到合理利用，然而，该专利方法本身却是一个对设备要求极高，操作极为繁琐的方法，产生的经济价值也很低。尤其，复合(混)肥的生产对季节时令的依赖很强，并不利于将氨气、二氧化碳、水的混合物及时利用和转化。
因此，氰酸钠厂家亟待寻求新的工艺，及时利用和转化工业副产物，增加企业的经济效益。
另一方面，碳酸钠，俗名纯碱，又称苏打、碱灰，一种重要的化工基本原料。它可用于制造玻璃，如平板玻璃、瓶玻璃、光学玻璃和高级器皿；还可利用脂肪酸与纯碱的反应制肥皂；在硬水的软化、石油和油类的精制、冶金工业中脱除硫和磷、选矿、以及铜、铅、镍、锡、铀、铝等金属的制备、化学工业中制取钠盐、金属碳酸盐、漂白剂、填料、洗涤剂、催化剂及染料等均要用到它，在陶瓷工业中制取耐火材料和釉也要用到纯碱。
2007年我国纯碱产量就达到1771.8万吨，其中纯碱出口170.6万吨，表观消费量1605.2万吨。近两年国内化工行业、冶金行业、电子工业、建材行业、装饰行业等快速发展，对纯碱需求十分旺盛，使得中国纯碱产销量呈现连续、稳定的增长。2009年，我国纯碱产能已达2400万吨，产量预计超过1900万吨，国内纯碱需求量预计1700万吨，出口量200多万吨。美好的市场前景刺激生产者寻求低耗高产的生产方法，以获得更高的利润。
目前，工业上生产纯碱的方法主要是氨碱法和侯氏制碱法，其中氨碱法以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱，先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水，再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液，将碳酸氢钠沉淀经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体，再加热煅烧制得纯碱产品。其化学反应原理是：
NaCl+NH3+H2O+CO2＝NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3＝Na2CO3+H2O+CO2↑
该方法的缺陷之一是两种原料的成分都只利用了一半，即食盐成分里的钠离子(Na+)和石灰石成分里的碳酸根离子(CO32-)结合成了碳酸钠，可是食盐的另一成分氯离子(Cl-)和石灰石的另一成分钙离子(Ca2+)却结合成了没有多大用途的氯化钙(CaCl2)，因此如何处理氯化钙成为一个很大的负担。该方法的缺陷之二是原料食盐的利用率只有72％～74％，其余的食盐都随着氯化钙溶液作为废液被抛弃了，这是一个很大的损失。
因此，采用氨碱法制纯碱的企业也希望寻求新更更廉价方便的原料和工艺制备纯碱。
发明内容
为了解决上述问题，本申请人通过多年的探索和实践，提供了一种用尿素法生产氰酸钠所得废物制备七水碳酸钠和硫酸铵的方法，该方法将尿素法制氰酸钠工艺和氨碱法制纯碱工艺联合起来，将尿素法制氰酸钠所得废物作为氨碱法制纯碱所述原料，同时配合利用廉价的工业原料硫酸钠来生产七水碳酸钠和并联产硫酸铵，充分发挥了尿素法制氰酸钠所得废物的潜在价值，减少环境污染，增加企业的经济效益。
本发明的技术方案如下：一种用尿素法生产氰酸钠所得废物制备七水碳酸钠和硫酸铵的方法，包括如下步骤：
A：将工业硫酸钠送到碳化塔(1)中，按照硫酸钠、氨气、二氧化碳的质量之比为1∶0.04～0.44∶0.11～0.51向碳化塔(1)中通入氨气和二氧化碳，进行碳化反应；
B：将步骤A所得反应产物经抽滤泵(2)抽滤得到澄清的滤液和黑色杂质的滤饼；
C：将步骤B所得的澄清的滤液送入减压蒸馏器(3)中，按照碳酸钠和硫酸铵的凝固点进行分级蒸馏并在冷却塔(4)中冷却，从而分别得到十水碳酸钠晶体和硫酸铵晶体；
D：将步骤C所得的硫酸铵晶体经粉碎机(5)粉碎，包装成为硫酸铵产品(6)；
E：将步骤C所得的十水碳酸钠晶体继续蒸发浓缩得到七水碳酸钠，投入高位加热溶解槽(7)重新溶解于水溶液，使七水碳酸钠在水溶液中达到过饱和状态，利用气流干燥设备(8)进行喷淋干燥，得到七水碳酸钠粉体产品(9)。
本发明所述用尿素法生产氰酸钠所得废物制备七水碳酸钠和硫酸铵的方法，其化学反应方程式为：
Na2SO4+2NH3+CO2+H2O＝＝＝＝＝Na2CO3+(NH4)2SO4
Na2CO3+7H2O＝＝＝＝＝Na2CO3·7H2O
本发明的有益效果是：本发明所述用尿素法生产氰酸钠所得废物制备七水碳酸钠和硫酸铵的方法，该方法将尿素法制氰酸钠工艺和氨碱法制纯碱工艺联合起来，将尿素法制氰酸钠所得废物作为氨碱法制纯碱所述原料，同时配合利用廉价的工业原料硫酸钠来生产七水碳酸钠和并联产硫酸铵，充分发挥了尿素法制氰酸钠所得废物的潜在价值，减少环境污染，增加企业的经济效益，为纯碱的制备提供了一种新的方法。
附图说明
图1为本发明所述用所述用尿素法生产氰酸钠所得废物制备七水碳酸钠和硫酸铵的方法，其中：
(1)--碳化塔，(2)--抽滤泵，(3)--减压蒸馏器，
(4)--冷却塔，(5)--粉碎机，(6)--硫酸铵产品，
(7)--高位加热溶解槽，(8)--气流干燥设备，
(9)--七水碳酸钠粉体产品。
具体实施方式
以下将结合具体实施例，进一步说明本发明用尿素法生产氰酸钠所得废物制备七水碳酸钠和硫酸铵的方法。
实施例1：
一种用尿素法生产氰酸钠所得废物制备七水碳酸钠和硫酸铵的方法，包括如下步骤：
A：将500kg工业硫酸钠送到碳化塔(1)中，按照硫酸钠、氨气、二氧化碳的质量之比为1∶0.04∶0.11向碳化塔(1)中通入氨气和二氧化碳，进行碳化反应；
B：将步骤A所得反应产物经抽滤泵(2)抽滤得到澄清的滤液和黑色杂质的滤饼；
C：将步骤B所得的澄清的滤液送入减压蒸馏器(3)中，按照碳酸钠和硫酸铵的凝固点进行分级蒸馏并在冷却塔(4)中冷却，从而分别得到十水碳酸钠晶体和硫酸铵晶体；
D：将步骤C所得的硫酸铵晶体经粉碎机(5)粉碎，包装成为硫酸铵产品(6)；
E：将步骤C所得的十水碳酸钠晶体继续蒸发浓缩得到七水碳酸钠，投入高位加热溶解槽(7)重新溶解于水溶液，使七水碳酸钠在水溶液中达到过饱和状态，利用气流干燥设备(8)进行喷淋干燥，得到七水碳酸钠粉体产品(9)。
实施例2：
一种用尿素法生产氰酸钠所得废物制备七水碳酸钠和硫酸铵的方法，包括如下步骤：
A：将200kg工业硫酸钠送到碳化塔(1)中，按照硫酸钠、氨气、二氧化碳的质量之比为1∶0.24∶0.31向碳化塔(1)中通入氨气和二氧化碳，进行碳化反应；
B：将步骤A所得反应产物经抽滤泵(2)抽滤得到澄清的滤液和黑色杂质的滤饼；
C：将步骤B所得的澄清的滤液送入减压蒸馏器(3)中，按照碳酸钠和硫酸铵的凝固点进行分级蒸馏并在冷却塔(4)中冷却，从而分别得到十水碳酸钠晶体和硫酸铵晶体；
D：将步骤C所得的硫酸铵晶体经粉碎机(5)粉碎，包装成为硫酸铵产品(6)；
E：将步骤C所得的十水碳酸钠晶体继续蒸发浓缩得到七水碳酸钠，投入高位加热溶解槽(7)重新溶解于水溶液，使七水碳酸钠在水溶液中达到过饱和状态，利用气流干燥设备(8)进行喷淋干燥，得到七水碳酸钠粉体产品(9)。
实施例3：
一种用尿素法生产氰酸钠所得废物制备七水碳酸钠和硫酸铵的方法，包括如下步骤：
A：将300kg工业硫酸钠送到碳化塔(1)中，按照硫酸钠、氨气、二氧化碳的质量之比为1∶0.44∶0.51向碳化塔(1)中通入氨气和二氧化碳，进行碳化反应；
B：将步骤A所得反应产物经抽滤泵(2)抽滤得到澄清的滤液和黑色杂质的滤饼；
C：将步骤B所得的澄清的滤液送入减压蒸馏器(3)中，按照碳酸钠和硫酸铵的凝固点进行分级蒸馏并在冷却塔(4)中冷却，从而分别得到十水碳酸钠晶体和硫酸铵晶体；
D：将步骤C所得的硫酸铵晶体经粉碎机(5)粉碎，包装成为硫酸铵产品(6)；
E：将步骤C所得的十水碳酸钠晶体继续蒸发浓缩得到七水碳酸钠，投入高位加热溶解槽(7)重新溶解于水溶液，使七水碳酸钠在水溶液中达到过饱和状态，利用气流干燥设备(8)进行喷淋干燥，得到七水碳酸钠粉体产品(9)。
上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述的特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (1)

1.一种用尿素法生产氰酸钠所得废物制备七水碳酸钠和硫酸铵的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A：将工业硫酸钠送到碳化塔(1)中，按照硫酸钠、氨气、二氧化碳的质量之比为1∶0.04～0.44∶0.11～0.51向碳化塔(1)中通入氨气和二氧化碳，进行碳化反应；
B：将步骤A所得反应产物经抽滤泵(2)抽滤得到澄清的滤液和黑色杂质的滤饼；
C：将步骤B所得的澄清的滤液送入减压蒸馏器(3)中，按照碳酸钠和硫酸铵的凝固点进行分级蒸馏并在冷却塔(4)中冷却，从而分别得到十水碳酸钠晶体和硫酸铵晶体；
D：将步骤C所得的硫酸铵晶体经粉碎机(5)粉碎，包装成为硫酸铵产品(6)；
E：将步骤C所得的十水碳酸钠晶体继续蒸发浓缩得到七水碳酸钠，投入高位加热溶解槽(7)重新溶解于水溶液，使七水碳酸钠在水溶液中达到过饱和状态，利用气流干燥设备(8)进行喷淋干燥，得到七水碳酸钠粉体产品(9)。
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