CN101962201A - 用尿素法生产氰酸钠所得废物制备碳酸钾和硫酸铵的方法 - Google Patents

用尿素法生产氰酸钠所得废物制备碳酸钾和硫酸铵的方法 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碳酸钾和硫酸铵的方法，该方法将尿素法制氰酸钠所得废物氨气，二氧化碳和水作为生产碳酸钾的原料，同时配合利用廉价的工业原料硫酸钾在碳化塔中生产三水碳酸钾和硫酸铵，三水碳酸钾经蒸发浓缩和冷却，制备得碳酸钾。该方法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碳酸钾和硫酸铵的方法
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碳酸钾和硫酸铵的方法。
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，碳酸钾是重要的基本无机化工、医药、轻工原料之一，主要用于制造钾玻璃、钾肥皂和其他无机化学品，以及用于脱除工业气体中的硫化氢和二氧化碳，也用于电焊条、油墨制造、印染工业等方面。随着高新技术的不断开发，碳酸钾在洗涤助剂和味精、食品等领域的应用也日趋扩大。
碳酸钾生产有草木灰法、吕布兰法、电解法和离子交换法。草木灰法是最古老的方法，即从各种植物壳(如棉籽壳、茶子壳、桐子壳、葵花子壳)烧成的草木灰中提取。草木灰中含有碳酸钾、硫酸钾、氯化钾等可溶性盐，用沉淀、过滤的方法可加以分离。此法由于产品质量低、不经济，且受原料来源限制而很少采用。吕布兰法是将硫酸钾与煤粉、石灰混合，还原焙烧，得黑灰(含碳酸钾、硫化钙等烧成物)，经浸取、过滤、蒸发、碳化，得碳酸氢钾，再经过滤、煅烧得产品。此法由于工艺流程长等原因已被其他方法所取代。电解法是将氯化钾电解后得到的氢氧化钾溶液，在碳化塔中以二氧化碳碳化。经多效蒸发器蒸发、过滤得碳酸氢钾，再经煅烧制得产品。此法因原料易得、钾利用率高、无三废产生而得到广泛应用，但耗电较多。离子交换法是用阳离子交换树脂与氯化钾交换。再用碳酸氢铵洗脱成碳酸氢钾稀溶液，经多效蒸发、碳化、结晶、分离、煅烧得产品。此法产品质量好，工艺流程短、适用于小规模生产。
因此，采用碳酸钾生产厂家亟待寻求更新更廉价方便的原料和工艺大规模制备纯碱。
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碳酸钾和硫酸铵的方法，该方法将尿素法制氰酸钠所得废物作为生产碳酸钾的原料，同时配合利用廉价的工业原料硫酸钾来生产碳酸钾和并联产硫酸铵，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碳酸钾和硫酸铵的方法，包括如下步骤：
A：将工业硫酸钾溶解于水，配成硫酸钾水溶液，并送到碳化塔(1)中，按照硫酸钾、氨气、二氧化碳的质量之比为1∶0.01～0.41∶0.07～0.47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，按照碳酸钾和硫酸铵的凝固点进行分级蒸馏并在冷却塔(4)中冷却，从而分别得到三水碳酸钾晶体和硫酸铵晶体；
D：将步骤C所得的硫酸铵晶体经第一粉碎机(5)粉碎，包装成为硫酸铵产品(6)；
E：将步骤C所得的三水碳酸钾晶体在蒸发浓缩机(7)中继续蒸浓成碳酸钾，碳酸钾冷却后，经第二粉碎机(8)粉碎，包装得到碳酸钾产品(9)。
本发明所述用尿素法生产氰酸钠所得废物制备碳酸钾和硫酸铵的方法，其化学反应方程式为：
K2SO4+2NH3+CO2+3H2O＝＝＝＝＝K2CO3·3H2O+(NH4)2SO4
K2CO3·3H2O＝＝＝＝＝K2CO3+3H2O
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碳酸钾和硫酸铵的方法，该方法将尿素法制氰酸钠所得废物作为生产碳酸钾的原料，同时配合利用廉价的工业原料硫酸钾来生产碳酸钾和并联产硫酸铵，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，为碳酸钾的制备提供了一种新的方法。
附图说明
图1为本发明所述用尿素法生产氰酸钠所得废物制备碳酸钾和硫酸铵的方法的工艺流程图，其中：
(1)——碳化塔，(2)——抽滤泵，(3)——减压蒸馏器，
(4)——冷却塔，(5)——第一粉碎机，(6)——硫酸铵产品，
(7)——蒸发浓缩机，(8)——第二粉碎机，
(9)——碳酸钾产品。
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用尿素法生产氰酸钠所得废物制备碳酸钾和硫酸铵的方法。
实施例1：
一种用尿素法生产氰酸钠所得废物制备碳酸钾和硫酸铵的方法，包括如下步骤：
A：将工业硫酸钾200kg溶解于水，配成硫酸钾水溶液，并送到碳化塔(1)中，按照硫酸钾、氨气、二氧化碳的质量之比为1∶0.02∶0.07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，按照碳酸钾和硫酸铵的凝固点进行分级蒸馏并在冷却塔(4)中冷却，从而分别得到三水碳酸钾晶体和硫酸铵晶体；
D：将步骤C所得的硫酸铵晶体经第一粉碎机(5)粉碎，包装成为硫酸铵产品(6)；
E：将步骤C所得的三水碳酸钾晶体在蒸发浓缩机(7)中继续蒸浓成碳酸钾，碳酸钾冷却后，经第二粉碎机(8)粉碎，包装得到碳酸钾产品(9)。
实施例2：
一种用尿素法生产氰酸钠所得废物制备碳酸钾和硫酸铵的方法，包括如下步骤：
A：将工业硫酸钾溶解于水，配成硫酸钾水溶液，并送到碳化塔(1)中，按照硫酸钾、氨气、二氧化碳的质量之比为1∶0.21∶0.27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，按照碳酸钾和硫酸铵的凝固点进行分级蒸馏并在冷却塔(4)中冷却，从而分别得到三水碳酸钾晶体和硫酸铵晶体；
D：将步骤C所得的硫酸铵晶体经第一粉碎机(5)粉碎，包装成为硫酸铵产品(6)；
E：将步骤C所得的三水碳酸钾晶体在蒸发浓缩机(7)中继续蒸浓成碳酸钾，碳酸钾冷却后，经第二粉碎机(8)粉碎，包装得到碳酸钾产品(9)。
实施例3：
一种用尿素法生产氰酸钠所得废物制备碳酸钾和硫酸铵的方法，包括如下步骤：
A：将工业硫酸钾溶解于水，配成硫酸钾水溶液，并送到碳化塔(1)中，按照硫酸钾、氨气、二氧化碳的质量之比为1∶0.41∶0.47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，按照碳酸钾和硫酸铵的凝固点进行分级蒸馏并在冷却塔(4)中冷却，从而分别得到三水碳酸钾晶体和硫酸铵晶体；
D：将步骤C所得的硫酸铵晶体经第一粉碎机(5)粉碎，包装成为硫酸铵产品(6)；
E：将步骤C所得的三水碳酸钾晶体在蒸发浓缩机(7)中继续蒸浓成碳酸钾，碳酸钾冷却后，经第二粉碎机(8)粉碎，包装得到碳酸钾产品(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碳酸钾和硫酸铵的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A：将工业硫酸钾溶解于水，配成硫酸钾水溶液，并送到碳化塔(1)中，按照硫酸钾、氨气、二氧化碳的质量之比为1∶0.01～0.41∶0.07～0.47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，按照碳酸钾和硫酸铵的凝固点进行分级蒸馏并在冷却塔(4)中冷却，从而分别得到三水碳酸钾晶体和硫酸铵晶体；
D：将步骤C所得的硫酸铵晶体经第一粉碎机(5)粉碎，包装成为硫酸铵产品(6)；
E：将步骤C所得的三水碳酸钾晶体在蒸发浓缩机(7)中继续蒸浓成碳酸钾，碳酸钾冷却后，经第二粉碎机(8)粉碎，包装得到碳酸钾产品(9)。
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