CN102001690B - 制备工业级无水硫酸钠的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及化工技术领域制备工业级无水硫酸钠的方法，特别是涉及一种利用硫酸沉淀法制备白炭黑的含有硫酸钠的废液制备工业级无水硫酸钠的方法。采用一步蒸馏浓缩废液的工艺，并以适量的有机小分子醇类使硫酸沉淀法制备白炭黑的含有硫酸钠的废液中含有的硫酸钠过饱和析出制备工业级无水硫酸钠，不仅工艺步骤简单，而且硫酸钠的回收效率高。本方法开辟了一种获得硫酸钠产品的有效途径，采用本方法的工艺步骤制备的硫酸钠产品，具有杂质含量少、品质高、水份含量小等特点。由于本方法采用的原料为硫酸沉淀法制备白炭黑的富含硫酸钠的废液，在降低生产成本的同时减轻了废液排放造成的环境污染问题，生产工艺具有节能环保的特色。

Description

制备工业级无水硫酸钠的方法
技术领域
本发明涉及化工领域工业级无水硫酸钠的制备，特别是涉及一种利用硫酸沉淀法制备白炭黑的含有硫酸钠的废液制备工业级无水硫酸钠的方法。
背景技术
无水硫酸钠是重要的无机化工产品，主要用于硫化钠、泡花碱、苛性钠、硅酸钠等化工产品的制造；此外，在有色冶金、电镀、造纸、玻璃、水泥、瓷釉、印染、制革、合成纤维、合成洗涤剂及医药等行业也有广泛的应用，市场需求量很大。当前，工业级无水硫酸钠的生产主要靠天然盐湖中的硝泥经过溶解、过滤、蒸发、干燥等工艺制备，由于盐湖的硝泥中含有大量的钙、镁、铁、氯等离子，使通过该法制备的工业硫酸钠产品杂质含量高，生产成本较大，技术改进也非常复杂，制约了硫酸钠产业的发展。
随着国家经济的发展，工业生产上对无水硫酸钠的需求量越来越大，对产品的品质要求也越来越高，积极开发寻求新的节能降耗而又成本低廉的无水硫酸钠制备方法显得非常迫切。
目前，白炭黑(化学成分为二氧化硅)的世界年生产量已突破150万吨，硫酸沉淀法生产白炭黑的产量约100万吨。绝大多数企业将生产过程中产生的富含硫酸钠的废液直接作为废水排放，不仅污染了环境而且浪费了宝贵的硫酸钠资源。如果能够将其中富含的硫酸钠回收，根据工业生产中每生产一吨白炭黑化工产品约可回收0.4吨的硫酸钠计算，每年可回收的硫酸钠近40万吨。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种制备工业级无水硫酸钠的方法，要求工艺简单、成本低廉。
为解决上述技术问题，本发明提供一种制备工业级无水硫酸钠的方法，包括以下工艺步骤：
(1)将硫酸沉淀法制备白炭黑的含有硫酸钠的废液过滤，去除废液中少量的白炭黑等固体残余物，得到滤液；
(2)将所得滤液蒸馏浓缩至原滤液体积的二分之一至四分之一，得到浓缩液；
(3)在步骤(2)得到的浓缩液中加入有机小分子醇类，使浓缩液中的硫酸钠过饱和析出；
(4)将在步骤(3)中过饱和析出的硫酸钠进行分离、干燥，即得工业级无水硫酸钠。
为简洁说明问题起见，本发明制备工业级无水硫酸钠的方法以下均简称为本方法。
本方法的工艺步骤采用一步蒸馏浓缩废液的工艺，并以适量的有机小分子醇使废液中含有的硫酸钠过饱和析出，不仅工艺步骤简单、成本低廉，而且硫酸钠的回收效率高。
本方法开辟了一种获得硫酸钠产品的有效途径，采用本方法制备的硫酸钠产品，具有杂质含量少、品质高、水份含量小等特点。本方法制备的硫酸钠产品技术指标参见表1。
表1
  项目指标   本方法制备产品的检验数据   国家相关标准
  硫酸钠(Na2SO4)，(％)   99.4   ≥99.0
  钙离子(Ca2+)，(％)   未检出   ≤0.15
  镁离子(Mg2+)，(％)   未检出   ≤0.15
  铁离子(Fe3+)，(％)   未检出   ≤0.002
  氯离子(Cl-)，(％)   0.003   ≤0.35
  水份(H2O)，(％)   0.05   ≤0.10
  白度(Whiteness)   87   ≥82
由于本方法采用的原料为硫酸沉淀法制备白炭黑的富含硫酸钠的废液，在降低生产成本的同时减轻了废液排放造成的环境污染问题，生产工艺具有环保、节能的特色。
所述废液中硫酸钠的重量百分比含量为5％～10％。
作为本方法的优化，所述步骤(1)的废液过滤采用孔径不大于0.15μm的纤维素过滤膜过滤。
由于对废液首先使用纤维素膜过滤，去除了废液中的残余白炭黑等固体残余物，使得制备出的硫酸钠的纯度更高。
所述有机小分子醇类是浓度为75％～95％的甲醇或乙醇。
所述的干燥条件为100℃～150℃、干燥1～3小时。
作为本方法的进一步优化，还包括对所述步骤(4)中分离硫酸钠后剩余的液体进行蒸馏的步骤，以回收甲醇或乙醇。
所述蒸馏以回收甲醇的温度为60℃～67℃。
所述蒸馏以回收乙醇的温度为76℃～82℃。
回收的甲醇或乙醇可重复使用于本方法的工艺步骤中，达到节约能源的效果，使得生产成本进一步降低。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明。
实施例1：
制备工业级无水硫酸钠的方法，包括以下工艺步骤：
(1)采用混合纤维素微孔滤膜(Φ≤0.15μm)，将硫酸沉淀法制备白炭黑的含有5％硫酸钠的废液进行过滤，去除废液中的白炭黑等固体残余物，得到滤液；
(2)取上述滤液2000mL进行蒸馏浓缩至滤液体积的四分之一，得到浓缩液500mL；
(3)在步骤(2)得到的的浓缩液中加入浓度为95％的甲醇500mL，搅拌，使硫酸钠过饱和析出；
(4)采用抽滤法分离出过饱和析出的硫酸钠，再将得到的硫酸钠在110℃干燥3小时，得工业级无水硫酸钠71.3g；
(5)将步骤(4)中分离出硫酸钠后的液体在60℃～67℃条件下蒸馏，以回收甲醇。
实施例2：
制备工业级无水硫酸钠的方法，包括以下工艺步骤：
(1)采用混合纤维素微孔滤膜(Φ≤0.15μm)，将硫酸沉淀法制备白炭黑的含有7％硫酸钠的废液进行过滤，去除废液中的白炭黑等固体残余物，得到滤液；
(2)取上述滤液3000mL进行蒸馏浓缩至滤液体积的三分之一，得到浓缩液1000mL；
(3)在步骤(2)得到的的浓缩液中加入浓度为85％的甲醇700mL，搅拌，使硫酸钠过饱和析出；
(4)采用抽滤法分离出过饱和析出的硫酸钠，再将得到的硫酸钠在150℃干燥1小时，得工业级无水硫酸钠132.7g；
(5)将步骤(4)中分离出硫酸钠后的液体在60℃～67℃条件下蒸馏，以回收甲醇。
实施例3：
制备工业级无水硫酸钠的方法，包括以下工艺步骤：
(1)采用混合纤维素微孔滤膜(Φ≤0.15μm)，将硫酸沉淀法制备白炭黑的含有10％硫酸钠的废液进行过滤，去除废液中的白炭黑等固体残余物，得到滤液；
(2)取上述滤液2000mL进行蒸馏浓缩至滤液体积的二分之一，得到浓缩液1000mL；
(3)在步骤(2)得到的的浓缩液中加入浓度为75％的甲醇1500mL，搅拌，使硫酸钠过饱和析出；
(4)采用抽滤法分离出过饱和析出的硫酸钠，再将得到的硫酸钠在120℃干燥2小时得工业级无水硫酸钠146.2g；
(5)将步骤(4)中分离出硫酸钠后的液体在60℃～67℃条件下蒸馏，以回收甲醇。
实施例4：
制备工业级无水硫酸钠的方法，包括以下工艺步骤：
(1)采用混合纤维素微孔滤膜(Φ≤0.15μm)，将硫酸沉淀法制备白炭黑的含有5％硫酸钠的废液进行过滤，去除废液中的白炭黑等固体残余物，得到滤液；
(2)取上述滤液2000mL进行蒸馏浓缩至滤液体积的四分之一，得到浓缩液500mL；
(3)在步骤(2)得到的的浓缩液中加入浓度为85％的乙醇1000mL，搅拌，使硫酸钠过饱和析出；
(4)采用抽滤法分离出过饱和析出的硫酸钠，再将得到的硫酸钠在140℃干燥3小时得工业级无水硫酸钠81.4g；
(5)将步骤(4)中分离出硫酸钠后的液体在76℃～82℃条件下蒸馏，以回收乙醇。
实施例5：
制备工业级无水硫酸钠的方法，包括以下工艺步骤：
(1)采用混合纤维素微孔滤膜(Φ≤0.15μm)，将硫酸沉淀法制备白炭黑的含有10％硫酸钠的废液进行过滤，去除废液中的白炭黑等固体残余物，得到滤液；
(2)取上述滤液2000mL进行蒸馏浓缩至滤液体积的二分之一，得到浓缩液1000mL；
(3)在步骤(2)得到的的浓缩液中加入浓度为75％的乙醇1000mL，搅拌，使硫酸钠过饱和析出；
(4)采用抽滤法分离出过饱和析出的硫酸钠，再将得到的硫酸钠在100℃干燥3小时得工业级无水硫酸钠153.3g；
(5)将步骤(4)中分离出硫酸钠后的液体在76℃～82℃条件下蒸馏，以回收乙醇。
实施例6：
制备工业级无水硫酸钠的方法，包括以下工艺步骤：
(1)采用混合纤维素微孔滤膜(Φ≤0.15μm)，将硫酸沉淀法制备白炭黑的含有7％硫酸钠的废液进行过滤，去除废液中的白炭黑等固体残余物，得到滤液；
(2)取上述滤液3000mL进行蒸馏浓缩至滤液体积的三分之一，得到浓缩液1000mL；
(3)在步骤(2)得到的的浓缩液中加入浓度为95％的乙醇500mL，搅拌，使硫酸钠过饱和析出；
(4)采用抽滤法分离出过饱和析出的硫酸钠，再将得到的硫酸钠在130℃干燥2小时得工业级无水硫酸钠137.4g；
(5)将步骤(4)中分离出硫酸钠后的浓缩液在76℃～82℃条件下蒸馏，以回收乙醇。
以上所述的仅是本发明的六种实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种制备工业级无水硫酸钠的方法，包括以下工艺步骤：
(1)将硫酸沉淀法制备白炭黑的含有硫酸钠的废液过滤，去除废液中少量的白炭黑固体残余物，得到滤液；
(2)将所得滤液蒸馏浓缩至原滤液体积的二分之一至四分之一，得到浓缩液；
(3)在步骤(2)得到的浓缩液中加入有机小分子醇类，使浓缩液中的硫酸钠过饱和析出；所述有机小分子醇类是浓度为75％～95％的甲醇或乙醇；
(4)将在步骤(3)中过饱和析出的硫酸钠进行分离、干燥，即得工业级无水硫酸钠。
2.根据权利要求1所述的制备工业级无水硫酸钠的方法，其特征在于：所述废液中硫酸钠的重量百分比含量为5％～10％。
3.根据权利要求1所述的制备工业级无水硫酸钠的方法，其特征在于：所述步骤(1)的废液过滤采用孔径不大于0.15μm的纤维素过滤膜过滤。
4.根据权利要求1所述的制备工业级无水硫酸钠的方法，其特征在于：步骤(4)中所述的干燥条件为100℃～150℃、干燥1～3小时。
5.根据权利要求1所述的制备工业级无水硫酸钠的方法，其特征在于：还包括对所述步骤(4)中分离硫酸钠后剩余的液体进行蒸馏的步骤，以回收甲醇或乙醇。
6.根据权利要求5所述的制备工业级无水硫酸钠的方法，其特征在于：所述蒸馏以回收甲醇的温度为60℃～67℃。
7.根据权利要求5所述的制备工业级无水硫酸钠的方法，其特征在于：所述蒸馏以回收乙醇的温度为76℃～82℃。
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