CN102350199A - 一种联合制碱法中二氧化碳的脱除工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于联合制碱法技术领域，尤其涉及一种联合制碱法中二氧化碳的脱除工艺。将脱碳塔出塔液分离固体碳酸氢钠后的母液分为两部分A1和A2；出氯化铵工序的分离氯化铵后的母液B吸氨后除去钙镁离子杂质，与A1混合；调整混合液温度为18～24℃后进入脱碳塔脱除二氧化碳。采用本发明工艺，脱碳塔在不设置内置或外置冷却器即脱碳塔内的脱碳液从入塔到出塔不需采用冷却方式换热的情况下能够正常进行脱除二氧化碳的反应；脱碳塔能够长周期平稳运行，作业周期达60天以上；二氧化碳的吸收效果好，利用率可达到99.6%以上。

Description

一种联合制碱法中二氧化碳的脱除工艺
技术领域
本发明属于联合制碱法技术领域，尤其涉及一种联合制碱法中二氧化碳的脱除工艺。
背景技术
常规联合制碱法二氧化碳脱除使用分离氯化铵的母液吸氨后的氨母液作为脱碳液，脱碳液的温度为28～48℃，为保证脱碳塔能够正常进行脱除二氧化碳的反应，需要在脱碳塔内部或外部设置冷却器，脱碳塔内的脱碳液与内部或外部设置的冷却器换热被冷却，反应生成物碳酸氢钠受换热时较大的温差影响易在脱碳塔和冷却器表面加速析出、沉积，造成脱碳塔和冷却器结疤、堵塞，运行周期短，从而导致二氧化碳的脱除率低，且给长周期平稳运行带来隐患。
若采用出氯化铵工序的分离氯化铵后的不吸热、不吸氨的母液B，其温度为15～18℃，在此温度条件下母液B中的钙镁离子杂质难以去除。目前采用的是在澄清桶除去钙镁离子杂质的方式，但由于母液粘度大、母液密度大，杂质在澄清桶内的沉降速度与母液粘度成反比、与杂质和母液的密度差成正比，所以沉降速度小，难以将母液系统中的钙镁离子杂质有效去除，从而造成钙镁离子杂质在母液系统的累积，导致母液条件恶化，给联碱生产带来诸多不利影响，如：二氧化碳的脱除率低、盐溶解速度降低、碳酸氢钠结晶变细小、进入碳酸钠生产工序的碳酸氢钠含盐量高、洗水当量增加、母液膨胀等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种联合制碱法中二氧化碳的脱除工艺，以克服常规联合制碱法二氧化碳脱除工艺中脱碳塔结疤、堵塞、作业周期短，二氧化碳利用率低、母液膨胀等弊端。
本发明采用如下技术方案：
一种联合制碱法中二氧化碳的脱除工艺，将脱碳塔出塔液分离固体碳酸氢钠后的母液分为两部分A1和A2；出氯化铵工序的分离氯化铵后的母液B吸氨后除去钙镁离子杂质，与A1混合；调整混合液温度为18～24℃后进入脱碳塔脱除二氧化碳。
混合时A1与吸氨后的B的体积比为0.6～1.6:1。
本发明通过增大脱除等量二氧化碳的脱碳液的体积、降低脱碳液的温度，从而减少进入脱碳塔的脱碳液的显热，脱碳塔内的脱碳液从入塔到出塔的整个反应过程不需采用冷却方式换热，因此可避免因换热造成较大的温差而导致的反应生成物碳酸氢钠在脱碳塔和内置或外置冷却器表面沉积，从而保证脱碳塔在不设置内置或外置冷却器的情况下能够正常进行脱除二氧化碳的反应。
本工艺中脱除等量二氧化碳的脱碳液体积：常规联合制碱法脱除等量二氧化碳的脱碳液体积为1.6～2.6：1。
具体的，脱碳液的温度调整可通过以下三种方式进行：
1）母液B吸氨、除去钙镁离子杂质后，经换热装置冷却至26-36℃；A1在混合前冷却至26-42℃；两者的混合液进行二次冷却至温度为18-24℃。
2）母液B吸氨、除去钙镁离子杂质后，与A1混合；先将混合液降温至26-36℃，然后再次降温为18-24℃。
3）母液B吸氨、除去钙镁离子杂质后，与A1混合；混合液直接冷却至18-24℃。
A2吸氨后去氯化铵生产工序。
A2去氯化铵生产工序后与吸氨前的B换热。
脱碳塔的出塔液分离出的固体碳酸氢钠进入碳酸钠生产工序。
本工艺中吸氨的量本领域技术人员可根据具体要脱除的二氧化碳的量进行调整。
本发明同时也大大改善了母液B钙镁离子的去除：出氯化铵工序的分离氯化铵后的母液（记作B）加热后（温度为26～32℃）进入吸氨器吸氨，吸氨后的母液（温度为36～54℃）进入澄清桶；由于吸氨后母液粘度小，母液密度小，杂质在澄清桶内的沉降速度与母液粘度成反比、与杂质和母液的密度差成正比，所以沉降速度大，可以将母液系统中的钙镁离子杂质有效去除，从而避免钙镁离子杂质在母液系统的累积，保证母液条件正常，也给联碱生产带来诸多有利因素，如：二氧化碳的脱除率高、盐溶解速度增加、碳酸氢钠结晶变粗大、进入碳酸钠生产工序的碳酸氢钠含盐量低、洗水当量减少、母液收缩、含氨及含碱的液体可以回收进入母液系统、生产成本降低等。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
采用本发明脱除二氧化碳的工艺，脱碳塔在不设置内置或外置冷却器的情况下能够正常进行脱除二氧化碳的反应。由于脱碳塔不结疤、堵塞，因此脱碳塔能够长周期平稳运行，作业周期达60天以上。二氧化碳的吸收效果好，利用率可达到99.6%以上，且后续可用于碳酸钠的生产。
附图说明
图1是实施例1的工艺流程示意图；
图2是实施例2的工艺流程示意图；
图3是实施例3的工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1
联合制碱法工艺中的二氧化碳脱除方法，流程如图1所示，出氯化铵工序的分离氯化铵后的母液B加热后（温度为26～32℃）进入吸氨器1吸氨，吸氨后的母液（温度为36～54℃）进入澄清桶2分离其中携带的钙镁离子杂质，分离杂质后与冷却装置3换热被冷却，冷却后的温度为26～36℃，冷却后进入混合器4；滤碱机5分离脱碳塔8出塔液中固体碳酸氢钠后的母液（温度为34～44℃）分为两部分，第一部分母液A1与冷却装置6换热被冷却，冷却后的温度为26～42℃，冷却后进入混合器4；A1与B按体积比0.6～1.6：1混合，混合后的液体温度为26～40℃，进入冷却装置7换热被冷却，冷却后获得温度为18～24℃的脱碳液，进入脱碳塔8，脱除工业气体中的二氧化碳。没有参与混合的第二部分母液A2去吸氨器9吸氨，吸氨后（温度为38～54℃）进入氯化铵生产工序。A2进入氯化铵生产工序后与出氯化铵工序的分离氯化铵后的母液B(温度为15～18℃)换热，其中进入氯化铵生产工序后的A2被冷却，母液B被加热（温度为26～32℃）。脱碳塔8的出塔液进入滤碱机5分离固体碳酸氢钠，碳酸氢钠进入碳酸钠生产工序。
脱碳塔塔径4.6米，脱碳塔塔高38米，脱碳液由上部进入脱碳塔，出塔液由底部出脱碳塔，含二氧化碳含量为96%的工业气体由下部进入脱碳塔，脱除二氧化碳后的气体由顶部出脱碳塔，二氧化碳脱除率为99.68%。
A1：吸氨后的B（体积比）＝1：1，进脱碳塔的脱碳液温度为20℃，流量为：212 m3/h，组成见下表：
项目 游离氨 固定氨 总氨 总氯 二氧化碳
组分 FNH3 CNH3 TNH3 Tcl CO2
单位 Mol/l Mol/l Mol/l Mol/l Mol/l
数量 2.591 3.054 5.645 5565 1.045
脱除等体积的二氧化碳，本实施例所用脱碳液：常规二氧化碳脱除工艺（以背景技术为例）脱碳液的体积比为2:1。
实施例2
联合制碱法中二氧化碳的脱除方法，流程如图2所示，出氯化铵工序的分离氯化铵后的母液B加热后（温度为26～32℃）进入吸氨器1吸氨，吸氨后的母液（温度为36～54℃）进入澄清桶2分离其中携带的钙镁离子杂质，分离杂质后进入混合器4；滤碱机5分离脱碳塔8出塔液中固体碳酸氢钠后的母液（温度为34～44℃）分为两部分，第一部分母液A1进入混合器4；A1与B按体积比＝0.6～1.6:1混合，混合后的液体温度为35～49℃，温度为35～49℃的混合液与冷却装置10换热被冷却（温度为26～36℃），进入脱碳液槽11，脱碳液槽11中的脱碳液与冷却装置7换热被冷却，温度降为18～24℃，之后进入脱碳塔8脱除工业气体中的二氧化碳。没有参与混合的第二部分母液A2，去吸氨器9吸氨，吸氨后的液体（温度38～54℃）进入氯化铵生产工序。进入氯化铵生产工序后与出氯化铵工序的分离氯化铵后的母液B（温度15～18℃）换热，其中A2被冷却，母液B被加热（温度26～32℃）。脱碳塔8的出塔液进入滤碱机5分离固体碳酸氢钠，碳酸氢钠进入碳酸钠生产工序。母液循环使用。
脱碳塔塔径4.6米，脱碳塔塔高40米，脱碳液由上部进入脱碳塔，出塔液由底部出脱碳塔，含二氧化碳含量为85%的工业气体由下部进入脱碳塔，脱除二氧化碳后的气体由顶部出脱碳塔，二氧化碳脱除率为99.66%。
A1：吸氨后的B（体积比）＝0.6：1，进脱碳塔的脱碳液温度为18℃，流量为：186 m3/h，组成见下表：
项目 游离氨 固定氨 总氨 总氯 二氧化碳
组分 FNH3 CNH3 TNH3 Tcl CO2
单位 Mol/l Mol/l Mol/l Mol/l Mol/l
数量 2.784 2.682 5.466 5.605 1.081
脱除等体积的二氧化碳，本实施例所用脱碳液：常规二氧化碳脱除工艺（以背景技术为例）脱碳液的体积比为1.6:1。
实施例3
联合制碱法中二氧化碳的脱除方法，流程如图3所示，出氯化铵工序的分离氯化铵后的母液B加热后（温度为26～32℃）进入吸氨器1吸氨，吸氨后的母液（温度为36～54℃）进入澄清桶2分离其中携带的钙镁离子杂质，分离杂质后进入混合器4；滤碱机5分离脱碳塔8出塔液中固体碳酸氢钠后的母液（温度为34～44℃）分为两部分，第一部分母液A1进入混合器4；A1与B按体积比＝0.6～1.6：1混合，混合后的液体温度为35～49℃，混合液与冷却装置7换热被冷却，温度为18～24℃，之后进入脱碳塔8脱除工业气体中的二氧化碳。没有参与混合的第二部分母液A2，去吸氨器9吸氨，吸氨后的液体（温度38～54℃）进入氯化铵生产工序。进入氯化铵生产工序后与出氯化铵工序的分离氯化铵后的母液B（温度15～18℃）换热，其中A2被冷却，母液B被加热（温度26～32℃）。脱碳塔8的出塔液进入滤碱机5分离固体碳酸氢钠，碳酸氢钠进入碳酸钠生产工序。母液循环使用。
脱碳塔塔径4.6米，脱碳塔塔高42米，脱碳液由上部进入脱碳塔，出塔液由底部出脱碳塔，含二氧化碳含量为22.2%的工业气体由下部进入脱碳塔，脱除二氧化碳后的气体由顶部出脱碳塔，二氧化碳脱除率为99.70%。
A1：吸氨后的B（体积比）＝1.6：1，进脱碳塔的脱碳液温度为22℃，流量为：280 m3/h，组成见下表：
项目 游离氨 固定氨 总氨 总氯 二氧化碳
组分 FNH3 CNH3 TNH3 Tcl CO2
单位 Mol/l Mol/l Mol/l Mol/l Mol/l
数量 2.39 3.134 5.524 5.585 1.058
脱除等体积的二氧化碳，本实施例所用脱碳液：常规二氧化碳脱除工艺（以背景技术为例）脱碳液的体积比为2.6:1。

Claims (8)

1.一种联合制碱法中二氧化碳的脱除工艺，其特征在于，将脱碳塔出塔液分离固体碳酸氢钠后的母液分为两部分A1和A2；出氯化铵工序的分离氯化铵后的母液B吸氨后除去钙镁离子杂质，与A1混合；调整混合液温度为18～24℃后进入脱碳塔脱除二氧化碳。
2.如权利要求1所述的联合制碱法中二氧化碳的脱除工艺，其特征在于，混合时A1与吸氨后的B的体积比为0.6～1.6:1。
3.如权利要求2所述的联合制碱法中二氧化碳的脱除工艺，其特征在于，母液B吸氨、除去钙镁离子杂质后，经换热装置冷却至26-36℃；A1在混合前冷却至26-42℃；两者的混合液进行二次冷却至温度为18-24℃。
4.如权利要求2所述的联合制碱法中二氧化碳的脱除工艺，其特征在于，母液B吸氨、除去钙镁离子杂质后，与A1混合；先将混合液降温至26-36℃，然后再次降温为18-24℃。
5.如权利要求2所述的联合制碱法中二氧化碳的脱除工艺，其特征在于，母液B吸氨、除去钙镁离子杂质后，与A1混合；混合液直接冷却至18-24℃。
6.如权利要求1-5之一所述的联合制碱法中二氧化碳的脱除工艺，其特征在于，A2吸氨后去氯化铵生产工序。
7.如权利要求6所述的联合制碱法中二氧化碳的脱除工艺，其特征在于，A2去氯化铵生产工序后与吸氨前的B换热。
8.如权利要求1-5之一所述的联合制碱法中二氧化碳的脱除工艺，其特征在于，脱碳塔的出塔液分离出的固体碳酸氢钠进入碳酸钠生产工序。
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