CN1042524A - 碱金属碳酸盐的制造方法 - Google Patents
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Abstract
碱金属碳酸盐的一种制造方法，属于碱金属化合物技术领域。碱金属硫酸盐化学法转变成碱金属碳酸盐，用硫酸钠与氢氧化钙和双酚A在水溶液中和低温下进行反应，生成双酚A钠盐溶液和硫酸钙，双酚A钠盐溶液与二氧化碳气体在30°～80℃下反应，生成双酚A和高浓度的碳酸钠溶液，双酚A回收循环使用，高浓度的碳酸钠溶液经苛化法生产出氢氧化钠。本发明适用于从硭硝-纯碱-烧碱的联合生产。
Description
本发明属于碱金属化合物技术领域，具体涉及到用碱金属硫酸盐制造碱金属碳酸盐的一种制造方法。
在碱金属碳酸盐中，用途最广的是碳酸钠，其制造方法是将硫酸钠、焦碳和石灰石一起高温煅烧，生成硫化钙和碳酸钠的黑灰，再用水浸出可溶性的物质，并向溶液中通入二氧化碳除去硫化氢，得到碳酸钠。该方法的缺点是高温反应能耗高，生成的碳酸钠纯度低，放出的硫化氢污染环境。
日本特许公报昭58-37250公开了一种用碱金属硫酸盐制造碱金属碳酸盐的方法。用碱金属硫酸盐首先与硝酸钙在水溶液中反应，生成碱金属硝酸盐和硫酸钙沉淀，过滤除去硫酸钙后将溶液蒸干，得到结晶的碱金属硝酸盐。将硝酸盐放在银制的容器中，在管式炉中加热到550℃至1000℃，并通入二氧化碳与碱金属硝酸盐反应生成碱金属碳酸盐、二氧化氮和氧气。回收二氧化氮和氧气，通入碳酸钙的悬浊液中，生成硝酸钙溶液循环使用，其方法的主要缺点是硝酸钙的再生工艺复杂，要经过高温的气相与固相间的反应，工业化生产工艺流程复杂。本发明解决了上述缺陷。
本发明的目的是提供一种工艺简单，在低温下由碱金属硫酸盐制造碱金属碳酸盐的方法。
为实现上述目的，本发明的具体解决技术方案是用碱金属硫酸盐化学法转变成碱金属碳酸盐，碱金属硫酸盐与氢氧化钙和弱酸性物质反应，生成相应弱酸的碱金属盐和硫酸钙，过滤除去硫酸钙后，弱酸的碱金属盐与二氧化碳气体在低温下反应，生成弱酸性物质沉淀和高浓度的碱金属碳酸盐溶液。
本发明的基本原理是：碱金属硫酸盐与氢氧化钙直接在水溶液中的反应是一个进行程度很小的反应，如果加上酸性物质（HA）参加反应，反应式如下：
此反应的平衡常数
K = (KSPCa(OH)2·K2 oHA)/(KSPCaSO4·K2 W)
将硫酸钙和氢氧化钙的溶度积和水的离子积代入上式中，可求出反应式（1）的平衡常数为6×1027·K2 aHA，因此可看出，所选用的酸性物质的酸性越强，电离常数越大。反应式（1）的平衡常数也就越大，越容易得到较高浓度的生成物。
将反应后的生成物过滤，除去硫酸钙，可得到相应酸性物质的碱金属盐溶液，向溶液中通入二氧化碳气体，生成碱金属碳酸盐和使酸性物质再生，为使反应能顺利进行，从反应式（2）
2MA+CO2+H2O＝M2CO3+2HA （2）
可以看出所选用的酸性物质的酸性不能大于碳酸的酸性。
为使碱金属硫酸盐能顺利地经水溶液中的反应转化成碱金属碳酸盐，其关键是循环使用的酸性物质的选用，要求这种物质的酸性较高，以便能生成较高浓度的产物，同时又不能太高，以便能用二氧化碳气体将酸性物质再生，从工艺上讲还要求这种酸性物质是不溶于水的，便于分离。
附图1是碱金属碳酸盐的制造方法工艺流程示意图。
本发明将弱酸性物质，氢氧化钙和碱金属硫酸盐在水中混合形成悬浊液，在不断搅拌下加热至沸腾，反应达到平衡后，过滤除去生成的硫酸钙，得到高浓度相应弱酸的碱金属盐溶液，在30°～80℃下，向溶液中通入二氧化碳气体，使弱酸性物质再生。过滤回收循环使用，同时得到高浓度的碱金属碳酸盐溶液。
双酚A是本发明所用的弱酸性物质之一，其酸性介于水和碳酸之间，且是一种不溶于水的固体。碱金属硫酸盐是硫酸钠。
将双酚A，氢氧化钙和硫酸钠在水中混合形成悬浊液，在不断搅拌下加热至沸腾，反应达到平衡后，过滤除去生成的硫酸钙，得到高浓度的双酚A钠盐溶液，在30～80℃下，向溶液中通入二氧化碳气体，双酚A再生，过滤回收循环使用，同时得到高浓度的碳酸钠溶液。
上述的双酚A除外，可使用的弱酸性物质还有苯酚及苯酚的衍生物（即甲苯酚、乙苯酚、一氯苯酚、二氯苯酚、三氯苯酚、一溴苯酚、二溴苯酚、三溴苯酚）、萘酚、硫酚、硫醇、硼酸、氢氧化铝和氢氧化锌等。
本发明所用原料是硭硝和石灰石，在我国的储量非常丰富，价格便宜。此方法用简单的化学反应生产出10%以上高浓度的碳酸钠溶液，为制造氢氧化钠提供了一种简单的工艺。氢氧化钠是一种非常短缺的化工原料，目前主要是靠电解食盐水溶液的方法生产，其电力消耗过大。用硫酸钠和氢氧化钙及双酚A经溶液中的反应生产出高浓度的碳酸钠溶液，再利用现有的成熟工艺经苛化法生产氢氧化钠是本发明的一大用途。
本发明全部反应都在水溶液中和低温下进行，工艺简单，流程短，所用能耗低，反应中无毒、无味、无三废，适用于从硭硝-纯碱-烧碱的联合生产，其副产品为石膏。
实施例：在配有搅拌器、温度计和回流冷凝管的三口瓶中，将8克的Na2SO4溶于40毫升水中，加入4.6克的Ca（OH）2和18克的双酚A，搅拌加热至沸腾，保持蒸气的全回流，经1.5小时后，热过滤，得约40毫升的双酚A钠盐溶液，在40℃时向溶液中通入CO2至双酚A沉淀完全时过滤分离，回收双酚A，得到约38毫升的Na2CO3溶液，分析浓度为2.78N，计算Na2SO4的转换率为94%。
Claims (2)
1、碱金属碳酸盐的一种制造方法，碱金属硫酸盐化学法转变成碱金属碳酸盐，其特征是：碱金属硫酸盐与氢氧化钙和弱酸性物质反应，生成相应弱酸的碱金属盐和硫酸钙，弱酸碱金属盐与二氧化碳气体在低温下反应，生成弱酸性物质和碱金属碳酸盐溶液，回收弱酸性物质循环使用。
2、根据权利要求1所述的碱金属碳酸盐的制造方法，其特征是：弱酸性物质是双酚A，碱金属硫酸盐是硫酸钠，硫酸钠与氢氧化钙和双酚A反应，生成双酚A钠盐溶液和硫酸钙沉淀，双酚A钠盐溶液与二氧化碳气体在30°～80℃下反应，生成双酚A和碳酸钠溶液，回收双酚A循环使用。
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| CN 89108051 CN1042524A (zh) | 1989-10-27 | 1989-10-27 | 碱金属碳酸盐的制造方法 |
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| CN (1) | CN1042524A (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103585869A (zh) * | 2013-07-06 | 2014-02-19 | 蒋克旭 | 碱吸收液可循环利用的烟气净化方法 |
| CN107986299A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-05-04 | 新疆昌吉职业技术学院 | 芒硝液相循环法制备纯碱和烧碱的方法 |
| CN117902610A (zh) * | 2024-01-19 | 2024-04-19 | 天津大学 | 一种硫酸钠高盐废水资源化回收利用的方法 |
| CN117923628A (zh) * | 2024-03-21 | 2024-04-26 | 天津大学 | 一种硫酸钠高盐废水处理装置 |
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1989
- 1989-10-27 CN CN 89108051 patent/CN1042524A/zh active Pending
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