CN106591876B - 一种通过工业盐制备氯酸钠的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过工业盐制备氯酸钠的方法，主要通过电离得到氯酸钠溶液并去除氯酸钠溶液中的硫酸根离子，以最终获得精制氯酸钠产品，包括以下步骤：将工业盐与水混合制备成工业盐水；将工业盐水进行过滤去除固体杂质；将所得工业盐水放入电解槽中进行电解获得氯酸钠溶液；所得氯酸钠电解液经过真空低温连续蒸发结晶获得氯酸钠结晶溶液，并进行离心分离再将氯化钙与氯化钡的溶液混合物加入氯酸钠母液中反应，并将氯酸钠母液中，并加入絮凝剂澄清。本发明相对于现有技术而言通过不间断冷冻、蒸发、电解循环处理过程，通过对氯化钙和氯化钡的比例进行控制，实现了氯酸钠的生产电解过程中单位时间产量高，单位产量的耗电量降低的有益效果。

Description

一种通过工业盐制备氯酸钠的方法

技术领域

本发明涉及氯酸钠的制备领域，尤其涉及利用工业盐制备精制氯酸钠方法领域，具体的说，是一种通过工业盐制备氯酸钠的方法。

背景技术

利用电解工业盐制备氯酸钠是目前氯酸钠的主要生产方法，工业盐水中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等二价离子，由于氯酸钠生产工艺中硫酸根离子不断循环，而工业盐中的硫酸根离子不断的进入氯酸钠生产装置，导致工业盐水中的硫酸根离子浓度不断增加，其蒸发结晶体系硫酸根浓度超过16g/L时结晶出来的产品硫酸盐会超标，同时随着体系硫酸根（主要为硫酸钠）升高，受盐析效应影响，体系的氯酸钠溶解将降低，将影响整体生产工艺，所以进入氯酸钠蒸发结晶工序的电解液中的硫酸根离子需小于16g/L。传统的硫酸根离子去除是向工业盐水中加氯化钡，利用钡离子与硫酸根离子反应生产硫酸钡沉淀，过滤去除硫酸钡沉淀，但氯化钡是一种有毒物质，且氯化钡价格相对较高，运行成本很难接受，同时氯化钡融水性不好，其使用剂量不当将引起钡离子过量，过量的钡离子进入电解系统后，电解槽涂层将受到影响，存在析氧电位降低，副反应增多，电耗上升的问题，对于大批量工业生产而言，其成本的增加是巨大的。

关于硫酸根离子的脱除，目前主要有化学沉淀法、冷冻法、吸附法、离子交换法、膜分离法。a、化学沉淀法中主要有氯化钡和氯化钙法，其中氯化钡脱除硫酸根离子效果好，但氯化钡有毒且价格较贵，生产的硫酸钡沉淀后期处理较困难。氯化钙价格相对便宜，投资省，存在处理不彻底，同时硫酸钙沉淀颗粒小，澄清时间长，沉淀无法直接压滤成型。b、冷冻法一次设备投资大，能耗高，中小企业无法承受。c、吸附法收溶液PH值、操作温度等因素影响较大，且成本较高，尚处于试验性研究阶段。d、离子交换法生产费用的大半部分为树脂的补充费用，且目前树脂主要为进口材料。e、膜分离法，投资费用较高，运行是膜的使用寿命较短，导致运行费用较高。利用氯化钙沉淀硫酸根离子，氯化钙和硫酸根离子混合将产生硫酸钙沉淀。澄清后48小时后采用微孔过滤器过滤硫酸钙沉淀后，降低了氯酸钠母液中的硫酸根离子浓度，从而使得氯酸钠母液与工业盐混合后的工业盐水中硫酸根离子浓度满足氯酸钠电解槽的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过工业盐制备氯酸钠的方法，用于解决现有的主要利用氯化钡去除氯酸钠溶液中的硫酸根离子过程中存在的氯化钡的使用会产生有毒物质且处理成本高昂的问题；其二，解决单纯利用氯化钙进行处理存在的处理不彻底，效率低下的问题。

本发明克服的技术偏见是：本领域技术人员通常均会优选采用氯化钡进行处理，因为氯化钡与硫酸根离子反应生成硫酸钡沉淀，且硫酸钡沉淀彻底，可以一次性高效处理氯酸钠溶液中的硫酸根离子；次要选择采用氯化钙，因为氯化钙存在处理效率低，且反应不彻底的问题。但现有技术中忽略了一个在大批量工业处理中客观存在的一样严重问题，就是氯化钡在对硫酸根离子进行彻底处理后，会降低电解效率，同时氯化钡融水性不好，其使用剂量不当将引起钡离子过量，过量的钡离子进入电解系统后，电解槽涂层将受到影响，析氧电位降低，副反应增多，电耗上升。本发明则恰恰优选采用较大比重的氯化钙，较小比重采用氯化钡，根据需要处理的氯酸钠溶液的浓度和处理周期进一步确定氯化钙和氯化钡的最佳的质量配比。以达到在大批量工业处理中的生产效率、成本以及设备寿命的最佳平衡点。

本发明通过下述技术方案实现：

一种通过工业盐制备氯酸钠的方法，主要通过电离得到氯酸钠溶液并去除氯酸钠溶液中的硫酸根离子，以最终获得精制氯酸钠产品，包括以下步骤：

步骤一：将工业盐与水混合制备成工业盐水；

步骤二：将工业盐水进行过滤去除固体杂质；

步骤三：将步骤二中所得工业盐水放入电解槽中进行电解获得氯酸钠溶液；

步骤四：将步骤三所得氯酸钠电解液经过真空低温连续蒸发结晶获得氯酸钠结晶溶液，并将所述氯酸钠结晶溶液送往双级推料离心机进行分离，获得氯酸钠产品和氯酸钠母液；

步骤五：将步骤四中获得的氯酸钠母液送入硫酸根处理槽内进行沉淀反应，并将氯化钙与氯化钡的溶液混合物加入氯酸钠母液中，并进行充分搅拌，反应30-50分钟后，加入絮凝剂澄清48小时；

步骤六：将步骤五中澄清后的氯酸钠溶液送入微孔过滤器进行脱水分离，将分离出的氯酸钠溶液再次与步骤三中新加入的工业盐水进行混合电解并重复上述步骤一至六，以获得精制氯酸钠产品。

优选地，所述步骤二中过滤步骤采用过滤孔直径小于1um的戈尔膜过滤机、种植膜过滤机中任意一种进行过滤后再采用滤布加a-纤维素或多层特种滤布或者膨体聚四氟乙烯膜进行表面过滤。

优选地，所述步骤三中使用的电解槽内设置有多组相互交错安装的阳极板和阴极板，且所述阳极板表面设置有钌铱钛纳米级三元氧化物涂层，所述阴极板上设置有多个气孔。设置多个气孔的目的是利于在电解过程中产生的气体及时的排放，避免因气泡附着在阴极板上阻隔阴极板和电解液的接触，影响电解效率，同时，气泡的附着还会导致电耗的增加，最终致使电解产量低，成本高的问题。在阴极板上设置气泡能够有效的降低气泡的附着能力，更快的排除，

优选地，所述氯化钙与氯化钡的质量比为8:2-9:1。

优选地，所述步骤四中真空低温连续蒸发结晶的压力为-0.81MPa至-0.86Mpa，温度为40°C-50°C。

优选地，所述步骤一中工业盐水的浓度为450g/L-600g/L。

在实际处理过程中，将步骤三至步骤六不断的循环进行，同时，将上一个处理周期中经过微孔过滤器进行脱水分离得出的氯酸钠溶液再次与步骤二中经过过滤得到的工业盐水进行混合进行下一个周期的电解反应处理，由于整个处理过程是连续不间断的，因此，在一个生产周期内（通常按照一个月计算），在生产相同纯度的氯酸钠产品的要求下，采用本法明方法生产的氯酸钠产品的重量会超过现有技术中利用氯化钡进行处理的12%以上，节约电能32.7KW/吨；相对于采用单纯氯化钙进行处理产量增加26.4%，节约电能4.6KW/吨。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明相对于现有技术而言通过不间断冷冻、蒸发、电解循环处理过程，通过对氯化钙和氯化钡的比例进行控制，实现了氯酸钠的生产电解过程中单位时间产量高，单位产量的耗电量降低的有益效果。

（2）本发明由于对氯化钡的用量进行严格限制，或者使用极小比例的氯化钡，从而减少有有毒物质的产生，环保效果更好。

（3）本发明还克服了本领域技术人员普遍认为的使用氯化钡虽然成本高，但处理的效果比氯化钙彻底，因此，使用氯化钡进行处理是最好方案的技术偏见。

附图说明

图1为本发明的处理流程图；

其中1-为盐水工序，2-为电解工序，3-为结晶工序，4-为分离工序，5-为硫酸根处理槽，6-为微孔过滤器。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图1所示，一种通过工业盐制备氯酸钠的方法，主要通过电离得到氯酸钠溶液并去除氯酸钠溶液中的硫酸根离子，以最终获得精制氯酸钠产品，包括以下步骤：

步骤一：将工业盐与水混合制备成浓度为450g/L的工业盐水；

步骤二：将工业盐水进行过滤去除固体杂质；所述过滤步骤采用过滤孔直径小于1um的戈尔膜过滤机、种植膜过滤机中任意一种进行过滤后再采用滤布加a-纤维素或多层特种滤布或者膨体聚四氟乙烯膜进行表面过滤。

步骤三：将步骤二中所得工业盐水放入电解槽中进行电解获得氯酸钠溶液；所述电解槽内设置有多组相互交错安装的阳极板和阴极板，且所述阳极板表面设置有钌铱钛纳米级三元氧化物涂层，所述阴极板上设置有多个气孔。

步骤四：将步骤三所得氯酸钠电解液经过真空低温连续蒸发结晶获得氯酸钠结晶溶液，并将所述氯酸钠结晶溶液送往双级推料离心机进行分离，获得氯酸钠产品和氯酸钠母液；所述真空低温连续蒸发结晶的压力为-0.81MPa，温度为40°C。

步骤五：将步骤四中获得的氯酸钠母液送入硫酸根处理槽内进行沉淀反应，并将氯化钙与氯化钡的溶液混合物加入氯酸钠母液中，并进行充分搅拌，反应30分钟后，加入絮凝剂澄清48小时；所述氯化钙与氯化钡的质量比为9:1。

步骤六：将步骤五中澄清后的氯酸钠溶液送入微孔过滤器进行脱水分离，将分离出的氯酸钠溶液再次与步骤三中新加入的工业盐水进行混合电解并重复上述步骤一至六，以获得精制氯酸钠产品。

按照本实施例进行氯酸钠生产，获得每吨氯酸钠电解消耗的电能为100KW·h，相对于现有技术来说每吨氯酸钠的电解耗电量可节省5-35KW·h不等，且可进一步减少碳排放量，对于节能环保具有重要意义。另一方面，本实施例与利用纯氯化钡进行处理其硫酸钡沉淀产生量减小了90%，为后续硫酸钡沉淀的无害化处理和对于环境的污染相应减小了90%，避免了后续无害化处理的能源消耗，且成本每吨可减少为氯化钡的45%-55%，明显减轻了氯酸钠制造企业的投入成本和负担。

实施例2：

进一步地，参照附图1所示，将经过第一批次处理后的精制氯酸钠母液与工业盐混合，混合后的工业盐水经盐水工序1出来的精制工业盐水中氯酸钠浓度为330g/L、氯化钠的浓度为190g/L、硫酸根离子的浓度为8.5g/L。精制工业盐水依次经电解工序2、结晶工序3、分离工序4后，获得氯酸钠产品和氯酸钠结晶母液。其中真空低温连续蒸发结晶时的压力为-0.82MPa，温度为42.5℃。氯酸钠电解液中氯酸钠浓度为580g/L、氯化钠的浓度为95g/L、PH值为6.5。氯酸钠结晶母液中氯酸钠浓度为460g/L、氯化钠的浓度为110g/L、硫酸根离子的浓度为13.5g/L。将氯酸钠母液送入硫酸根处理槽5，同时将氯酸钠母液与氯化钙配合的混合液送入硫酸根处理槽5，经过化学反应获得硫酸钙沉淀，含硫酸钙的氯酸钠母液进入微孔过滤器6脱除硫酸钙等微小杂质，从而获得低硫酸根离子浓度的精制氯酸钠母液。微孔过滤器内压力为0.35MPa，温度为32℃，PH值7.4。精制氯酸钠母液中氯酸钠浓度为460g/L、氯化钠的浓度为110g/L、硫酸根离子的浓度为6.5g/L。精制氯酸钠母液与工业盐混合得到工业盐水，使得氯酸钠母液循环使用。

本实施例3：

在实施例2的基础上精制氯酸钠母液中氯酸钠浓度为460g/L、氯化钠的浓度为110g/L、硫酸根离子的浓度为6.0g/L。精制氯酸钠母液与工业盐混合得到工业盐水，工业盐水经盐水工序1出来的精制工业盐水中氯酸钠浓度为330g/L、氯化钠的浓度为190g/L、硫酸根离子的浓度为8.0g/L。精制工业盐水经电解工序后获得氯酸钠电解液，其氯酸钠浓度为574g/L、氯化钠的浓度为98g/L、PH值为6.4，其他参数相同。

本实施例4：

在实施例2的基础上精制氯酸钠母液中氯酸钠浓度为460g/L、氯化钠的浓度为110g/L、硫酸根离子的浓度为5.5g/L。精制氯酸钠母液与工业盐混合得到工业盐水，工业盐水经盐水工序1出来的精制工业盐水中氯酸钠浓度为330g/L、氯化钠的浓度为190g/L、硫酸根离子的浓度为7.4g/L。精制工业盐水经电解工序后获得氯酸钠电解液，其氯酸钠浓度为570g/L、氯化钠的浓度为102g/L、PH值为6.2，其他参数相同。

从实施例3和实施例4可知，采用氯化钙溶液进行沉淀其处理后的氯酸钠溶液依然会存在大量的硫酸根粒子，经反复实验证明，残余的硫酸根粒子会有助于第二周期中的工业盐水电解效率的提高，从而达到节能减排，降低能耗的目的，将氯化钙占沉淀剂总量的百分比与电解能耗以XY轴进行标注获得曲线L1，其中X轴表示氯化钙占比，Y轴表示电解能耗；所得曲线L1是一条呈下降趋势的曲线。用额定能耗定值K减去L1获得降低的电解能耗值曲线L11。同时，将氯化钙占沉淀剂总量的百分比与对应的产量产能以XY轴进行标注获得曲线L2，其中X轴表示氯化钙占比，Y轴表示氯酸钙单位产量；所得曲线L2是一条呈下降趋势的曲线。将同一横坐标X轴的对应曲线L11和曲线L2的Y值相加之和的最大值即为最佳氯化钙占比，即为曲线L11和曲线L2的交点值的坐标（X,Y）为对应氯化钙占比与成本最低，利益最大值的取值点，其他占比部分为氯化钡。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种通过工业盐制备氯酸钠的方法，主要通过电离得到氯酸钠溶液并去除氯酸钠溶液中的硫酸根离子，以最终获得精制氯酸钠产品，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：将工业盐与水混合制备成工业盐水；

步骤二：将工业盐水进行过滤去除固体杂质；

步骤三：将步骤二中所得工业盐水放入电解槽中进行电解获得氯酸钠溶液；

步骤四：将步骤三所得氯酸钠电解液经过真空低温连续蒸发结晶获得氯酸钠结晶溶液，并将所述氯酸钠结晶溶液送往双级推料离心机进行分离，获得氯酸钠产品和氯酸钠母液；

步骤五：将步骤四中获得的氯酸钠母液送入硫酸根处理槽内进行沉淀反应，并将氯化钙与氯化钡的溶液混合物加入氯酸钠母液中，并进行充分搅拌，反应30-50分钟后，加入絮凝剂澄清48小时；

步骤六：将步骤五中澄清后的氯酸钠溶液送入微孔过滤器进行脱水分离，将分离出的氯酸钠溶液再次与步骤三中新加入的工业盐水进行混合电解并重复上述步骤一至六，以获得精制氯酸钠产品；

所述氯化钙与氯化钡的质量比为8:2-9:1；

所述步骤四中真空低温连续蒸发结晶的压力为-0.81MPa至-0.86Mpa，温度为40°C-50°C；

所述步骤一中工业盐水的浓度为450g/L-600g/L。

2.根据权利要求1所述的一种通过工业盐制备氯酸钠的方法，其特征在于，所述步骤二中过滤步骤采用过滤孔直径小于1um的戈尔膜过滤机、种植膜过滤机中任意一种进行过滤后再采用滤布加a-纤维素或多层特种滤布或者膨体聚四氟乙烯膜进行表面过滤。

3.根据权利要求1所述的一种通过工业盐制备氯酸钠的方法，其特征在于，所述步骤三中使用的电解槽内设置有多组相互交错安装的阳极板和阴极板，且所述阳极板表面设置有钌铱钛纳米级三元氧化物涂层，所述阴极板上设置有多个气孔。