CN109019638B - 一种以芒硝为原料制备纯碱的母液处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及化工领域，具体为一种以芒硝制备纯碱的母液处理方法。芒硝制备纯碱的母液中主要含有碳酸氢铵、硫酸钠和硫酸铵，本方法先将母液中的碳酸氢铵加热蒸出或用硫酸分解，脱氨母液再与后续工段送来的复盐混合形成悬浮液，悬浮液经离心过滤，分理出硫酸钠晶体作为原料送反应工段。该滤过母液与后续工段的除铵母液混合，经降温结晶、离心分离，得到硫酸钠和硫酸铵的复盐，复盐送前工段处理，复盐母液再经蒸发结晶、离心分离和干燥，得到硫酸铵产品，除铵母液返回前工段冷却，如此反复，不断将硫酸钠和硫酸铵分离。该工艺流程简单、设备少、能耗低，可将硫酸钠和硫酸铵分步分出，使芒硝制碱具备工业化生产条件，硫酸铵品质达到国标中的优等品级别。

Description

一种以芒硝为原料制备纯碱的母液处理方法
技术领域
本发明属于化学工艺领域，具体为一种以芒硝为原料制备纯碱的母液处理方法。
背景技术
纯碱是许多工业的基础原料，广泛应用于人们的日常生活以及化工、轻工、冶金、纺织、建材等工业部门，在国民经济发展建设过程中占有十分重要的地位。
截至目前，我国纯碱生产装置总产能近3000万吨，除了天然碱之外，主要生产方法为氨碱法、联碱法，所用原料均为氯化钠。而我国目前已探明的芒硝总储量在200亿吨左右(以无水硫酸钠计)，居世界首位，我国芒硝产销量也居世界第一，占70%左右，芒硝主要用于洗涤剂和硫化碱工业，其次是用于纸浆、人造纤维、玻璃工业。我国目前芒硝产能达到1200万吨，产量为980万吨，而国内需求只有800万吨左右，产能过剩严重。总之，我国芒硝资源非常丰富，而硫酸钠的市场容量有限，因此，大力加强我国芒硝资源的综合利用研究意义重大且大有前途。
多年来，国内外研究人员都一直在探索芒硝制碱的新途径。我国也先后开展了一系列芒硝制碱的实验研究，但存在副产品产量大、工艺复杂、能耗高、硫酸钠转化率低等各种问题，所以一直未有产业化成果。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种以芒硝为原料制备纯碱的母液处理方法。该方法通过设计合理的工艺流程，实现芒硝制碱的工业化生产，并简化母液处理过程，降低能耗，使以芒硝为原料制备纯碱具有优越的经济效益，为纯碱生产提供一种新的原料来源，也为芒硝的综合利用提供一个新的出路。
为了实现以上发明目的，本发明的技术方案为：
一种以芒硝为原料生产纯碱的母液处理方法，其包括如下步骤：
（1）将芒硝制碱反应中的过滤母液送蒸氨塔，将其中未反应的碳酸氢铵加热分解，或送中和罐加硫酸分解其中未反应的碳酸氢铵，经处理后的脱氨母液中只含有硫酸钠和硫酸铵；
（2）将步骤(1)中的脱氨母液与后工段来的复盐(成分为Na2SO4·(NH4)2SO4·4H2O)混合，加热到80℃以上，得到含有硫酸钠晶体的悬浮液，经离心分离出其中的硫酸钠晶体，作为原料送反应工段，余下液体为除硝母液（即母液1）；
（3）将步骤(2)中的除硝母液与后续工段的除铵母液（即母液3）混合，降温至25-60℃，有复盐生成，离心分离出复盐，送至步骤(1)中溶解，余下液体为复盐母液（即母液2）；
（4）将步骤(3)中的复盐母液送蒸发工段，经四效蒸发析出硫酸铵晶体，离心分离出硫酸铵，干燥后作为产品出售，除铵母液送步骤(8)中降温结晶；如此反复，不断分离出硫酸钠和硫酸铵；
本发明所述的纯碱生产方法中，以芒硝为原料制备纯碱的母液处理过程操作简单，设备少，能耗低。该方法既可以缓解我国芒硝产能过剩的现状，为我国储量丰富的芒硝资源的开发利用提供了一种新的出路，又可以使纯碱行业摆脱现有的以氯化钠为原料和以氯化铵为副产品的制约，能很大程度上促进纯碱行业的发展。
本发明的积极效果体现在：
本发明所述的以芒硝为原料生产纯碱的母液处理方法，反应母液处理工艺流程简单、设备少、能耗低，可将硫酸钠和硫酸铵分步分出，使芒硝制碱具备工业化生产条件，硫酸铵品中氮含量≥21.0%。
附图说明
图 1为本发明所述的以芒硝为原料生产纯碱的母液处理方法的生产工艺流程示意图
具体实施方式
为了使本发明的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明做进一步的阐述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
本申请文件中，如无特殊说明，%均表示其质量百分含量，即wt%。
实施例1：
（1）将以芒硝为原料制备纯碱的过滤母液(成分为Na2SO4：11.13%，(NH4)2SO4：31.04%，NH4HCO3：7.43%，H2O：50.40%)送至蒸氨塔，加热至110℃蒸出其中未反应的碳酸氢铵，母液输送量为8025kg/h，脱氨母液中只含有硫酸钠和硫酸铵；
（2）脱氨母液再与后工段来的3024kg/h复盐(Na2SO4·(NH4)2SO4·4H2O)混合，混合物料加热到80℃，得到含有硫酸钠晶体的悬浮液，该处的硫酸钠晶体即为母液中带入的硫酸钠，悬浮液经离心分离出940kg/h硫酸钠湿料，作为原料送反应工段；
（3）分离硫酸钠后的除硝母液与后续工段的除铵母液成分相同，两者混合后降温至45℃，有3024kg/h复盐生成，离心分离出复盐，送至步骤(1)中溶解；
（4）将步骤(3)中的母液送蒸发工段，经四效蒸发析出硫酸铵晶体，经四效蒸发析出硫酸铵晶体，第一效蒸发器温度为110℃，以后各效温差为10℃，第四效蒸发器出料，温度为80℃，离心分离出硫酸铵湿料2625kg，干燥后干燥后氮含量为21.13%，除铵母液送步骤(3)中降温结晶；如此反复，不断分离出硫酸钠和硫酸铵。整个过程消耗0.6MPa蒸汽1500kg。
实施例2
本实施例提供一种以芒硝为原料生产纯碱的母液处理方法，如图1所示，具体步骤如下：
（1）将以芒硝为原料制备纯碱的过滤母液(成分为Na2SO4：11.13%，(NH4)2SO4：31.04%，NH4HCO3：7.43%，H2O：50.40%)送中和槽，加入377kg/h98%的浓硫酸分解其中未反应的碳酸氢铵，使母液成为只含有硫酸钠和硫酸铵的脱氨母液，母液输送量为8025kg/h；
（2）脱氨母液再与后工段来的复盐(Na2SO4·(NH4)2SO4·4H2O)于溶解槽混合，溶解槽加热到90℃，得到含有硫酸钠晶体的悬浮液，离心分离出硫酸钠湿料940kg/h，作为原料送反应工段；
（3）除硝母液与后续工段的除铵母液混合，降温至25℃，有4410kg复盐生成，离心分离出复盐，送至步骤(1)中溶解；
（4）将步骤(3)中的母液送蒸发工段，经四效蒸发析出硫酸铵晶体，第一效蒸发器温度为114℃，以后各效温差为8℃，第四效蒸发器出料，温度为90℃，离心分离出3150kg/h硫酸铵湿料，干燥后氮含量为21.08%，除铵母液送步骤(2)中降温结晶；如此反复，不断分离出硫酸钠和硫酸铵。整个过程消耗0.6MPa蒸汽1100kg。
实施例3
本实施例提供一种以芒硝为原料生产纯碱的母液处理方法，如图1所示，具体步骤如下：
（1）将8025kg/h以芒硝为原料制备纯碱的过滤母液(成分为Na2SO4：11.13%，(NH4)2SO4：31.04%，NH4HCO3：7.43%，H2O：50.40%)与除铵母液混合，送至冷却器直接降温至10℃，析出Na2SO4和NH4HCO3的混合结晶，离心分离，得到940kg/hNa2SO4和440kg/hNH4HCO3的湿料，作为反应原料返回反应器；
（2）离心母液送蒸氨塔，升温至110℃蒸出母液中剩余的碳酸氢铵
（3）脱氨母液送四效蒸发器蒸发工段，经四效蒸发析出硫酸铵晶体，第一效蒸发器温度为110℃，以后各效温差为10℃，第四效蒸发器出料，温度为80℃，离心分离出2625kg/h硫酸铵湿料，干燥后氮含量为21.08%，除铵母液送步骤(1)中降温结晶；如此反复，不断分离出硫酸钠和硫酸铵。整个过程消耗0.6MPa蒸汽1850kg，冷冻过程耗电150kwh，该方法与本发明所述方法相比，蒸汽消耗多350kg/h，电耗多150kwh。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种以芒硝为原料制备纯碱的母液处理方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将芒硝制备纯碱的过滤母液中未反应的碳酸氢铵加热蒸出，蒸氨塔温度为90-120℃；或送中和罐加硫酸分解其中未反应的碳酸氢铵，经处理后的脱氨母液中只含有硫酸钠和硫酸铵；
(2)将脱氨母液再与后工段来的复盐混合，加热到80℃以上，得到含有硫酸钠晶体的悬浮液，经离心分离出其中的硫酸钠晶体，作为原料送反应工段，分离硫酸钠后的母液为除硝母液；
(3)将步骤(2)中的除硝母液与后续工段的除铵母液混合，降温至25-60℃，有复盐生成，离心分离，将复盐送至步骤(1)中溶解，余下液体为复盐母液；
(4)将步骤(3)中的复盐母液送蒸发工段，经多效蒸发析出硫酸铵晶体，多效蒸发温度为80-130℃，离心分离出硫酸铵晶体，干燥后作为产品出售，分离硫酸铵后的母液为除铵母液，送步骤(3)中与除硝母液混合后降温结晶；如此反复，不断分离出硫酸钠和硫酸铵。
2.根据权利要求1所述以芒硝为原料制备纯碱的母液处理方法，其特征在于，步骤(1)中的过滤母液(成分为Na2SO4：8.54-11.36％，(NH4)2SO4：25.87-31.54％，NH4HCO3：5.69-7.85％，H2O：49.25-59.90％)送蒸氨塔，加热蒸出其中未反应的碳酸氢铵。
3.根据权利要求1所述以芒硝为原料制备纯碱的母液处理方法，其特征在于，步骤(2)中脱氨母液送溶解槽，溶解后续工段来的复盐，溶解槽温度为78-90℃。
4.根据权利要求1所述以芒硝为原料制备纯碱的母液处理方法，其特征在于，步骤(2)中除硝母液为硫酸钠、硫酸铵的饱和溶液，除硝母液送溶解槽溶解后续工段来的复盐，溶解槽温度为78-90℃。
5.根据权利要求1所述以芒硝为原料制备纯碱的母液处理方法，其特征在于，步骤(3)中所述复盐的成分为Na2SO4·(NH4)2SO4·4H2O。
6.根据权利要求1所述以芒硝为原料制备纯碱的母液处理方法，其特征在于，步骤(4)中所述除铵母液为硫酸钠、硫酸铵的饱和溶液。
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