CN112279278A - 一种高纯度焦亚硫酸钠的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高纯度焦亚硫酸钠的制备方法，涉及化学化工技术领域。一种高纯度焦亚硫酸钠的制备方法，包括以下步骤：（1）采用喷淋的方式向收集到的二氧化硫混合气中喷淋亚硫酸盐溶液，收集喷淋后的二氧化硫纯化气体；（2）将步骤（1）所述的二氧化硫纯化气体泵入碳酸钠溶液中，得到一级反应溶液；（3）向一级反应溶液中继续通入二氧化硫纯化气体，得到亚硫酸氢钠溶液；（4）将亚硫酸氢钠溶液进行烘干得到粗焦亚硫酸钠；（5）将粗焦亚硫酸钠溶于水中，焦亚硫酸钠溶解以后开始降温，得到细焦亚硫酸钠晶体。本发明采用喷淋的方式先纯化二氧化硫，然后再进行下一步的反应，经过多次的结晶能够获得纯度较高的焦亚硫酸钠晶体。
Description
技术领域
本发明涉及化学化工技术领域，具体涉及一种高纯度焦亚硫酸钠的制备方法。
背景技术
焦亚硫酸钠为白色或黄色结晶粉末或小结晶，带有强烈的SO2气味，比重 1.4，溶于水，水溶液呈酸性，与强酸接触则放出SO2而生成相应的盐类，久置空气中，则氧化成Na2S2O6，故该产品不能久存。高于150摄氏度，即分解出SO2。
主要用途。用于生产保险粉，磺胺二甲基嘧啶安乃近，己内酰胺等以及氯仿，苯丙砜和苯甲醛的净化。照相工业用作定影剂的配料。香料工业用于生产香草醛。用作酿造工业防腐剂，橡胶凝固剂和棉布漂白后脱氯剂。有机中间体，染料，制革用作还原剂用作电镀业，油田的废水处理以及用作矿山的选矿剂等。工业上用于印染、有机合成、印刷、制革、制药等部门;在食品加工中作防腐剂、漂白剂、疏松剂。用作化学试剂(印染和摄影等方面)、用作漂白剂媒染剂，还原剂橡胶凝固剂，也用于有机合成制药及香料等。
焦亚硫酸钠比亚硫酸盐有更强烈的还原性，作用与亚硫酸钠相似。可食用的焦亚硫酸钠被广泛应用到食品领域，我国规定可用于蜜饯、饼干、食糖、冰糖、饴糖、糖果、葡萄糖、液体葡萄糖、竹笋、蘑菇和蘑菇罐头，最大使用量0.45g/kg。蜜饯、竹笋、蘑菇及蘑菇罐头、葡萄和黑加仑浓缩汁的残留量(以SO2计)小于0.05g/kg;饼干、食糖、粉丝及其他品种的残留量小于0.1g/kg;液体葡萄糖的残留量不得过0.2g/kg。
焦亚硫酸钠的生产工艺路线有干法和湿法两种。
( 1 ) 干法。将纯碱和水按一定摩尔比搅拌均匀，待生成Na2CO3.nH2O呈块状时，放入反应器内，块与块之间保持一定的空隙然后通入SO2，直至反应终了，取出块状物，经粉碎得成品。
( 2 ) 湿法。于亚硫酸氢钠溶液内，加入一定量的纯碱，使其生成亚硫酸钠的悬浮液，再通入SO2 ，即生成焦亚硫酸钠结晶，经离心分离、干燥而得成品。
已公开的申请号为CN201610090237.2的中国专利中公开了一种焦亚硫酸钠的湿法生产工艺。该发明提供一种焦亚硫酸钠的湿法生产工艺，操作流程如下：1)二氧化硫的制备：将硫磺燃烧制成二氧化硫，经冷却、洗涤后，备用；2)亚硫酸钠溶液的制备：利用低含量亚硫酸钠配备溶液；3)焦亚硫酸钠结晶的制备：在步骤2)制备的溶液中通入二氧化硫，析出焦亚硫酸钠结晶；4)焦亚硫酸钠的制备：将焦亚硫酸钠结晶进行离心分离，亚硫酸钠溶液循环使用，并将焦亚硫酸钠结晶干燥。通过该发明提供的制备方法，直接利用低含量的亚硫酸钠生产焦亚硫酸钠，大大缩短了工艺流程，使得焦亚硫酸钠的湿法生产工艺节省了原料资源的浪费，实现有效生产，增加企业收益，且更加适用于现在的工业化大规模生产加工。
现有技术中焦亚硫酸钠的生产时通过熔融硫磺然后经氧化得到二氧化硫，硫磺氧化生产出的气体，会夹杂杂质气体，如三氧化氮，这样制备的过程中二氧化硫的纯度低，会对最终产物焦亚硫酸钠的纯度造成影响，使所制备的焦亚硫酸钠的纯度低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种高纯度焦亚硫酸钠的制备方法，采用喷淋的方式先纯化二氧化硫，然后再进行下一步的反应，经过多次的结晶能够获得纯度较高的焦亚硫酸钠晶体。
本发明为一种高纯度焦亚硫酸钠的制备方法，包括以下步骤：
（1）采用喷淋的方式向收集到的二氧化硫混合气中喷淋亚硫酸盐溶液，所述喷淋的流量为0.5-1L/s，喷淋时的温度为35-40℃，二氧化硫混合气体的流量为800-1000Nm3，所述亚硫酸盐溶液的质量浓度为18-20%，（为了去除三氧化硫气体，喷淋的方式能够使得混合气中的三氧化硫能够和亚硫酸盐反应，三氧化硫被吸收）收集喷淋后的二氧化硫纯化气体，所述亚硫酸盐为亚硫酸钠、亚硫酸钾中的一种；
（2）将步骤（1）所述的二氧化硫纯化气体泵入碳酸钠溶液中，得到一级反应溶液；
（3）向一级反应溶液中继续通入二氧化硫纯化气体（因为此步骤是为了去除可能产生的亚硫酸钠，所以亚硫酸钠的量不容器确定，在通入二氧化硫纯化气体时适量即可，因为亚硫酸钠即使存在也是量很少的），二氧化硫与碳酸钠反应生亚硫酸氢钠，同时也有可能亚硫酸氢钠、碳酸钠反应生成了亚硫酸钠，所以需要继续通入二氧化硫，使得亚硫酸钠与二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠，使得整个溶液中只含有亚硫酸氢钠，得到亚硫酸氢钠溶液；
（4）将亚硫酸氢钠溶液进行烘干得到粗焦亚硫酸钠，所述烘干为将亚硫酸氢钠溶液加热煮沸，直至液体不再减少，然后自然冷却，得到粗焦亚硫酸钠；
（5）将粗焦亚硫酸钠溶于温度为100-120℃水中，焦亚硫酸钠溶解以后开始降温至10-18℃，降温的速度为3-5℃/min，得到细焦亚硫酸钠晶体。
二氧化硫混合气中二氧化硫的浓度大于96%，所述碳酸钠溶液的浓度为24-28wt%。
本发明采用喷淋的方式先纯化二氧化硫，然后再进行下一步的反应，经过多次的结晶能够获得纯度较高的焦亚硫酸钠晶体。本申请中除了会产生二氧化碳气体不会产生其他的副产物，所以制备的焦亚硫酸钠晶体的纯度能够得到保证，且操作简单，反应时间短。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1
本发明为一种高纯度焦亚硫酸钠的制备方法，包括以下步骤：
（1）采用喷淋的方式向收集到的二氧化硫混合气中喷淋亚硫酸盐溶液，所述喷淋的流量为0.5L/s，喷淋时的温度为35℃，二氧化硫混合气体的流量为800Nm3，所述亚硫酸盐溶液的质量浓度为18%，（为了去除三氧化硫气体，喷淋的方式能够使得混合气中的三氧化硫能够和亚硫酸盐反应，三氧化硫被吸收）收集喷淋后的二氧化硫纯化气体，所述亚硫酸盐为亚硫酸钠，此处的二氧化硫混合气为采用硫磺加热煅烧收集到的气体，或者是工业生产中产生的经纯化以后的二氧化硫气体；
（2）将步骤（1）所述的二氧化硫纯化气体泵入碳酸钠溶液中，得到一级反应溶液；
（3）向一级反应溶液中继续通入二氧化硫纯化气体，使得整个溶液中只含有亚硫酸氢钠；
（4）将亚硫酸氢钠溶液进行烘干得到粗焦亚硫酸钠，所述烘干为将亚硫酸氢钠溶液加热煮沸，直至液体不再减少，然后自然冷却，得到粗焦亚硫酸钠；
（5）将粗焦亚硫酸钠溶于温度为100℃水中，焦亚硫酸钠溶解以后开始降温至10℃，降温的速度为3℃/min得到细焦亚硫酸钠晶体。
所述二氧化硫混合气中二氧化硫的浓度为97%，所述碳酸钠溶液的浓度为24wt%。
实施例2
本发明为一种高纯度焦亚硫酸钠的制备方法，包括以下步骤：
（1）采用喷淋的方式向收集到的二氧化硫混合气中喷淋亚硫酸盐溶液，所述喷淋的流量为1L/s，喷淋时的温度为40℃，二氧化硫混合气体的流量为1000Nm3，所述亚硫酸盐溶液的质量浓度为20%，收集喷淋后的二氧化硫纯化气体，所述亚硫酸盐为亚硫酸钾；
（2）将步骤（1）所述的二氧化硫纯化气体泵入碳酸钠溶液中，得到一级反应溶液；
（3）向一级反应溶液中继续通入二氧化硫纯化气体，二氧化硫与碳酸钠反应生亚硫酸氢钠，同时也有可能亚硫酸氢钠与碳酸钠反应了生成了亚硫酸钠，所以需要继续通入二氧化硫，使得亚硫酸钠与二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠使得整个溶液中只含有亚硫酸氢钠，得到亚硫酸氢钠溶液；
（4）将亚硫酸氢钠溶液进行烘干得到粗焦亚硫酸钠；
（5）将粗焦亚硫酸钠溶于温度为120℃水中，焦亚硫酸钠溶解以后开始降温至18℃，降温的速度为5℃/min得到细焦亚硫酸钠晶体。
所述二氧化硫混合气中二氧化硫的浓度为98%，所述碳酸钠溶液的浓度为28wt%。
实施例3
本发明为一种高纯度焦亚硫酸钠的制备方法，包括以下步骤：
（1）采用喷淋的方式向收集到的二氧化硫混合气中喷淋亚硫酸盐溶液，所述喷淋的流量为0.8L/s，喷淋时的温度为37℃，二氧化硫混合气体的流量为900Nm3，所述亚硫酸盐溶液的质量浓度为19%，（为了去除三氧化硫气体，喷淋的方式能够使得混合气中的三氧化硫能够和亚硫酸盐反应，三氧化硫被吸收）收集喷淋后的二氧化硫纯化气体，所述亚硫酸盐为亚硫酸钠；
（2）将步骤（1）所述的二氧化硫纯化气体泵入碳酸钠溶液中，得到一级反应溶液；
（3）向一级反应溶液中继续通入二氧化硫纯化气体，使得整个溶液中只含有亚硫酸氢钠，得到亚硫酸氢钠溶液；
（4）将亚硫酸氢钠溶液进行烘干得到粗焦亚硫酸钠；
（5）将粗焦亚硫酸钠溶于温度为110℃水中，焦亚硫酸钠溶解以后开始降温至15℃，降温的速度为4℃/min得到细焦亚硫酸钠晶体。
所述二氧化硫混合气中二氧化硫的浓度为97%，所述碳酸钠溶液的浓度为26wt%。
实施例4
本发明为一种高纯度焦亚硫酸钠的制备方法，包括以下步骤：
（1）采用喷淋的方式向收集到的二氧化硫混合气中喷淋亚硫酸盐溶液，所述喷淋的流量为0.7L/s，喷淋时的温度40℃，二氧化硫混合气体的流量为1000Nm3，所述亚硫酸盐溶液的质量浓度为18%，收集喷淋后的二氧化硫纯化气体，所述亚硫酸盐为亚硫酸钠；
（2）将步骤（1）所述的二氧化硫纯化气体泵入碳酸钠溶液中，得到一级反应溶液；
（3）向一级反应溶液中继续通入二氧化硫纯化气体，使得整个溶液中只含有亚硫酸氢钠，得到亚硫酸氢钠溶液；
（4）将亚硫酸氢钠溶液进行烘干得到粗焦亚硫酸钠；
（5）将粗焦亚硫酸钠溶于温度为108℃水中，焦亚硫酸钠溶解以后开始降温至18℃，降温的速度为5℃/min得到细焦亚硫酸钠晶体。
所述二氧化硫混合气中二氧化硫的浓度为97%，所述碳酸钠溶液的浓度为27wt%。
取实施例1至实施例4中制备的细焦亚硫酸钠晶体测其纯度，如下：
本发明采用喷淋的方式先纯化二氧化硫，然后再进行下一步的反应，经过多次的结晶能够获得纯度较高的焦亚硫酸钠晶体。本申请中除了会产生二氧化碳气体不会产生其他的副产物，所以制备的焦亚硫酸钠晶体的纯度能够得到保证，且操作简单，反应时间短。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高纯度焦亚硫酸钠的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）采用喷淋的方式向收集到的二氧化硫混合气中喷淋亚硫酸盐溶液，收集喷淋后的二氧化硫纯化气体；
（2）将步骤（1）所述的二氧化硫纯化气体泵入碳酸钠溶液中，得到一级反应溶液；
（3）向一级反应溶液中继续通入二氧化硫纯化气体，得到亚硫酸氢钠溶液；
（4）将亚硫酸氢钠溶液进行烘干得到粗焦亚硫酸钠；
（5）将粗焦亚硫酸钠溶于水中，焦亚硫酸钠溶解以后开始降温，得到细焦亚硫酸钠晶体。
2.根据权利要求1所述的一种高纯度焦亚硫酸钠的制备方法，其特征在于，步骤（5）所述水的温度为100-120℃。
3.根据权利要求2所述的一种高纯度焦亚硫酸钠的制备方法，其特征在于，步骤（5）所述降温是降至10-18℃，降温的速度为3-5℃/min。
4.根据权利要求1所述的一种高纯度焦亚硫酸钠的制备方法，其特征在于，二氧化硫混合气体的流量为800-1000Nm3。
5.根据权利要求4所述的一种高纯度焦亚硫酸钠的制备方法，其特征在于，所述亚硫酸盐溶液的质量浓度为18-20%。
6.根据权利要求5所述的一种高纯度焦亚硫酸钠的制备方法，其特征在于，所述亚硫酸盐为亚硫酸钠、亚硫酸钾中的一种。
7.根据权利要求6所述的一种高纯度焦亚硫酸钠的制备方法，其特征在于，所述二氧化硫混合气中二氧化硫的浓度大于96%。
8.根据权利要求1所述的一种高纯度焦亚硫酸钠的制备方法，其特征在于，所述碳酸钠溶液的浓度为24-28wt%。
9.根据权利要求1所述的一种高纯度焦亚硫酸钠的制备方法，其特征在于，所述喷淋的流量为0.5-1L/s，喷淋时的温度为35-40℃。
10.根据权利要求1所述的一种高纯度焦亚硫酸钠的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述烘干为将亚硫酸氢钠溶液加热煮沸，直至液体不再减少，然后自然冷却，得到粗焦亚硫酸钠。
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