CN1133586C - 天然碱冷析碳化法制纯碱工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种天然碱冷析碳化法制纯碱工艺，属于化工领域。它是将精制淡卤水送入碳化塔与C2O气体反应，将碳酸钠转换为碳酸氢钠，通过稠厚器和离心机分离出碳酸氢钠晶体，将碳酸氢钠晶体煅烧制成纯碱，分离出的母液用于注井，煅烧碳酸氢钠产生的C2O返回碳化塔循环利用。本方法能耗低，因而可降低生产纯碱的成本。
Description
本发明为一种天然碱冷析碳化法制纯碱工艺，属于化工领域。
在天然碱溶采工艺的不断发展过程中，其生产的安全性和经济性都受到极大的关注。针对水溶采工艺卤水浓度较低的特点，人们对其后续加工流程进行了研究。美国FMC公司在1997年采用了十水碱流程工艺，该流程是由Thomas.H.Neuman等人提出的，并在美国申请了专利(U.S.P5766270)。其方法是，溶采淡卤水经过汽提塔，将其中所含碳酸氢钠大部分分解为碳酸钠，汽提后的溶液经冷却和真空浓缩，于0℃左右析出十水碱(Na2CO3·10H2O)晶体。分离出该晶体的母液经换热后回注入地下天然碱矿层，继续溶采碱矿，而十水碱产品经熔化后，重新析出一水碱晶体，制备重质纯碱。
对于碳酸氢钠和碳酸钠含量比值M(M＝碳酸氢钠含量/碳酸钠含量)小于0.8的天然碱矿来说，因为碳酸氢钠含量较少，汽提耗汽量不很大，比较经济，但对M值大于0.8的天然碱矿来说，该工艺消耗汽提蒸汽太多，后续一水碱流程的余热不够使用，只有消耗更多的蒸汽予以补充，从而导致建厂投资及操作成本增加，使其经济性受到挑战。
为了降低碳酸氢钠含量较高的天然碱生产纯碱的能耗，本发明提出了一种天然碱冷析碳化法制纯碱工艺。
本发明的天然碱冷析碳化法制纯碱的工艺为：将精制后的热溶采淡卤水，在接近其饱合温度的条件下(即60-80℃)，送入碳化塔内，与塔底上升的CO2相接触，使其中的碳酸钠转化为碳酸氢钠，反应后的料液从塔底排出，先经一级稠厚器分离出部分稠料浆，送入离心机分离出其中的碳酸氢钠晶体，一级稠厚器上部较清液体和离心机的分离母液混合后，进入冷却器冷却到25-30℃，再送二级稠厚器分离稠料浆，将该稠料送入离心机分离出其中的碳酸钠晶体；二级稠厚器上部的清液返回碳化塔和塔内液体换热后，送往加热器用蒸汽加热到热溶采所需温度；调节碳酸钠的转换率，使母液中碱含量M值和采出卤的M值相近，以保持采出卤浓度的稳定性，当母液中碱含量的M值大于碱矿中的M值时，也可以汽提一下，通过降低母液中碳酸氢钠含量来增加采出卤的总碱浓度；然后将母液和补充杂水混合后，回注入地下天然碱矿层，重新溶解其中的碳酸氢钠和碳酸钠；分离出的碳酸氢钠晶体送煅烧炉煅烧为纯碱(轻灰)；煅烧产生的CO2气体回收后，经压缩机压缩，送到碳化塔循环使用。
本天然碱冷析碳化法制纯碱工艺，是针对M＞0.8的卤水。它是先将卤水中的碳酸钠转换成碳酸氢钠后，经煅烧制纯碱的，煅烧产出的CO2气体循环利用，而不必另设CO2气体生产装置，因而节省了大量的热能，降低了生产纯碱的成本。压缩的CO2气体可以是较为纯净的气体，也可以补入空气的混合气，或是碳化塔顶部排出的部分尾气，以减少CO2气体的损失。
图为天然碱冷析碳化法制纯碱的工艺流程图。
实施例：(见图)
将碳酸钠含量为4-16％、碳酸氢钠含量为10-16％、氯化钠小于1％的淡卤水送入碳化塔与CO2化碳气体混合，将碳酸钠转换为碳酸氢钠，通过稠厚器和离心机分离出碳酸氢钠晶体，将碳酸氢钠晶体煅烧制成纯碱，分离出的母液用于注井；工艺参数见下页附表。附表：碳化冷析法主物料平衡表
| 物流 | 流程图上编号 | 流量t/h | 温度℃ | CO2 | Na2CO3 | NaHCO3 | NaCl | H2O | ||||
| t/h | WT％ | t/h | WT％ | t/h | WT％ | t/h | WT％ | t/h | ||||
| 溶采卤水 | 1 | 239.95 | 80 | - | 12.65 | 30.35 | 12.65 | 30.35 | 0.53 | 1.27 | 74.17 | 177.99 |
| 煅烧气 | 2 | 12.29 | 30 | 11.06 | ||||||||
| 母液 | 3 | 198.77 | 30 | 7.05 | 14.02 | 7.05 | 14.02 | 0.63 | 1.25 | 85.27 | 169.49 | |
| 半成品 | 4 | 47.44 | 30 | 89.00 | 42.22 | 0.05 | 0.02 | 10.94 | 5.19 | |||
| 轻灰 | 5 | 26.67 | 99.9 | 26.63 | 0.10 | 0.02 | ||||||
| 碳化尾气 | 6 | 6.02 | 60 | 4.28 | 0.52 | |||||||
| 排放气 | 7 | 9.72 | 9.72 | |||||||||
Claims (4)
1.一种天然碱冷析碳化法制纯碱工艺，其特征是将精制后的热溶采淡卤水，在60-80℃的条件下，送入碳化塔内，与塔底上升的CO2相接触，使其中的碳酸钠转化为碳酸氢钠，反应后的料液从塔底排出，先经一级稠厚器分离出部分稠料浆，送入离心机分离出其中的碳酸氢钠晶体，一级稠厚器上部较清液体和离心机的分离母液混合后，进入冷却器冷却后，送二级稠厚器分离稠料浆，将该稠料送入离心机分离出其中的碳酸钠晶体；二级稠厚器上部的清液返回碳化塔和塔内液体换热后，送往加热器用蒸汽加热到热溶采所需温度；然后将母液和补充杂水混合后，回注入地下天然碱矿层，重新溶解其中的碳酸氢钠和碳酸钠；分离出的碳酸氢钠晶体送煅烧炉煅烧为纯碱；煅烧产生的CO2气体回收后，经压缩机压缩，送到碳化塔循环使用，而不必另设CO2气体生产装置。
2.根据权利要求1所述的天然碱冷析碳化法制纯碱工艺，其特征在于调节碳酸钠的转换率，使母液中碱含量M值和采出卤的M值相近，以保持采出卤浓度的稳定性，当母液中碱含量的M值大于碱矿中的M值时，也可以汽提一下，通过降低母液中碳酸氢钠含量来增加采出卤的总碱浓度。
3.根据权利要求1所述的天然碱冷析碳化法制纯碱工艺，其特征在于冷却温度在25-30℃。
4.根据权利要求1所述的天然碱冷析碳化法制纯碱工艺，其特征在于压缩的CO2气体可以是较为纯净的气体，也可以补入空气的混合气，或是碳化塔顶部排出的部分尾气。
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