CN114570179A - 一种副产碳酸钠的装置及方法 - Google Patents

一种副产碳酸钠的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种副产碳酸钠的装置及方法，涉及化工技术领域。一种副产碳酸钠的装置，包括脱碳塔、沉淀釜、压滤机、滤液缓冲罐、脱碳塔釜泵、沉淀釜泵、滤液泵和真空泵，所述脱碳塔的顶气相出口与真空泵连接，所述脱碳塔的釜物料出口经脱碳塔釜泵与脱碳塔和沉淀釜的入口连接，所述沉淀釜的物料出口经沉淀釜泵与压滤机的进料口连接，所述压滤机的滤液出口与滤液缓冲罐连接。通过将二氧化碳脱除和沉淀分开进行，避免了堵塞脱碳塔的风险，利用碳酸钠在不同温度下的溶解度不同的特点，有效析出了碳酸钠沉淀，将滤液加热后再循环利用，提高了碳酸钠的溶解度，避免了物料在循环管道中碳酸钠的析出。

Description

一种副产碳酸钠的装置及方法
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体为一种副产碳酸钠的装置及方法。
背景技术
碳酸钠，是一种无机化合物，化学式为Na2CO3，分子量105.99 ，又叫纯碱，但分类属于盐，不属于碱，国际贸易中又名苏打或碱灰，它是一种重要的无机化工原料，主要用于平板玻璃、玻璃制品和陶瓷釉的生产，还广泛用于生活洗涤、酸类中和以及食品加工等。
尿素与二元醇（如乙二醇、丙二醇）反应，可生成环状碳酸酯（如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯）和氨气，环状碳酸酯是一种重要的有机溶剂，可用于锂离子电池的电解液，氨气可用来制备液氨和氨水，广泛应用于化工、医药等行业，但在实际氨气和氨水的生产过程中，尿素不仅与二元醇反应生成环状碳酸酯和氨气，还会与原料中少量的水反应，分解生成二氧化碳和氨气，如果不能及时有效地除去二氧化碳，将导致氨基甲酸铵的生成，从而堵塞管道，导致生产无法继续进行。
专利CN110817900B提供了一种含二氧化碳和有机物的氨气的分离方法，但工艺中需要对氨气进行二级洗涤，操作复杂；而且得到的副产物是碳酸铵，易分解，不利于保存和利用；专利CN112076609A使用碱液进行二氧化碳吸收，效果较好，但未得到碳酸钠副产品，鉴于此，我们发明了一种副产碳酸钠的装置和方法，同时可有效除去氨气中的二氧化碳。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种副产碳酸钠的装置及方法，解决了氨气和氨水在生产的过程中二氧化碳与氨气不易分离以及副产品不利于利用的问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种副产碳酸钠的装置，包括脱碳塔、沉淀釜、压滤机、滤液缓冲罐、脱碳塔釜泵、沉淀釜泵、滤液泵和真空泵，所述脱碳塔的顶气相出口与真空泵连接，所述脱碳塔的釜物料出口经脱碳塔釜泵与脱碳塔和沉淀釜的入口连接，所述沉淀釜的物料出口经沉淀釜泵与压滤机的进料口连接，所述压滤机的滤液出口与滤液缓冲罐连接，所述滤液缓冲罐的物料出口经滤液泵与脱碳塔连接，所述真空泵的出口分别与液氨精馏塔的物料入口和氨水吸收塔的物料入口相连。
优选的，一种副产碳酸钠的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.脱碳处理
首先将气相混合物和碱液加入脱碳塔，被吸入脱碳塔的气相混合物中的二氧化碳与碱液反应生成碳酸盐，脱除二氧化碳后的氨气被吸进真空泵，送至后续工序进行处理，脱碳塔釜泵产生的碳酸盐溶液一部分循环至脱碳塔，一部分送至沉淀釜进行处理。
S2.沉淀析出和过滤：
再对沉淀釜中的碳酸盐溶液进行降温搅拌处理，析出碳酸盐沉淀，将含有沉淀物的溶液通过压滤机过滤得到碳酸钠副产品，滤液自流至滤液缓冲罐，沉淀釜内物料温度为5～20℃。
S3.滤液循环：
将滤液缓冲罐内的物料温度加热至30～40℃，经滤液泵将滤液输送至脱碳塔进行循环利用。
优选的，所述步骤S1中气相混合物为二氧化碳、水蒸气、二元醇和氨气的混合物。
优选的，所述碱液指浓度为31%～50%的氢氧化钠溶液，所述脱碳塔釜泵的温度为50～80℃，压力为13～28kPa，所述塔釜液中碱液的浓度为0.1%～1%，由于氢氧化钠始终是过量的，因而二氧化碳全部转化为了碳酸钠，而非碳酸氢钠。
（三）有益效果
本发明提供了一种副产碳酸钠的装置及方法。具备以下有益效果：
本发明通过将二氧化碳、水蒸气、二元醇、氨气混合物和碱液作为入口物料添加入脱碳塔釜，被吸入脱碳塔的二氧化碳、水蒸气、二元醇、氨气的混合物中的二氧化碳与碱液反应生成碳酸盐，脱除二氧化碳后的氨气被吸进真空泵，送至后续工序进行处理，脱碳塔釜泵产生的碳酸盐溶液一部分循环至脱碳塔，一部分送至沉淀釜进行处理，对沉淀釜中的碳酸盐溶液进行降温搅拌处理，析出碳酸盐沉淀，将含有沉淀物的溶液通过压滤机过滤得到碳酸钠副产品，滤液自流至滤液缓冲罐，将滤液缓冲罐内的物料温度加热至30～40℃，经滤液泵将滤液输送至脱碳塔进行循环利用，将二氧化碳脱除和沉淀分开进行，避免了堵塞脱碳塔的风险，利用碳酸钠在不同温度下的溶解度不同的特点，有效析出了碳酸钠沉淀，将滤液加热后再循环利用，提高了碳酸钠的溶解度，避免了物料在循环管道中碳酸钠的析出。
附图说明
图1为本发明的装置示意图。
其中，1、脱碳塔；2、沉淀釜；3、压滤机；4、滤液缓冲罐；5、脱碳塔釜泵；6、沉淀釜泵；7、滤液泵；8、真空泵；9、液氨精馏塔；10、氨水吸收塔；A、气相混合物；B、碱液；C、碳酸钠；D、氨气。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1所示，本发明实施例提供一种副产碳酸钠的装置，包括脱碳塔1、沉淀釜2、压滤机3、滤液缓冲罐4、脱碳塔釜泵5、沉淀釜泵6、滤液泵7和真空泵8，脱碳塔1的顶气相出口与真空泵8连接，脱碳塔1的釜物料出口经脱碳塔釜泵5与脱碳塔1和沉淀釜2的入口连接，沉淀釜2的物料出口经沉淀釜泵6与压滤机3的进料口连接，压滤机3的滤液出口与滤液缓冲罐4连接，滤液缓冲罐4的物料出口经滤液泵7与脱碳塔1连接，真空泵8的出口分别与液氨精馏塔9的物料入口和氨水吸收塔10的物料入口相连。
一种副产碳酸钠的方法，包括以下步骤：
S1.脱碳处理
首先将气相混合物A和碱液B加入脱碳塔1，被吸入脱碳塔1的气相混合物中的二氧化碳与碱液B反应生成碳酸盐，脱除二氧化碳后的氨气被吸进真空泵8，送至后续工序进行处理，脱碳塔釜泵5产生的碳酸盐溶液一部分循环至脱碳塔1，一部分送至沉淀釜2进行处理。
S2.沉淀析出和过滤：
再对沉淀釜2中的碳酸盐溶液进行降温搅拌处理，析出碳酸盐沉淀，将含有沉淀物的溶液通过压滤机3过滤得到碳酸钠副产品，滤液自流至滤液缓冲罐4，沉淀釜2内物料温度为5℃。
S3.滤液循环：
将滤液缓冲罐4内的物料温度加热至30℃，经滤液泵7将滤液输送至脱碳塔1进行循环利用。
步骤S1中气相混合物A为二氧化碳、水蒸气、二元醇和氨气的混合物。
碱液指浓度为31%的氢氧化钠溶液，脱碳塔釜泵5的温度为50℃，压力为13kPa，塔釜液中碱液的浓度为0.1%，由于氢氧化钠始终是过量的，因而二氧化碳全部转化为了碳酸钠，而非碳酸氢钠。
将二氧化碳脱除和沉淀分开进行，避免了堵塞脱碳塔的风险，利用碳酸钠在不同温度下的溶解度不同的特点，有效析出了碳酸钠沉淀，将滤液加热后再循环利用，提高了碳酸钠的溶解度，避免了物料在循环管道中碳酸钠的析出。
实施例2：
一种副产碳酸钠的方法，包括以下步骤：
S1.脱碳处理
首先将气相混合物A和碱液B加入脱碳塔1，被吸入脱碳塔1的气相混合物中的二氧化碳与碱液B反应生成碳酸盐，脱除二氧化碳后的氨气被吸进真空泵8，送至后续工序进行处理，脱碳塔釜泵5产生的碳酸盐溶液一部分循环至脱碳塔1，一部分送至沉淀釜2进行处理。
S2.沉淀析出和过滤：
再对沉淀釜2中的碳酸盐溶液进行降温搅拌处理，析出碳酸盐沉淀，将含有沉淀物的溶液通过压滤机3过滤得到碳酸钠副产品，滤液自流至滤液缓冲罐4，沉淀釜2内物料温度为10℃。
S3.滤液循环：
将滤液缓冲罐4内的物料温度加热至35℃，经滤液泵7将滤液输送至脱碳塔1进行循环利用。
步骤S1中气相混合物A为二氧化碳、水蒸气、二元醇和氨气的混合物。
碱液指浓度为40%的氢氧化钠溶液，脱碳塔釜泵5的温度为60℃，压力为18kPa，塔釜液中碱液的浓度为0.5%，由于氢氧化钠始终是过量的，因而二氧化碳全部转化为了碳酸钠，而非碳酸氢钠。
实施例3：
一种副产碳酸钠的方法，包括以下步骤：
S1.脱碳处理
首先将气相混合物A和碱液B加入脱碳塔1，被吸入脱碳塔1的气相混合物中的二氧化碳与碱液B反应生成碳酸盐，脱除二氧化碳后的氨气被吸进真空泵8，送至后续工序进行处理，脱碳塔釜泵5产生的碳酸盐溶液一部分循环至脱碳塔1，一部分送至沉淀釜2进行处理。
S2.沉淀析出和过滤：
再对沉淀釜2中的碳酸盐溶液进行降温搅拌处理，析出碳酸盐沉淀，将含有沉淀物的溶液通过压滤机3过滤得到碳酸钠副产品，滤液自流至滤液缓冲罐4，沉淀釜2内物料温度为20℃。
S3.滤液循环：
将滤液缓冲罐4内的物料温度加热至40℃，经滤液泵7将滤液输送至脱碳塔1进行循环利用。
步骤S1中气相混合物A为二氧化碳、水蒸气、二元醇和氨气的混合物。
碱液指浓度为50%的氢氧化钠溶液，脱碳塔釜泵5的温度为80℃，压力为28kPa，塔釜液中碱液的浓度为1%，由于氢氧化钠始终是过量的，因而二氧化碳全部转化为了碳酸钠，而非碳酸氢钠。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种副产碳酸钠的装置，包括脱碳塔（1）、沉淀釜（2）、压滤机（3）、滤液缓冲罐（4）、脱碳塔釜泵（5）、沉淀釜泵（6）、滤液泵（7）和真空泵（8），其特征在于：所述脱碳塔（1）的顶气相出口与真空泵（8）连接，所述脱碳塔（1）的釜物料出口经脱碳塔釜泵（5）与脱碳塔（1）和沉淀釜（2）的入口连接，所述沉淀釜（2）的物料出口经沉淀釜泵（6）与压滤机（3）的进料口连接，所述压滤机（3）的滤液出口与滤液缓冲罐（4）连接，所述滤液缓冲罐（4）的物料出口经滤液泵（7）与脱碳塔（1）连接，所述真空泵（8）的出口分别与液氨精馏塔（9）的物料入口和氨水吸收塔（10）的物料入口相连。
2.一种副产碳酸钠的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.脱碳处理
首先将气相混合物（A）和碱液（B）加入脱碳塔（1），被吸入脱碳塔（1）的气相混合物中的二氧化碳与碱液（B）反应生成碳酸盐，脱除二氧化碳后的氨气被吸进真空泵（8），送至后续工序进行处理，脱碳塔釜泵（5）产生的碳酸盐溶液一部分循环至脱碳塔（1），一部分送至沉淀釜（2）进行处理；
S2.沉淀析出和过滤：
再对沉淀釜（2）中的碳酸盐溶液进行降温搅拌处理，析出碳酸盐沉淀，将含有沉淀物的溶液通过压滤机（3）过滤得到碳酸钠副产品，滤液自流至滤液缓冲罐（4），沉淀釜（2）内物料温度为5～20℃；
S3.滤液循环：
将滤液缓冲罐（4）内的物料温度加热至30～40℃，经滤液泵（7）将滤液输送至脱碳塔（1）进行循环利用。
3.根据权利要求2所述的一种副产碳酸钠的方法，其特征在于：所述步骤S1中气相混合物（A）为二氧化碳、水蒸气、二元醇和氨气的混合物。
4.根据权利要求2所述的一种副产碳酸钠的方法，其特征在于：所述碱液指浓度为31%～50%的氢氧化钠溶液，所述脱碳塔釜泵（5）的温度为50～80℃，压力为13～28kPa，所述塔釜液中碱液的浓度为0.1%～1%。
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