CN116873875B - 一种高纯度硫氢化钠的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高纯度硫氢化钠的生产工艺,属于碱金属化合物生产领域,所述工艺包括吸收反应、除杂、多级蒸发浓缩、冷却刮片。本发明的硫氢化钠生产工艺,产品中的铁含量为0.0007‑0.0009%,硫化钠含量为1.8‑1.9%,硫氢化钠含量为74.1‑74.3%,结晶水含量为22.4‑22.7%。
Description
技术领域
本发明涉及一种高纯度硫氢化钠的生产工艺,属于碱金属化合物生产领域。
背景技术
硫氢化钠是一种无机化合物,化学式为NaHS,为白色结晶性粉末,易溶于水和醇,在染料工业中用于合成有机中间体和制备硫化染料的助剂,在制革工业用于生皮的脱毛及鞣革,在化肥工业用于脱去活性炭脱硫剂中的单体硫,在采矿工业大量用于铜矿选矿,在人造纤维生产中用于亚硫酸染色等。
工业生产中产生的大量硫化氢有毒气体,不仅污染大气环境,又会对有限的硫资源造成浪费,碱洗废液中含有氢氧化钠,可以用来吸收硫化氢气体,进一步生产硫氢化钠,两种工业废物都可以得到有效利用,保护环境的同时可以产生一定的效益。
碱洗废液中含有杂质,其中碳酸钠在在浓缩过程中易结晶、结垢,所以需要在预热过程中脱除部分碳酸钠,再进行浓缩,另外其他杂质,如铁元素无法较好的去除,生产的产品中铁含量较高,CN105944678A公开了一种硫氢化钠溶液纯化方法,使用金属吸附剂,对硫氢化钠溶液进行处理,可以使硫氢化钠中的铁含量降至10ppm,但是对硫氢化钠产品纯度的提升较小。
另外碱洗废液属于热敏性物料,由于工艺流程中需要高温浓缩,碱洗废液在吸收硫化氢后易转化为硫化钠,导致产品中硫化钠的含量较高,所以通常需要在浓缩的过程中,采用负压浓缩,蒸汽间接加热的方式,以降低产品中硫化钠的含量,但是生产的硫氢化钠纯度较低,结晶水和硫化钠的含量仍较高。
综上所述,现有技术中生产硫氢化钠的工艺中,使用金属吸附剂降低铁含量,另外浓缩过程采用负压和蒸汽间接加热,同时提高产品纯度,得到的产品中铁含量较低,但是结晶水和硫化钠的含量仍然较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷,通过对除杂步骤进行改进,使用聚铝复合物对溶液进行除杂,并进一步进行非线性多级蒸发浓缩,最终制备硫氢化钠,在降低产品中铁含量的同时,降低结晶水和硫化钠的含量。
为解决上述技术问题,本发明采取以下技术方案:
一种高纯度硫氢化钠的生产工艺,所述工艺包括吸收反应、除杂、多级蒸发浓缩、冷却刮片。
以下是对上述技术方案的进一步改进:
所述吸收反应的方法为,将硫化氢气体通入至碱洗废液中,进行吸收反应,保持反应的压力为0.05-0.07MPa,直至硫化氢吸收至饱和,得到硫氢化钠溶液;
所述碱洗废液中氢氧化钠的浓度为30wt%;
所述硫氢化钠溶液中硫氢化钠的浓度为32wt%。
所述除杂的方法为,将硫氢化钠溶液与聚铝复合物混合,控制温度为56-58℃,进行搅拌,搅拌时间为115-130min,搅拌完成后进行过滤,过滤的精度为20-30μm,过滤得到除杂硫氢化钠溶液;
所述聚铝复合物的使用量为每1000kg的硫氢化钠溶液使用135-145g聚铝复合物;
所述聚铝复合物的制备方法为:
将沸石粉置于马弗炉中,控制温度为510-545℃,在氧气氛围下,进行煅烧,煅烧的时间为260-290min,煅烧完成后冷却至62-67℃,与浓度为2.5-3.5wt%的氢氧化钾溶液混合,然后加入十八烷基三甲基氯化铵,控制搅拌速度为25-35r/min,保持温度为62-67℃,低速搅拌14.5-15.5h,然后加入固体聚合氯化铝,保持温度不变,调节搅拌速度为1700-1850r/min,进行搅拌,搅拌的时间为11-14min,搅拌后喷雾干燥,得到聚铝复合物;
所述沸石粉的细度为120-200目;
所述沸石粉、氢氧化钾溶液、十八烷基三甲基氯化铵、聚合氯化铝的质量比为110-130:1350-1650:47-57:80-90;
所述固体聚合氯化铝中三氧化二铝含量为29.35wt%,盐基度为66%。
所述多级蒸发浓缩包括一级蒸发浓缩、二级蒸发浓缩、三级蒸发浓缩;
所述一级蒸发浓缩的方法为,将除杂硫氢化钠溶液送入一级蒸发釜,控制压力为-0.007~-0.009MPa,控制蒸汽温度为104-106℃,进行蒸发,蒸发至溶液中硫氢化钠的浓度为44-46wt%,得到一级蒸发液;
所述二级蒸发浓缩的方法为,将一级蒸发液送入二级蒸发釜,控制压力为-0.010~-0.012MPa,控制蒸汽温度为91-93℃,进行蒸发,蒸发至溶液中硫氢化钠的浓度为60-62wt%,得到二级蒸发液;
所述三级蒸发浓缩的方法为,将二级蒸发液送入三级蒸发釜,控制压力为-0.004~-0.006MPa,控制蒸汽温度为121-124℃,进行蒸发,控制蒸发的时间为11.5-12.5h,得到三级蒸发液。
所述冷却刮片的方法为,将三级蒸发液送入刮片机,使用10-12℃的冷水进行冷却,刮片制得厚度为0.5-1.2mm的片状固体,即高纯度硫氢化钠。
与现有技术相比,本发明取得以下有益效果:
本发明的硫氢化钠生产工艺,可以降低产品中的铁含量,按照《GB∕T 23937-2020工业硫氢化钠》中的方法,检测铁含量,铁含量为0.0007-0.0009%;
本发明的硫氢化钠生产工艺,可以降低产品中的硫化钠含量,按照《GB∕T 23937-2020 工业硫氢化钠》中的方法,检测硫化钠含量,硫化钠含量为1.8-1.9%;
本发明的硫氢化钠生产工艺,生产的产品中硫氢化钠含量高,按照《GB∕T 23937-2020 工业硫氢化钠》中的方法,检测硫氢化钠含量,硫氢化钠含量为74.1-74.3%;
本发明的硫氢化钠生产工艺,可以降低产品中的结晶水含量,使用热重法测定其结晶水含量,结晶水含量为22.4-22.7%。
具体实施方式
实施例1
(1)吸收反应
将硫化氢气体通入至碱洗废液中,进行吸收反应,保持反应的压力为0.06MPa,直至硫化氢吸收至饱和,得到硫氢化钠溶液;
所述碱洗废液中氢氧化钠的浓度为30wt%;
所述硫氢化钠溶液中硫氢化钠的浓度为32wt%。
(2)除杂
将硫氢化钠溶液与聚铝复合物混合,控制温度为57℃,进行搅拌,搅拌时间为120min,搅拌完成后进行过滤,过滤的精度为25μm,过滤得到除杂硫氢化钠溶液;
所述聚铝复合物的使用量为每1000kg的硫氢化钠溶液使用140g聚铝复合物;
所述聚铝复合物的制备方法为:
将沸石粉置于马弗炉中,控制温度为530℃,在氧气氛围下,进行煅烧,煅烧的时间为270min,煅烧完成后冷却至65℃,与浓度为3wt%的氢氧化钾溶液混合,然后加入十八烷基三甲基氯化铵,控制搅拌速度为30r/min,保持温度为65℃,低速搅拌15h,然后加入固体聚合氯化铝,保持温度不变,调节搅拌速度为1750r/min,进行搅拌,搅拌的时间为12min,搅拌后喷雾干燥,得到聚铝复合物;
所述沸石粉的细度为150目;
所述沸石粉、氢氧化钾溶液、十八烷基三甲基氯化铵、聚合氯化铝的质量比为120:1500:52:85;
所述固体聚合氯化铝中三氧化二铝含量为29.35wt%,盐基度为66%。
(3)多级蒸发浓缩
所述多级蒸发浓缩包括一级蒸发浓缩、二级蒸发浓缩、三级蒸发浓缩;
所述一级蒸发浓缩的方法为:
将除杂硫氢化钠溶液送入一级蒸发釜,控制压力为-0.008MPa,控制蒸汽温度为105℃,进行蒸发,蒸发至溶液中硫氢化钠的浓度为45wt%,得到一级蒸发液;
所述二级蒸发浓缩的方法为:
将一级蒸发液送入二级蒸发釜,控制压力为-0.011MPa,控制蒸汽温度为92℃,进行蒸发,蒸发至溶液中硫氢化钠的浓度为61wt%,得到二级蒸发液;
所述三级蒸发浓缩的方法为:
将二级蒸发液送入三级蒸发釜,控制压力为-0.005MPa,控制蒸汽温度为122℃,进行蒸发,控制蒸发的时间为12h,得到三级蒸发液。
(4)冷却刮片
将三级蒸发液送入刮片机,使用11℃的冷水进行冷却,刮片制得厚度为0.5-1.2mm的片状固体,即高纯度硫氢化钠。
实施例2
(1)吸收反应
将硫化氢气体通入至碱洗废液中,进行吸收反应,保持反应的压力为0.05MPa,直至硫化氢吸收至饱和,得到硫氢化钠溶液;
所述碱洗废液中氢氧化钠的浓度为30wt%;
所述硫氢化钠溶液中硫氢化钠的浓度为32wt%。
(2)除杂
将硫氢化钠溶液与聚铝复合物混合,控制温度为56℃,进行搅拌,搅拌时间为130min,搅拌完成后进行过滤,过滤的精度为30μm,过滤得到除杂硫氢化钠溶液;
所述聚铝复合物的使用量为每1000kg的硫氢化钠溶液使用145g聚铝复合物;
所述聚铝复合物的制备方法为:
将沸石粉置于马弗炉中,控制温度为510℃,在氧气氛围下,进行煅烧,煅烧的时间为290min,煅烧完成后冷却至62℃,与浓度为3.5wt%的氢氧化钾溶液混合,然后加入十八烷基三甲基氯化铵,控制搅拌速度为25r/min,保持温度为62℃,低速搅拌15.5h,然后加入固体聚合氯化铝,保持温度不变,调节搅拌速度为1850r/min,进行搅拌,搅拌的时间为11min,搅拌后喷雾干燥,得到聚铝复合物;
所述沸石粉的细度为120目;
所述沸石粉、氢氧化钾溶液、十八烷基三甲基氯化铵、聚合氯化铝的质量比为110:1350:47:80;
所述固体聚合氯化铝中三氧化二铝含量为29.35wt%,盐基度为66%。
(3)多级蒸发浓缩
所述多级蒸发浓缩包括一级蒸发浓缩、二级蒸发浓缩、三级蒸发浓缩;
所述一级蒸发浓缩的方法为:
将除杂硫氢化钠溶液送入一级蒸发釜,控制压力为-0.007MPa,控制蒸汽温度为106℃,进行蒸发,蒸发至溶液中硫氢化钠的浓度为44wt%,得到一级蒸发液;
所述二级蒸发浓缩的方法为:
将一级蒸发液送入二级蒸发釜,控制压力为-0.010MPa,控制蒸汽温度为91℃,进行蒸发,蒸发至溶液中硫氢化钠的浓度为62wt%,得到二级蒸发液;
所述三级蒸发浓缩的方法为:
将二级蒸发液送入三级蒸发釜,控制压力为-0.004MPa,控制蒸汽温度为121℃,进行蒸发,控制蒸发的时间为12.5h,得到三级蒸发液。
(4)冷却刮片
将三级蒸发液送入刮片机,使用10℃的冷水进行冷却,刮片制得厚度为0.5-1.2mm的片状固体,即高纯度硫氢化钠。
实施例3
(1)吸收反应
将硫化氢气体通入至碱洗废液中,进行吸收反应,保持反应的压力为0.07MPa,直至硫化氢吸收至饱和,得到硫氢化钠溶液;
所述碱洗废液中氢氧化钠的浓度为30wt%;
所述硫氢化钠溶液中硫氢化钠的浓度为32wt%。
(2)除杂
将硫氢化钠溶液与聚铝复合物混合,控制温度为58℃,进行搅拌,搅拌时间为115min,搅拌完成后进行过滤,过滤的精度为20μm,过滤得到除杂硫氢化钠溶液;
所述聚铝复合物的使用量为每1000kg的硫氢化钠溶液使用135g聚铝复合物;
所述聚铝复合物的制备方法为:
将沸石粉置于马弗炉中,控制温度为545℃,在氧气氛围下,进行煅烧,煅烧的时间为260min,煅烧完成后冷却至67℃,与浓度为2.5wt%的氢氧化钾溶液混合,然后加入十八烷基三甲基氯化铵,控制搅拌速度为35r/min,保持温度为67℃,低速搅拌14.5h,然后加入固体聚合氯化铝,保持温度不变,调节搅拌速度为1700r/min,进行搅拌,搅拌的时间为14min,搅拌后喷雾干燥,得到聚铝复合物;
所述沸石粉的细度为200目;
所述沸石粉、氢氧化钾溶液、十八烷基三甲基氯化铵、聚合氯化铝的质量比为130:1650:57:90;
所述固体聚合氯化铝中三氧化二铝含量为29.35wt%,盐基度为66%。
(3)多级蒸发浓缩
所述多级蒸发浓缩包括一级蒸发浓缩、二级蒸发浓缩、三级蒸发浓缩;
所述一级蒸发浓缩的方法为:
将除杂硫氢化钠溶液送入一级蒸发釜,控制压力为-0.009MPa,控制蒸汽温度为104℃,进行蒸发,蒸发至溶液中硫氢化钠的浓度为46wt%,得到一级蒸发液;
所述二级蒸发浓缩的方法为:
将一级蒸发液送入二级蒸发釜,控制压力为-0.012MPa,控制蒸汽温度为93℃,进行蒸发,蒸发至溶液中硫氢化钠的浓度为60wt%,得到二级蒸发液;
所述三级蒸发浓缩的方法为:
将二级蒸发液送入三级蒸发釜,控制压力为-0.006MPa,控制蒸汽温度为124℃,进行蒸发,控制蒸发的时间为11.5h,得到三级蒸发液。
(4)冷却刮片
将三级蒸发液送入刮片机,使用12℃的冷水进行冷却,刮片制得厚度为0.5-1.2mm的片状固体,即高纯度硫氢化钠。
对比例1
与实施例1不同的是,除杂步骤改为以下操作:
将硫氢化钠溶液与固体聚合氯化铝混合,控制温度为57℃,进行搅拌,搅拌时间为120min,搅拌完成后进行过滤,过滤的精度为25μm,过滤得到除杂硫氢化钠溶液;
所述固体聚合氯化铝的使用量为每1000kg的硫氢化钠溶液使用140g聚铝复合物;
所述固体聚合氯化铝中三氧化二铝含量为29.35wt%,盐基度为66%;
其余步骤相同,进行硫氢化钠的生产。
对比例2
与实施例1不同的是,除杂步骤中,聚铝复合物的制备方法改为以下操作:
将沸石粉置于马弗炉中,控制温度为530℃,在氧气氛围下,进行煅烧,煅烧的时间为270min,煅烧完成后冷却至65℃,然后加入固体聚合氯化铝、去离子水,保持温度不变,控制搅拌速度为1750r/min,进行搅拌,搅拌的时间为12min,搅拌后喷雾干燥,得到聚铝复合物;
所述沸石粉的细度为150目;
所述沸石粉、聚合氯化铝、去离子水的质量比为120:85:1500;
所述固体聚合氯化铝中三氧化二铝含量为29.35wt%,盐基度为66%;
其余步骤相同,进行硫氢化钠的生产。
对比例3
与实施例1不同的是,多级蒸发浓缩步骤改为以下操作:
所述多级蒸发浓缩包括一级蒸发浓缩、二级蒸发浓缩、三级蒸发浓缩;
所述一级蒸发浓缩的方法为:
将除杂硫氢化钠溶液送入一级蒸发釜,控制压力为-0.011MPa,控制蒸汽温度为92℃,进行蒸发,蒸发至溶液中硫氢化钠的浓度为45wt%,得到一级蒸发液;
所述二级蒸发浓缩的方法为:
将一级蒸发液送入二级蒸发釜,控制压力为-0.008MPa,控制蒸汽温度为105℃,进行蒸发,蒸发至溶液中硫氢化钠的浓度为61wt%,得到二级蒸发液;
所述三级蒸发浓缩的方法为:
将二级蒸发液送入三级蒸发釜,控制压力为-0.005MPa,控制蒸汽温度为122℃,进行蒸发,控制蒸发的时间为18h,得到三级蒸发液;
其余步骤相同,进行硫氢化钠的生产。
实施例4硫氢化钠指标检测
将实施例1-3、对比例1-3制备的固体硫氢化钠按照《GB∕T 23937-2020 工业硫氢化钠》中的方法,检测硫氢化钠含量、硫化钠含量、铁含量,结果见表1。
表1
组别 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 |
硫氢化钠含量 | 74.2% | 74.3% | 74.1% | 71.8% | 72.5% | 72.7% |
硫化钠含量 | 1.8% | 1.9% | 1.8% | 2.5% | 2.7% | 2.3% |
铁含量 | 0.0007% | 0.0007% | 0.0009% | 0.0015% | 0.00011% | 0.0009% |
实施例1-3采用了聚铝复合物进行除杂,并且采用非线性的多级蒸发浓缩步骤,有效降低了产品中的硫化钠含量和铁含量,并且硫氢化钠含量较高;
对比例1仅仅使用聚合氯化铝进行除杂,导致产品中的铁含量较高,硫化钠含量稍高,硫氢化钠含量降低严重;
对比例2将沸石与聚合氯化铝进行简单的复合,并使用制备的聚铝复合物进行除杂,导致产品中的铁含量稍高,硫化钠含量较高,硫氢化钠含量下降程度较低;
对比例3采用了线性的多级蒸发浓缩步骤,制备的产品中的铁含量较低,硫化钠含量稍高,同时硫氢化钠含量下降程度较低。
实施例5结晶水含量检测
将实施例1-3、对比例1-3制备的固体硫氢化钠,使用热重法测定其结晶水含量,结果见表2。
表2
组别 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 |
结晶水含量 | 22.5% | 22.7% | 22.4% | 23.9% | 24.8% | 25.2% |
实施例1-3采用了聚铝复合物进行除杂,并且采用非线性的多级蒸发浓缩步骤,有效降低了产品中的结晶水含量;
对比例1仅仅使用聚合氯化铝进行除杂,对产品中结晶水的影响较小,结晶水含量稍高;
对比例2将沸石与聚合氯化铝进行简单的复合,并使用制备的聚铝复合物进行除杂,对产品中结晶水的影响一般,结晶水含量稍高;
对比例3采用了线性的多级蒸发浓缩步骤,对产品中结晶水的影响较大,结晶水含量最高。
Claims (3)
1.一种高纯度硫氢化钠的生产工艺,其特征在于,所述工艺包括吸收反应、除杂、多级蒸发浓缩、冷却刮片;
所述吸收反应的方法为,将硫化氢气体通入至碱洗废液中,进行吸收反应,保持反应的压力为0.05-0.07MPa,直至硫化氢吸收至饱和,得到硫氢化钠溶液;
所述硫氢化钠溶液中硫氢化钠的浓度为32wt%;
所述除杂的方法为,将硫氢化钠溶液与聚铝复合物混合,控制温度为56-58℃,进行搅拌,搅拌时间为115-130min,搅拌完成后进行过滤,得到除杂硫氢化钠溶液;
所述聚铝复合物的使用量为每1000kg的硫氢化钠溶液使用135-145g聚铝复合物;
所述聚铝复合物的制备方法为:
控制温度为510-545℃,将沸石粉在氧气氛围下,进行煅烧,煅烧的时间为260-290min,煅烧完成后冷却至62-67℃,与浓度为2.5-3.5wt%的氢氧化钾溶液混合,然后加入十八烷基三甲基氯化铵,控制搅拌速度为25-35r/min,保持温度为62-67℃,低速搅拌14.5-15.5h,然后加入固体聚合氯化铝,保持温度不变,调节搅拌速度为1700-1850r/min,进行搅拌,搅拌的时间为11-14min,搅拌后喷雾干燥,得到聚铝复合物;
所述沸石粉、氢氧化钾溶液、十八烷基三甲基氯化铵、聚合氯化铝的质量比为110-130:1350-1650:47-57:80-90;
所述多级蒸发浓缩包括一级蒸发浓缩、二级蒸发浓缩、三级蒸发浓缩;
所述一级蒸发浓缩的方法为,将除杂硫氢化钠溶液送入一级蒸发釜,控制压力为-0.007~-0.009MPa,控制蒸汽温度为104-106℃,进行蒸发,蒸发至溶液中硫氢化钠的浓度为44-46wt%,得到一级蒸发液;
所述二级蒸发浓缩的方法为,将一级蒸发液送入二级蒸发釜,控制压力为-0.010~-0.012MPa,控制蒸汽温度为91-93℃,进行蒸发,蒸发至溶液中硫氢化钠的浓度为60-62wt%,得到二级蒸发液;
所述三级蒸发浓缩的方法为,将二级蒸发液送入三级蒸发釜,控制压力为-0.004~-0.006MPa,控制蒸汽温度为121-124℃,进行蒸发,控制蒸发的时间为11.5-12.5h,得到三级蒸发液;
所述冷却刮片的方法为,将三级蒸发液使用冷水进行冷却,冷却后刮片制得片状固体,即高纯度硫氢化钠;
所述除杂步骤中,过滤的精度为20-30μm;
所述聚铝复合物的制备方法中,沸石粉的细度为120-200目;
所述聚铝复合物的制备方法中,固体聚合氯化铝中三氧化二铝含量为29.35wt%,盐基度为66%。
2.根据权利要求1所述的一种高纯度硫氢化钠的生产工艺,其特征在于:所述吸收反应步骤中,碱洗废液中氢氧化钠的浓度为30wt%。
3.根据权利要求1所述的一种高纯度硫氢化钠的生产工艺,其特征在于:所述冷却刮片步骤中,冷水的温度为10-12℃,片状固体的厚度为0.5-1.2mm。
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片状硫氢化钠生产工艺改进;张喜荣;无机盐工业(05);全文 * |
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