CN117446829A - 一种利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法 - Google Patents
一种利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117446829A CN117446829A CN202311790662.9A CN202311790662A CN117446829A CN 117446829 A CN117446829 A CN 117446829A CN 202311790662 A CN202311790662 A CN 202311790662A CN 117446829 A CN117446829 A CN 117446829A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ammonium chloride
- sodium
- chloride
- ammonium
- bicarbonate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 293
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 title claims abstract description 176
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 title claims abstract description 159
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 97
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 title claims abstract description 88
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title claims abstract description 29
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 29
- VQBIMXHWYSRDLF-UHFFFAOYSA-M sodium;azane;hydrogen carbonate Chemical compound [NH4+].[Na+].[O-]C([O-])=O VQBIMXHWYSRDLF-UHFFFAOYSA-M 0.000 title claims abstract description 25
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 56
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 198
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 claims description 111
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 99
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 99
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 claims description 69
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 65
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 58
- 238000005185 salting out Methods 0.000 claims description 54
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 51
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 51
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 34
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims description 34
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 34
- 239000010413 mother solution Substances 0.000 claims description 31
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 28
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 23
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 20
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 12
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 claims description 11
- UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M Sodium bicarbonate-14C Chemical compound [Na+].O[14C]([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 9
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 8
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 7
- 238000005649 metathesis reaction Methods 0.000 claims description 7
- -1 ammonium ions Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 18
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 11
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004821 distillation Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 44
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 239000002585 base Substances 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 5
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 3
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M Chlorate Chemical compound [O-]Cl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000002288 cocrystallisation Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N hypochlorite Chemical compound Cl[O-] WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009621 Solvay process Methods 0.000 description 1
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical group N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 1
- 235000013355 food flavoring agent Nutrition 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 1
- 238000011112 process operation Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D7/00—Carbonates of sodium, potassium or alkali metals in general
- C01D7/12—Preparation of carbonates from bicarbonates or bicarbonate-containing product
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
- C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
- C01C1/16—Halides of ammonium
- C01C1/164—Ammonium chloride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D7/00—Carbonates of sodium, potassium or alkali metals in general
- C01D7/02—Preparation by double decomposition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明提供了一种利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法，涉及氯化钠废盐处理技术领域，所述方法对于复分解反应后得到的碳酸氢钠母液依然加入氯化钠进行盐析结晶，在不添加其它物质分解碳酸氢根的前提下产生碳酸氢钠与氯化铵的混晶，采用氯化铵冷却母液将混晶中的氯化铵溶解，留在固相中的碳酸氢钠与后续复分解反应新产生的碳酸氢钠一同用来得到碳酸氢钠固体，再经煅烧后得到碳酸钠产品，而盐析结晶得到的盐析结晶母液经冷却结晶得到氯化铵产品。本发明所述方法不仅工艺流程短、无高温蒸氨过程，过程无水平衡问题，成本低，兼具经济与环境效益，还可以得到总碱量98.5%以上的碳酸钠，质量百分数为99%以上的氯化铵。
Description
技术领域
本发明涉及氯化钠废盐处理技术领域，具体涉及一种利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法。
背景技术
氯化钠是一种常见的化合物，大量存在于海水和天然盐湖中，同时也是一种重要的工业原料，在食品制造过程中可作为调味剂，在化工生产过程中可用来制备盐酸、氢氧化钠、纯碱、氯化铵、氯气、氯酸盐和次氯酸盐等，在医疗行业中作为生理盐水，用于治疗失钠、失水和失血等病症。随着光伏行业和钠离子电池的发展，势必极大地增加纯碱的需求量。目前，氯化钠制备纯碱主要通过氨碱法和联合制碱法，然而上述两种方法均是以氨和二氧化碳为辅料和氯化钠反应，流程复杂，成本高。
随着废水零排放的推进，化工、冶金等行业氯化钠废盐产生量逐年增加，亟需实现工业副产氯化钠的资源化高值转化。利用氯化钠废盐制备纯碱为一种切实可行的方法，但需突破诸多难题。由于工业副产氯化钠产生行业多，每个生产装置产生量较少，传统联合制碱法采用氨与二氧化碳为辅料直接转化氯化钠面临着生产成本高，氨作为危险化学品存放要求高，工艺流程复杂、配套较多等引起的投资大等难题。副产氯化钠与碳酸氢铵复分解反应可极大简化流程，是副产氯化钠高值转化制纯碱的理想方法，但是由于复分解过程中无法加入氨将碳酸氢根转化为碳酸根，使得碳酸氢钠母液盐析过程中碳酸氢钠与氯化铵共同盐析结晶，无法获得物相纯净的氯化铵。
为了避开碳酸氢钠与氯化铵共同析出的难题，行业内曾提出多种解决方案：CN109879297B公布了一种从含氯化铵、氯化钠、碳酸氢铵、碳酸氢钠的母液中热法回收产品的工艺。该工艺为了避开氯化钠盐析碳酸氢钠母液产生碳酸氢钠与氯化铵混晶的难题，先将碳酸氢钠母液中的碳酸氢铵等高温分解为二氧化碳和氨气，将溶液中的碳酸氢根彻底去除，再将高温分解获得的尾气在碳铵合成塔制备为碳酸氢铵，脱除碳酸氢铵的母液经多效蒸发回收未反应的氯化钠，氯化钠母液闪蒸冷却制备氯化铵。该工艺采用热法分解碳酸氢铵的方法虽然避开了盐析混晶的产生，但是热法分解过程需加入大量蒸汽，且氯化钠蒸发结晶和氯化铵冷却结晶都需输入大量能量，能耗大，流程长。
CN115947350A公布了一种利用氯化钠制备碳酸氢钠和氯化铵的方法。该工艺为了避开氯化钠盐析碳酸氢钠母液产生碳酸氢钠与氯化铵混晶的难题，向碳酸氢钠母液中加入酸，将碳酸氢根中和为二氧化碳，之后加入氯化钠盐析得到氯化铵产品。该方法采用酸碱中和虽可避开盐析过程碳酸氢钠的产生，但是该方法降低了碳酸氢铵的利用率，增大了价值较低的氯化铵的产生量，经济效益差。同时，酸碱中和过程产生的水会留在溶液中，导致系统水量增加；增加的水为氨氮废水，势必需要排出系统进行处理，增加了环境风险及生产成本。
因此，针对现有技术不足，需要提供一种利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法，所述方法对于复分解反应后得到的碳酸氢钠母液依然加入氯化钠进行盐析结晶，在不添加其它物质分解碳酸氢根的前提下产生碳酸氢钠与氯化铵的混晶，采用氯化铵冷却母液将混晶中的氯化铵溶解，留在固相中的碳酸氢钠与后续复分解反应新产生的碳酸氢钠一同用来得到碳酸氢钠固体，再经煅烧后得到碳酸钠产品，而盐析结晶得到的盐析结晶母液经冷却结晶得到氯化铵产品。本发明所述方法不仅工艺流程短、无高温蒸氨过程，过程无水平衡问题，成本低，兼具经济与环境效益，还可以得到总碱量98.5%以上的碳酸钠，质量百分数为99%以上的氯化铵。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的目的在于提供一种利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法，所述方法包括如下步骤：
（1）准备氯化铵冷却母液，先加入碳酸氢钠与氯化铵的混晶，将混晶中的氯化铵溶解，再加入碳酸氢铵进行复分解反应生成碳酸氢钠，经固液分离后得到碳酸氢钠固体和碳酸氢钠母液；所述碳酸氢钠固体经煅烧后得到碳酸钠产品；
（2）将步骤（1）所述碳酸氢钠母液中加入氯化钠进行盐析结晶，经固液分离后得到盐析结晶母液以及碳酸氢钠与氯化铵的混晶，将所得碳酸氢钠与氯化铵的混晶回用于步骤（1）；
（3）将步骤（2）所述盐析结晶母液进行冷却结晶，经固液分离后得到氯化铵产品和氯化铵冷却母液，将所述氯化铵冷却母液回用于步骤（1）。
本发明所述方法能够实现氯化钠短流程制备出碳酸钠产品和氯化铵产品，极大地降低成本，克服了现有氯化钠与碳酸氢铵复分解制纯碱过程需要高温分解或加入酸分解碳酸氢铵导致的能耗高、流程复杂及环境风险大等难题。本发明所述方法基于多元水盐体系相平衡规律，提出如下创新思路：碳酸氢钠析出后的母液依然加入氯化钠盐析，不添加其它物质分解碳酸氢根的前提下产生碳酸氢钠与氯化铵的混晶，析出混晶后的母液经冷却后得到氯化铵晶体与氯化铵冷却母液，氯化铵冷却母液升温后其中的氯化铵由饱和变为不饱和，用升温后的母液将碳酸氢钠与氯化铵混晶中的氯化铵溶解，碳酸氢钠留在固相，而后向溶解氯化铵的溶液中加入碳酸氢铵，碳酸氢铵即与盐析过程溶解的氯化钠反应生成碳酸氢钠，新产生的碳酸氢钠与混晶未溶解的碳酸氢钠一同过滤后经煅烧得到纯碱产品。本发明所述方法将氯化钠通过短流程制备得到碳酸钠产品和氯化铵产品，所得产品纯度高，均满足工业产品含量标准；本发明所述方法工艺过程操作简单、成本低，无三废产生，并且兼具经济与环境效益。
需要说明的是，本发明所述方法在中间物料的循环回用体系建立后，碳酸氢钠与氯化铵的混晶全部返回进行溶解的。
作为本发明优选的技术方案，步骤（1）所述溶解的温度为30-50℃，例如30℃、33℃、35℃、37℃、40℃、43℃、45℃、47℃或50℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤（1）所述溶解的完成终点是反应系统中不溶晶体的氯含量≤2wt%，保证混晶中氯化铵基本溶解完全。
作为本发明优选的技术方案，步骤（1）所述复分解反应中碳酸氢铵的加入量为液相中氯化钠摩尔量的1-1.4倍，例如1倍、1.05倍、1.1倍、1.15倍、1.2倍、1.25倍、1.3倍、1.35倍或1.4倍等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其它未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤（1）所述复分解反应的温度为30-50℃，例如30℃、33℃、35℃、37℃、40℃、43℃、45℃、47℃或50℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤（1）所述复分解反应的时间为30-240min，例如30min、50min、80min、100min、130min、150min、180min、200min、220min或240min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤（2）所述盐析结晶的温度为25-50℃，例如25℃、30℃、35℃、40℃、45℃或50℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤（2）所述盐析结晶母液中钠离子浓度＞80g/L。
作为本发明优选的技术方案，步骤（2）所述碳酸氢钠与氯化铵的混晶中氯化钠含量＜5wt%。
需要说明的是，本发明所述方法需要控制盐析结晶母液中钠离子浓度＞80g/L，即，加入氯化钠后溶液中钠离子浓度＞80g/L，确保氯化钠全部溶解，又要保证盐析得到的碳酸氢钠与氯化铵的混晶中氯化钠含量＜5wt%，避免氯化钠过量。
作为本发明优选的技术方案，步骤（3）所述冷却结晶的温度为0-20℃，例如0℃、3℃、5℃、7℃、10℃、13℃、15℃、17℃或20℃等，所述氯化铵冷却母液中铵离子浓度＜60g/L，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
需要说明的是，本发明中，所述碳酸氢钠固体经煅烧后得到碳酸钠产品属于常规现有技术，此处不再赘述；而且，本发明中，步骤（1）-（3）所述固液分离的方式分别独立地包括水力旋流分离、离心分离、过滤分离或沉降分离中的任意一种或至少两种的组合。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
（1）本发明所述方法将氯化钠通过短流程制备为碳酸钠产品和氯化铵产品，所得产品纯度较高，碳酸钠产品的总碱量在98.5%以上，满足GB/T 210-2022中工业碳酸钠Ⅱ类合格品的要求，氯化铵产品的质量百分数为99%以上，满足GB/T 2946-2018中工业用氯化铵合格品的要求；
（2）现有方法为了避免碳酸氢钠与氯化铵共同结晶，往往采取加温或加酸碱分解碳酸氢根，导致生产成本高、环境风险大等问题，而本发明所述方法克服了现有方法中的问题，无需加温或加入酸碱，利用氯化铵冷却母液溶解混晶中的氯化铵，实现混晶中碳酸氢钠与氯化铵的分离；
（3）本发明所述方法具有工艺流程短、无高温蒸氨过程、过程无水平衡问题、所需设备少、运行成本低、兼具经济与环境效益等优点。
附图说明
图1是本发明所述利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
本发明提供了一种利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法，如图1所示，所述方法包括如下步骤：
（1）准备氯化铵冷却母液，先加入碳酸氢钠与氯化铵的混晶，将混晶中的氯化铵溶解，再加入碳酸氢铵进行复分解反应生成碳酸氢钠，经固液分离后得到碳酸氢钠固体和碳酸氢钠母液；所述碳酸氢钠固体经煅烧后得到碳酸钠产品；
（2）将步骤（1）所述碳酸氢钠母液中加入氯化钠进行盐析结晶，经固液分离后得到盐析结晶母液以及碳酸氢钠与氯化铵的混晶，将所得碳酸氢钠与氯化铵的混晶回用于步骤（1）；
（3）将步骤（2）所述盐析结晶母液进行冷却结晶，经固液分离后得到氯化铵产品和氯化铵冷却母液，将所述氯化铵冷却母液回用于步骤（1）。
本发明提供一种利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法，在中间物料的循环回用体系建立之前，所述方法的初次反应流程如下：
（i）混合碳酸氢铵、氯化钠和清水，控制碳酸氢铵与氯化钠的摩尔比为(1-1.4):1，在30-50℃下进行复分解反应，反应时间为0.5-3h，经固液分离后得到碳酸氢钠固体和碳酸氢钠母液；所述碳酸氢钠固体经煅烧后得到碳酸钠产品；
（ii）将步骤（i）所述碳酸氢钠母液中加入氯化钠进行盐析结晶，加入氯化钠后溶液中钠离子浓度＞80g/L，确保氯化钠全部溶解，盐析结晶的温度为25-50℃，经固液分离后得到盐析结晶母液以及碳酸氢钠与氯化铵的混晶，所述碳酸氢钠与氯化铵的混晶中氯化钠含量＜5wt%；
（iii）将步骤（ii）所述盐析结晶母液进行冷却结晶，冷却结晶的温度为0-20℃，经固液分离后得到氯化铵产品和氯化铵冷却母液。
实施例1
本实施例提供了一种利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法，所述方法包括如下步骤：
（1）准备氯化铵冷却母液，先加入碳酸氢钠与氯化铵的混晶，在35℃下将混晶中的氯化铵溶解，所述溶解的完成终点是反应系统中不溶晶体的氯含量≤2wt%，再加入碳酸氢铵，碳酸氢铵的加入量为液相中氯化钠摩尔量的1.1倍，在35℃下碳酸氢铵与氯化铵冷却母液中的氯化钠进行复分解反应生成碳酸氢钠，所述复分解反应的时间为180min，经固液分离后得到碳酸氢钠固体和碳酸氢钠母液；所述碳酸氢钠固体经煅烧后得到碳酸钠产品；
（2）将步骤（1）所述碳酸氢钠母液中加入氯化钠进行盐析结晶，盐析结晶的温度为35℃，经固液分离后得到盐析结晶母液以及碳酸氢钠与氯化铵的混晶，所述盐析结晶母液中钠离子浓度＞80g/L，所述碳酸氢钠与氯化铵的混晶中氯化钠含量＜5wt%，将所得碳酸氢钠与氯化铵的混晶回用于步骤（1）；
（3）将步骤（2）所述盐析结晶母液在10℃下进行冷却结晶，经固液分离后得到氯化铵产品和氯化铵冷却母液，所述氯化铵冷却母液中铵离子浓度＜60g/L，将所述氯化铵冷却母液回用于步骤（1）。
实施例2
本实施例提供了一种利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法，所述方法包括如下步骤：
（1）准备氯化铵冷却母液，先加入碳酸氢钠与氯化铵的混晶，在40℃下将混晶中的氯化铵溶解，所述溶解的完成终点是反应系统中不溶晶体的氯含量≤2wt%，再加入碳酸氢铵，碳酸氢铵的加入量为液相中氯化钠摩尔量的1.4倍，在40℃下碳酸氢铵与氯化铵冷却母液中的氯化钠进行复分解反应生成碳酸氢钠，所述复分解反应的时间为90min，经固液分离后得到碳酸氢钠固体和碳酸氢钠母液；所述碳酸氢钠固体经煅烧后得到碳酸钠产品；
（2）将步骤（1）所述碳酸氢钠母液中加入氯化钠进行盐析结晶，盐析结晶的温度为50℃，经固液分离后得到盐析结晶母液以及碳酸氢钠与氯化铵的混晶，所述盐析结晶母液中钠离子浓度＞80g/L，所述碳酸氢钠与氯化铵的混晶中氯化钠含量＜5wt%，将所得碳酸氢钠与氯化铵的混晶回用于步骤（1）；
（3）将步骤（2）所述盐析结晶母液在15℃下进行冷却结晶，经固液分离后得到氯化铵产品和氯化铵冷却母液，所述氯化铵冷却母液中铵离子浓度＜60g/L，将所述氯化铵冷却母液回用于步骤（1）。
实施例3
本实施例提供了一种利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法，所述方法包括如下步骤：
（1）准备氯化铵冷却母液，先加入碳酸氢钠与氯化铵的混晶，在50℃下将混晶中的氯化铵溶解，所述溶解的完成终点是反应系统中不溶晶体的氯含量≤2wt%，再加入碳酸氢铵，碳酸氢铵的加入量为液相中氯化钠摩尔量的1倍，在50℃下碳酸氢铵与氯化铵冷却母液中的氯化钠进行复分解反应生成碳酸氢钠，所述复分解反应的时间为30min，经固液分离后得到碳酸氢钠固体和碳酸氢钠母液；所述碳酸氢钠固体经煅烧后得到碳酸钠产品；
（2）将步骤（1）所述碳酸氢钠母液中加入氯化钠进行盐析结晶，盐析结晶的温度为30℃，经固液分离后得到盐析结晶母液以及碳酸氢钠与氯化铵的混晶，所述盐析结晶母液中钠离子浓度＞80g/L，所述碳酸氢钠与氯化铵的混晶中氯化钠含量＜5wt%，将所得碳酸氢钠与氯化铵的混晶回用于步骤（1）；
（3）将步骤（2）所述盐析结晶母液在20℃下进行冷却结晶，经固液分离后得到氯化铵产品和氯化铵冷却母液，所述氯化铵冷却母液中铵离子浓度＜60g/L，将所述氯化铵冷却母液回用于步骤（1）。
实施例4
本实施例提供了一种利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法，所述方法包括如下步骤：
（1）准备氯化铵冷却母液，先加入碳酸氢钠与氯化铵的混晶，在30℃下将混晶中的氯化铵溶解，所述溶解的完成终点是反应系统中不溶晶体的氯含量≤2wt%，再加入碳酸氢铵，碳酸氢铵的加入量为液相中氯化钠摩尔量的1.2倍，在30℃下碳酸氢铵与氯化铵冷却母液中的氯化钠进行复分解反应生成碳酸氢钠，所述复分解反应的时间为240min，经固液分离后得到碳酸氢钠固体和碳酸氢钠母液；所述碳酸氢钠固体经煅烧后得到碳酸钠产品；
（2）将步骤（1）所述碳酸氢钠母液中加入氯化钠进行盐析结晶，盐析结晶的温度为25℃，经固液分离后得到盐析结晶母液以及碳酸氢钠与氯化铵的混晶，所述盐析结晶母液中钠离子浓度＞80g/L，所述碳酸氢钠与氯化铵的混晶中氯化钠含量＜5wt%，将所得碳酸氢钠与氯化铵的混晶回用于步骤（1）；
（3）将步骤（2）所述盐析结晶母液在0℃下进行冷却结晶，经固液分离后得到氯化铵产品和氯化铵冷却母液，所述氯化铵冷却母液中铵离子浓度＜60g/L，将所述氯化铵冷却母液回用于步骤（1）。
实施例5
本实施例提供了一种利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法，所述方法包括如下步骤：
（1）准备氯化铵冷却母液，先加入碳酸氢钠与氯化铵的混晶，在30℃下将混晶中的氯化铵溶解，所述溶解的完成终点是反应系统中不溶晶体的氯含量≤2wt%，再加入碳酸氢铵，碳酸氢铵的加入量为液相中氯化钠摩尔量的1.3倍，在30℃下碳酸氢铵与氯化铵冷却母液中的氯化钠进行复分解反应生成碳酸氢钠，所述复分解反应的时间为240min，经固液分离后得到碳酸氢钠固体和碳酸氢钠母液；所述碳酸氢钠固体经煅烧后得到碳酸钠产品；
（2）将步骤（1）所述碳酸氢钠母液中加入氯化钠进行盐析结晶，盐析结晶的温度为35℃，经固液分离后得到盐析结晶母液以及碳酸氢钠与氯化铵的混晶，所述盐析结晶母液中钠离子浓度＞80g/L，所述碳酸氢钠与氯化铵的混晶中氯化钠含量＜5wt%，将所得碳酸氢钠与氯化铵的混晶回用于步骤（1）；
（3）将步骤（2）所述盐析结晶母液在5℃下进行冷却结晶，经固液分离后得到氯化铵产品和氯化铵冷却母液，所述氯化铵冷却母液中铵离子浓度＜60g/L，将所述氯化铵冷却母液回用于步骤（1）。
将上述实施例得到的碳酸钠产品的总碱量、氯化铵产品的质量百分数汇总在表1中。
表1
综上所述，本发明所述方法将氯化钠通过短流程制备为碳酸钠产品和氯化铵产品，所得产品纯度较高，碳酸钠产品的总碱量在98.5%以上，满足GB/T 210-2022中工业碳酸钠Ⅱ类合格品的要求，氯化铵产品的质量百分数为99%以上，满足GB/T 2946-2018中工业用氯化铵合格品的要求；现有方法为了避免碳酸氢钠与氯化铵共同结晶，往往采取加温或加酸碱分解碳酸氢根，导致生产成本高、环境风险大等问题，而本发明所述方法克服了现有技术中的问题，无需加温或加入酸碱，利用氯化铵冷却母液溶解混晶中的氯化铵，实现混晶中碳酸氢钠与氯化铵的分离；本发明所述方法具有工艺流程短、无高温蒸氨过程、过程无水平衡问题、所需设备少、运行成本低、兼具经济与环境效益等优点。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）准备氯化铵冷却母液，先加入碳酸氢钠与氯化铵的混晶，将混晶中的氯化铵溶解，再加入碳酸氢铵进行复分解反应生成碳酸氢钠，经固液分离后得到碳酸氢钠固体和碳酸氢钠母液；所述碳酸氢钠固体经煅烧后得到碳酸钠产品；
（2）将步骤（1）所述碳酸氢钠母液中加入氯化钠进行盐析结晶，经固液分离后得到盐析结晶母液以及碳酸氢钠与氯化铵的混晶，将所得碳酸氢钠与氯化铵的混晶回用于步骤（1）；
（3）将步骤（2）所述盐析结晶母液进行冷却结晶，经固液分离后得到氯化铵产品和氯化铵冷却母液，将所述氯化铵冷却母液回用于步骤（1）。
2.根据权利要求1所述的利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法，其特征在于，步骤（1）所述溶解的温度为30-50℃。
3.根据权利要求1所述的利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法，其特征在于，步骤（1）所述溶解的完成终点是反应系统中不溶晶体的氯含量≤2wt%。
4.根据权利要求1所述的利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法，其特征在于，步骤（1）所述复分解反应中碳酸氢铵的加入量为液相中氯化钠摩尔量的1-1.4倍。
5.根据权利要求1所述的利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法，其特征在于，步骤（1）所述复分解反应的温度为30-50℃。
6.根据权利要求1所述的利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法，其特征在于，步骤（1）所述复分解反应的时间为30-240min。
7.根据权利要求1所述的利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法，其特征在于，步骤（2）所述盐析结晶的温度为25-50℃。
8.根据权利要求1所述的利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法，其特征在于，步骤（2）所述盐析结晶母液中钠离子浓度＞80g/L。
9.根据权利要求1所述的利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法，其特征在于，步骤（2）所述碳酸氢钠与氯化铵的混晶中氯化钠含量＜5wt%。
10.根据权利要求1所述的利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法，其特征在于，步骤（3）所述冷却结晶的温度为0-20℃，所述氯化铵冷却母液中铵离子浓度＜60g/L。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311790662.9A CN117446829B (zh) | 2023-12-25 | 2023-12-25 | 一种利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311790662.9A CN117446829B (zh) | 2023-12-25 | 2023-12-25 | 一种利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117446829A true CN117446829A (zh) | 2024-01-26 |
| CN117446829B CN117446829B (zh) | 2024-04-05 |
Family
ID=89591357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311790662.9A Active CN117446829B (zh) | 2023-12-25 | 2023-12-25 | 一种利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117446829B (zh) |
Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2671713A (en) * | 1952-11-18 | 1954-03-09 | Olin Mathieson | Separation and use of ammonium chloride in the ammonia soda process for producing sodium bicarbonate |
| MX9206454A (es) * | 1991-11-20 | 1993-05-01 | Raymundo Ruiz Luna | Proceso para produccion de bicarbonato de sodio a partir de sales de sosa natural. |
| CN1962444A (zh) * | 2006-12-01 | 2007-05-16 | 株洲化工集团诚信有限公司 | 一种以工业盐渣生产纯碱的新工艺 |
| CN103449653A (zh) * | 2013-08-19 | 2013-12-18 | 燕山大学 | 一种稀土选冶含氯化钠废水的组合处理方法 |
| CN107089922A (zh) * | 2017-05-02 | 2017-08-25 | 闫小玉 | 甘氨酸副产氯化铵的生产工艺 |
| CN113135582A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-07-20 | 常州大学 | 一种氯化钠联合制备碳酸钠与氯化铵的生产方法 |
| CN113896210A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-01-07 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种混合废盐制备碳酸钠联产硫酸铵与氯化铵的方法 |
| CN113912084A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-01-11 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种利用硫酸钠与氯化钠混盐制备碳酸钠、硫酸铵与氯化铵的方法 |
| CN114075623A (zh) * | 2020-08-12 | 2022-02-22 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种含钒废石油催化剂两级提取的资源化利用方法 |
| CN114132950A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-04 | 衡阳爱洁科技股份有限公司 | 一种小苏打联产制备氯化铵的方法 |
| CN114162837A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-11 | 浙江工商大学 | 一种废盐资源化处理系统及其处理方法 |
| CN114436296A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-06 | 常州大学 | 一种氯化钠联合制备碳酸钠与氯化铵的连续生产方法 |
| CN114702046A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-07-05 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种利用硫酸钠制备碳酸钠联产硫酸铵的方法 |
| CN114715921A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-07-08 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种混合钠盐高值转化的方法 |
| CN114715920A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-07-08 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种利用混合钠盐制备碳酸钠联产硫酸铵和氯化铵的方法 |
| CN115947350A (zh) * | 2023-03-09 | 2023-04-11 | 北京赛科康仑环保科技有限公司 | 一种利用氯化钠制备碳酸氢钠和氯化铵的方法 |
-
2023
- 2023-12-25 CN CN202311790662.9A patent/CN117446829B/zh active Active
Patent Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2671713A (en) * | 1952-11-18 | 1954-03-09 | Olin Mathieson | Separation and use of ammonium chloride in the ammonia soda process for producing sodium bicarbonate |
| MX9206454A (es) * | 1991-11-20 | 1993-05-01 | Raymundo Ruiz Luna | Proceso para produccion de bicarbonato de sodio a partir de sales de sosa natural. |
| CN1962444A (zh) * | 2006-12-01 | 2007-05-16 | 株洲化工集团诚信有限公司 | 一种以工业盐渣生产纯碱的新工艺 |
| CN103449653A (zh) * | 2013-08-19 | 2013-12-18 | 燕山大学 | 一种稀土选冶含氯化钠废水的组合处理方法 |
| CN107089922A (zh) * | 2017-05-02 | 2017-08-25 | 闫小玉 | 甘氨酸副产氯化铵的生产工艺 |
| CN114075623A (zh) * | 2020-08-12 | 2022-02-22 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种含钒废石油催化剂两级提取的资源化利用方法 |
| CN113135582A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-07-20 | 常州大学 | 一种氯化钠联合制备碳酸钠与氯化铵的生产方法 |
| CN114162837A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-11 | 浙江工商大学 | 一种废盐资源化处理系统及其处理方法 |
| CN114132950A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-04 | 衡阳爱洁科技股份有限公司 | 一种小苏打联产制备氯化铵的方法 |
| CN113896210A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-01-07 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种混合废盐制备碳酸钠联产硫酸铵与氯化铵的方法 |
| CN113912084A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-01-11 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种利用硫酸钠与氯化钠混盐制备碳酸钠、硫酸铵与氯化铵的方法 |
| WO2023103770A1 (zh) * | 2021-12-09 | 2023-06-15 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种混合废盐制备碳酸钠联产硫酸铵与氯化铵的方法 |
| CN114436296A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-06 | 常州大学 | 一种氯化钠联合制备碳酸钠与氯化铵的连续生产方法 |
| CN114702046A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-07-05 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种利用硫酸钠制备碳酸钠联产硫酸铵的方法 |
| CN114715921A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-07-08 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种混合钠盐高值转化的方法 |
| CN114715920A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-07-08 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种利用混合钠盐制备碳酸钠联产硫酸铵和氯化铵的方法 |
| CN115947350A (zh) * | 2023-03-09 | 2023-04-11 | 北京赛科康仑环保科技有限公司 | 一种利用氯化钠制备碳酸氢钠和氯化铵的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117446829B (zh) | 2024-04-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2021227438A1 (zh) | 一种硫酸钠制备碳酸氢钠联产硫酸铵的方法 | |
| CN108046295B (zh) | 用硫酸钠溶液生产碳酸氢钠和硫酸铵的方法 | |
| CN102153113B (zh) | 芒硝型卤水联产碳酸钠、氯化钠、硫酸钠、氯化铵工艺 | |
| CN109019638B (zh) | 一种以芒硝为原料制备纯碱的母液处理方法 | |
| CN113135582A (zh) | 一种氯化钠联合制备碳酸钠与氯化铵的生产方法 | |
| CN114715921B (zh) | 一种混合钠盐高值转化的方法 | |
| CN114715920B (zh) | 一种利用混合钠盐制备碳酸钠联产硫酸铵和氯化铵的方法 | |
| CN109592699B (zh) | 电池级氢氧化锂的制备方法 | |
| CN114436297B (zh) | 一种芒硝制纯碱的方法 | |
| CN111039305B (zh) | 一种硫酸钠短流程制备碳酸氢钠与硫酸铵的方法 | |
| CN113896209B (zh) | 一种废盐制备碳酸钠副产硫酸钾、硫酸铵和氯化铵的方法 | |
| CN114736185A (zh) | 一种超纯氟代碳酸乙烯酯节能生产工艺及系统 | |
| US5288472A (en) | Process for the recovery of the sodium hydroxide and sodium chloride from the effluent of a diaphragm cell as solid sodium bicarbonate | |
| CN114180601A (zh) | 一种废盐废渣生产纯碱、烧碱绿色低碳工艺 | |
| CN102040197B (zh) | 一种尿素法水合肼蒸发副产含碱盐渣中的氨氮脱除方法 | |
| CN117446829B (zh) | 一种利用氯化钠废盐短流程制备碳酸钠和氯化铵的方法 | |
| WO2023169432A1 (zh) | 一种制备电池级氢氧化锂和碳酸锂的方法和系统 | |
| CN110668401B (zh) | 一种高盐废酸的无害化处置及资源化利用方法 | |
| CN116715191A (zh) | 一种硫碘循环制氢的硫酸相分解工艺及系统 | |
| CN115010149B (zh) | 一种混盐回收硫酸钠与硫酸铵的方法 | |
| CN116102211A (zh) | 一种电池正极材料前驱体合成废水处理方法 | |
| CN117446830B (zh) | 一种利用氯化钠废盐制备高纯度碳酸钠和氯化铵的方法 | |
| CN113184880A (zh) | 基于三段结晶分离氯化铵与氯化钾混合物的方法 | |
| CN105984887A (zh) | 一种三聚氰胺尾气利用工艺 | |
| CN115784263B (zh) | 通过硫酸钠制备纯碱的方法及其应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |