硫酸铵提纯法制造技术

本发明专利技术公开了一种合成硫酸铵与美国医药级碳酸氢钠的工艺，它可以低能耗、高效率地将硫酸钠和碳酸氢盐前体转换为硫酸铵高级化肥，并通过用硫酸钠饱和工艺盐水来生产医药级碳酸氢钠。这一工序在以前的技术中未被认可，结果使得以前的技术从工程、能量及产品质量的角度来看都是不成功的。本工艺将硫酸钠重新引入工艺盐水或溶液中以维持转换工艺，而不再有以前技术中所固有的分离问题和能量消耗问题。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
硫酸铵提纯法本专利技术涉及到提纯硫酸铵的方法。更具体来说，本专利技术涉及到用硫酸钠和碳酸氢钠通过逐步沉淀获得高纯度硫酸铵而不需要高能输入的方法。以前的技术中已经详细讨论过碳酸氢钠与硫酸铵的制备，有关此技术的最近的一个专利是1997年1月14日颁发给汤姆森等人的加拿大专利2,032,657。该文献讲述了通过天然硫酸钠生产碳酸氢钠和硫酸铵的工艺，而且也涉及到硫酸钠与硫酸铵重盐的制备。当人们想生成纯硫酸铵时，它是一个污染源。硫酸铵产品中如果存在重盐和钠，只会使硫酸铵的价值降低至非工业品。在此方法中，从第13页第8行开始明确指出：“在除去碳酸氢钠固体以后，剩余的盐水中含有未反应的硫酸钠、硫酸铵、碳酸氢铵以及微量碳酸氢钠的混合物。用36号泵将该盐水送到31号气体回收锅炉中，在这里它被加热至95°~100℃。在这些条件下，碳酸氢铵被分解掉，溶解在盐水中的碳酸氢钠同硫酸铵反应，生成硫酸钠、二氧化碳及氨。溶解在盐水中的二氧化碳和氨被蒸发掉，使溶液中留下的混合物主要为钠与硫酸铵。所再生的二氧化碳和氨在32号气体冷却器中被冷却，经过34号气体冷却器的进一步冷却以后，通过33号鼓风机返回到21号反应器。这种再生工艺最大程度地减少了工艺中所使用的二氧化碳和氨的数量。”显然，盐水被蒸发，硫酸铵同盐水反应生成硫酸钠和其它物质。还未找-->到系统中所存在各元素之间的相位平衡关系。本参考文献只提供了硫酸钠与硫酸铵饱和溶液系统的闭路系统，该系统只可以生成重盐。根据此学说，不会再有其它结果。该学说只局限在认为不同的溶解度可以生成硫酸铵产品。这是不对的，结果是硫酸铵污染系统。在斯蒂尔司等人的美国专利3,493,329中，此学说的方向是制备碳酸氢钠与盐酸。这个目标是同斯蒂尔司等人的学说是一致的，在文章第11栏23~43行，写有下列内容：“如果不是在工艺的第一阶段沉淀重盐，而希望沉淀硫酸铵，那么可以采用下列程序。在图10中，可以看到将此图分成三部分的三条曲线中的每一条都同两个盐的同序共沉淀相对应。在任何一个温度下，代表一个系统的点都可以通过除去溶液中的一些水进行垂直位移。为了沉淀硫酸铵而不是重盐，有必要使操作温度大于此三点，即大约59℃。A点大约同63℃相对应，它是适合的，因为它远离该三点以避免在不需要太多热量的情况下有所不希望的重盐沉淀出来。显然，在A点有硫酸钠和硫酸铵的同序共沉淀，但其形式是两个盐的混合物，而不是重盐。斯蒂尔司等人的参考文献不仅不足以教导如何形成纯度大于75％的硫酸铵，而且所揭示的内容更是完全缺乏如何获得单一硫酸铵的方法。斯蒂尔司等人的参考文献没有而且也不会生成单一产品的硫酸铵，而本专利技术的学说却明显可以。-->如果按照斯蒂尔司等人的方法，我们不能够生成纯硫酸铵产品，因为该文章完全没有意识到盐系统相位平衡的局限性以及需要把各步结合来克服此盐系统所固有的污染步骤。虽然在斯蒂尔司等人有关产品制备的图10中谈到了A点，但是，显然尽管没有说明混合物中有重盐存在，但没有说明表示产品中不含有混合盐。这反映在所揭示的文章中，斯蒂尔司等人表示有硫酸钠和硫酸铵的同序共沉淀存在。这同斯蒂尔司等人从第12栏第21行开始所提供的数据相一致，没有数据表明硫酸铵单独的数量。在每种情况下，所提供的数据是按化合物中所沉淀的比例来表示的，即重盐和其它物质。最后，斯蒂尔司等在从第32行开始的文字说明中表示：“(NH4)2SO4与硫酸钠同时存在的形式、或通过以硫酸铵和重盐的形式同序共沉淀来实施。”通过检查图10和11，没有生成单一硫酸铵的这个事实变得很明显。没有生成硫酸铵的数据，实行此方法的结果只是一个混合盐和重盐。采用这种方法不可以再获得其它东西。最后美国于1998年11月3日为柯里森亚克等人颁发的专利5,830,442讲授了生产硫酸铵的改进工艺。在能耗与转换效率不是特别在意的地方，该工艺非常诱人。在本工艺中，通过大量的输入能量蒸发及随后的冷却来除去硫酸钠。结果重盐与溶液的比例是2∶1，然后它必须蒸发掉以回收硫酸铵。虽然熟练的工艺设计师对此很赞赏，但是这种分离方法带来了很多困难，因为它要过滤大量的沉淀重盐，而且该工艺采用了重新溶解重盐、将其加入到蒸发器中，以生产循环物流用硫酸钠。这种程序增加了工艺的蒸发负载。在刚开始试图提高产量和产能中，没有意识到含有硫酸钠的初始溶液为-->不饱和溶液，这对维持硫酸铵合成中的反应是至关重要的。考虑到以前技术的局限性，显然仍然需要一种工艺可以按适当的顺序、使用一种高效节能的装置大量地生产高纯度的硫酸铵。本专利技术以很好的方式达到了这些目标，用于生产硫酸铵和美国碳酸氢钠药品。本专利技术可以用于化肥厂。本专利技术的一个目的是提供生产硫酸铵和工业级碳酸氢钠的改进工艺。本专利技术所体现的进一步的目标是提供一种方法，从硫酸钠、二氧化碳、氨或铵离子溶液中回收纯硫酸铵溶液，包括以下各步骤：a)沉淀，在至少一个沉淀操作中，碳酸氢钠沉淀，以在降低溶液中碳酸氢钠浓度的同时，提高溶液中硫酸铵的浓度；b)将碳酸氢钠沉淀物进行离心与洗涤操作，以将沉淀物转化为工业级碳酸氢钠；c)用硫酸钠或碳酸氢铵饱和a)步中的溶液，在35℃至50℃的温度下，向溶液中添加硫酸钠或碳酸氢铵，以形成第二个碳酸氢钠沉淀；d)对c)步的溶液进行调节，至少是将溶液加热至95℃，释放出氨与二氧化碳，或用硫酸同c)步的溶液接触以除去碳酸盐气体；e)将d)步的溶液冷却至温度-2℃至2℃之间，以形成第三个碳酸氢钠沉淀；f)将d)和e)步中的沉淀回收至a)步；g)用硫酸处理e)步的溶液，以除去碳酸氢钠中的碳酸盐气体，将硫酸钠减少至7％(重量百分比)以下，随后h)回收纯硫酸铵溶液。-->有利的是硫酸铵形成过程中所遇到的重盐比例为0.3∶1，这在工艺能耗方面有重大意义。例如，它需要大约5MBtu~7Mbtu的能量使溶液蒸发。显然，如果重盐的比例提高，能量输入也增加从而降低工艺的效率。此外，当重盐比例维持在相对小的条件下时，将硫酸铵从硫酸钠中分离出来就变得容易多了，因为人们不需要为了少量的液体产品而去处理大量的重盐固体。在这种方式下，过滤被简化，没有发生设备故障或导致效率降低的其它问题的风险。本专利技术所体现的另外一个目标是提供一种方法，从硫酸钠、二氧化碳、氨或铵离子溶液中回收纯硫酸铵溶液，包括以下各步骤：a)沉淀，在至少一个沉淀操作中，碳酸氢钠沉淀，以在降低溶液中碳酸氢钠浓度的同时，提高溶液中硫酸铵的浓度；b)将碳酸氢钠沉淀物进行离心与洗涤操作，以将沉淀物转化为工业级碳酸氢钠；c)用硫酸钠或碳酸氢铵饱和a)步中的溶液，在35℃至50℃的温度下，向溶液中添加硫酸钠或碳酸氢铵，以形成第二个碳酸氢钠沉淀；d)对c)步的溶液进行调节，至少是将溶液加热至95℃，释放出氨与二氧化碳，或用硫酸同c)步的溶液接触以除去碳酸盐气体；e)将d)步的溶液冷却至温度-2℃至2℃之间，以形成第三个碳酸氢钠沉淀；f)将d)和e)步中的沉淀回收至a)步；g)将e)步的溶液加热至95℃，将剩余的碳酸氢钠转化为硫酸钠，释放出氨和二氧化碳进行循环；随后-->h)回收纯硫酸铵溶液。本专利技术所体现的进一步的目标是提供从硫酸钠和碳酸氢钠中生成硫酸铵的方法，包括以下各步骤：a)提供硫酸钠溶液； b)将硫酸钠溶液同二氧化碳和氨或铵离子接触，以形成第一个碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从硫酸钠、二氧化碳、氨或铵离子溶液中回收纯硫酸铵溶液的方法，包括以下各步骤：ａ）沉淀，在至少一个沉淀操作中，碳酸氢钠沉淀，以在降低溶液中碳酸氢钠浓度的同时，提高溶液中硫酸铵的浓度；ｂ）将碳酸氢钠沉淀物进行离心与洗涤操作，以将沉淀 物转化为工业级碳酸氢钠；ｃ）用硫酸钠或碳酸氢铵饱和ａ）步中的溶液，在３５℃－５０℃的温度下，向溶液中添加硫酸钠或碳酸氢铵，以形成第二个碳酸氢钠沉淀；ｄ）对ｃ）步的溶液进行调节，至少是将溶液加热至９５℃，释放出氨与二氧化碳，或用硫酸同 ｃ）步的溶液接触以除去碳酸盐气体；ｅ）将ｄ）步的溶液冷却至温度－２℃至２℃之间，以形成第三个碳酸氢钠沉淀；ｆ）将ｄ）和ｅ）步中的沉淀回收至ａ）步；ｇ）用硫酸处理ｅ）步的溶液，以除去碳酸氢钠中的剩余碳酸盐气体，将硫酸钠减少至７％（ 重量百分比）以下；随后ｈ）回收纯硫酸铵溶液。

【技术特征摘要】
US 1998-10-13 60/103,9681、一种从硫酸钠、二氧化碳、氨或铵离子溶液中回收纯硫酸铵溶液的方法，包括以下各步骤：a)沉淀，在至少一个沉淀操作中，碳酸氢钠沉淀，以在降低溶液中碳酸氢钠浓度的同时，提高溶液中硫酸铵的浓度；b)将碳酸氢钠沉淀物进行离心与洗涤操作，以将沉淀物转化为工业级碳酸氢钠；c)用硫酸钠或碳酸氢铵饱和a)步中的溶液，在35℃-50℃的温度下，向溶液中添加硫酸钠或碳酸氢铵，以形成第二个碳酸氢钠沉淀；d)对c)步的溶液进行调节，至少是将溶液加热至95℃，释放出氨与二氧化碳，或用硫酸同c)步的溶液接触以除去碳酸盐气体；e)将d)步的溶液冷却至温度-2℃至2℃之间，以形成第三个碳酸氢钠沉淀；f)将d)和e)步中的沉淀回收至a)步；g)用硫酸处理e)步的溶液，以除去碳酸氢钠中的剩余碳酸盐气体，将硫酸钠减少至7％(重量百分比)以下；随后h)回收纯硫酸铵溶液。2、根据权利要求1所述的回收纯硫酸铵溶液的方法，其特征是包括了将g)步溶液加热至95℃的步骤，以将剩余的碳酸氢钠转换为硫酸钠，并释放出氨与二氧化碳。3、根据权利要求1所述的回收纯硫酸铵溶液的方法，其特征是在回收纯硫酸铵溶液的工序中进一步包括了将该溶液冷却至-5℃至2℃。4、根据权利要求3所述的回收纯硫酸铵溶液的方法，其特征是将溶液冷却至-2℃至2℃。5、根据权利要求3所述的回收纯硫酸铵溶液的方法，其特征是冷却结果生成芒硝沉淀。6、根据权利要求5所述的回收纯硫酸铵溶液的方法，其特征是过滤芒硝以提供硫酸铵溶液。7、根据权利要求5所述的回收纯硫酸铵溶液的方法，其特征是在冷却过程中释放二氧化碳。8、根据权利要求6所述的回收纯硫酸铵溶液的方法，其特征是硫酸铵溶液中含有不到5％重量百分比的硫酸钠。9、根据权利要求6所述的回收纯硫酸铵溶液的方法，其特征是硫酸铵溶液被蒸发，形成硫酸铵固体。10、根据权利要求9所述的回收纯硫酸铵溶液的方法，其特征是硫酸铵固体中含有不到0.5％重量百分比的硫酸钠。11、一种从硫酸钠、二氧化碳、氨或铵离子溶液中回收纯硫酸铵溶液的方法，包括以下各步骤：a)沉淀，在至少一个沉淀操作中，碳酸氢钠沉淀，以在降低溶液中碳酸氢钠浓度的同时，提高溶液中硫酸铵的浓度；b)将碳酸氢钠沉淀物进行离心与洗涤操作，以将沉淀物转化为工业级碳酸氢钠；c)用硫酸钠或碳酸氢铵饱和a)步中的溶液，在35℃-50℃的温度下，向溶液中添加硫酸钠或碳酸氢铵，以形成第二个碳酸氢钠沉淀；d)对c)步的溶液进行调节，至少是将溶液加热至95℃，释放出氨与二氧化碳，或用硫酸同c)步的溶液接触以除去碳酸盐气体；e)将d)步的溶液冷却至温度-2℃至2℃之间，以形成第三个碳酸氢钠沉淀；f)将d)和e)步中的沉淀回收至a)步；g)将e)步的溶液加热至95℃，将剩余的碳酸氢钠转化为硫酸钠，释放出氨和二氧化碳进行循环；随后h)回收纯硫酸铵溶液。12、一种从硫酸钠和碳酸氢钠中生成硫酸铵的种方法，包括以下各步骤：a)提供硫酸钠溶液；b)将硫酸钠溶液同二氧化碳和氨或铵离子接触，以形成第一个碳酸氢钠沉淀和含有硫酸铵的溶液；c)逐步沉淀溶液中的碳酸氢钠，以增加硫酸铵的浓度，降低碳酸氢钠在溶液中的浓度；d)将碳酸氢钠第一个沉淀物作为产品回收；e)将碳酸氢钠第一个沉淀物进行离心与洗涤操作，以将碳酸氢钠转化为工业级碳酸氢钠；f)用硫酸钠处理d)步中剩下的溶液，温度为35℃-50℃，以形成第二个碳酸氢钠沉淀；g)回收第二个碳酸氢钠沉淀，并将回收的沉淀物循环至b)步；h)对g)步的溶液进行调节，至少是将溶液加热至95℃，释放出氨与二氧化碳，或用硫酸同g)步的溶液接触以除去碳酸盐气体；i)将h)步剩下的溶液冷却至温度-5℃至2℃之间，以形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗宾芬尼，马克汉特克，
申请(专利权)人：艾尔波工业矿物有限公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]