本发明专利技术涉及一种利用电石渣反应制氨气与二氧化碳双循环利用的制碱工艺，它属于制碱工艺领域。本发明专利技术主要需要解决得是传统制碱工艺中首先针对原材料混料反应而后提纯的复杂模式，利用四通道电渗析技术进而能够实现原料的一步反应提纯到位，从而制得的碳酸钠纯度更高。将电石渣的无害化利用与处置的同时，循环利用了二氧化碳与氨气，使得原材料的利用率更高，降低原材料成本与生产成本。降低原材料成本与生产成本。降低原材料成本与生产成本。
【技术实现步骤摘要】
利用电石渣反应制氨气与二氧化碳双循环利用的制碱工艺
[0001]本专利技术涉及一种工艺，尤其是涉及一种利用电石渣反应制氨气与二氧化碳双循环利用的制碱工艺，它属于制碱工艺领域。
技术介绍
[0002]工业制纯碱方法：碳酸钠(Sodium Carbonate)，是一种无机化合物，分子式为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。
[0003]在人工合成纯碱之前，古代就发现某些海藻晾晒后，烧成的灰烬中含有碱类，用热水浸取、滤清后可得褐色碱液用于洗涤。大量的天然碱来自矿物，以地下埋藏或碱水湖为主；以沉积层存在的天然碱矿品位最高，分布甚广。
[0004]最早专利技术人工合成纯碱方法是18世纪末，法国路布兰用芒硝加石灰石和煤在高温下还原并进行碳酸化，得到以含Na2CO3为主的粗制品——黑灰，经过浸取、蒸发、精制、再结晶、烘干，获得纯度约为97％的重质纯碱。1861年，比利时欧内斯特
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索尔维独自专利技术了纯碱并获得过专利。由于技术秘密保护一直未能大范围应用，20世纪20年代才从美国突破，尤其是中国著名的化工专家侯德榜于1932年出版了《纯碱制造》一书，将保密70年，索尔维法公布于世。侯德榜还于1939
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1942创建了侯氏制碱法，并在四川建立了中试车间；1952年在大连化工厂设立了联合制碱车间。
[0005](1)索氏制碱法
[0006]1859年，比利时人索尔维，用食盐、氨水、二氧化碳为原料，于室温下从溶液中析出碳酸氢钠，将它加热，即分解为碳酸钠，人们将此方法称为索氏制碱法，此法一直沿用至今：
[0007]氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵，这是第一步：
[0008]NH3+N2O+CO2＝NH4HCO3[0009]第二步是：碳酸氢铵与氯化钠反应生成的碳酸氢钠沉淀和氯化铵，碳酸氢钠之所以沉淀是因为它的溶解度较小，经过滤得到碳酸氢钠固体：
[0010]NaCl+NH4HCO3＝NaHCO3↓
+NH4Cl
[0011]这两步总的化学方程式是：
[0012]NaCl+NH3+H2O+CO2＝NaHCO3↓
+NH4Cl
[0013]第三步：加热分解碳酸氢钠，生成水、二氧化碳和碳酸钠即我们要的纯碱：
[0014][0015]第四步：将第二步中副产的氯化铵和熟石灰混合加热，得到的氨气可循环利用：
[0016][0017](2)侯氏制碱法
[0018]1943年中国人侯德榜留学海外归来，他结合中国内地缺盐的国情，对索尔维法进
行改进，将纯碱和合成氨两大工业联合，同时生产碳酸钠和化肥氯化铵，大大地提高了食盐利用率，是为侯氏制碱法：
[0019]第一步，氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵，第二步碳酸氢铵与氯化钠反应生成的碳酸氢钠沉淀和氯化铵，碳酸氢钠之所以沉淀是因为它的溶解度较小，经过滤得到碳酸氢钠固体；如图1所述。(这两步和上面的索氏制碱法相同)。
[0020]第三步，合成的碳酸氢钠部分可以直接出厂销售，其余的碳酸氢钠会被加热分解，生成碳酸钠，生成的二氧化碳可以重新回到第一步循环利用。
[0021]根据NH4Cl溶解度比NaCl大，而在低温下却比NaCl溶解度小的原理，在 278K
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283K(5℃
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10℃)时，向母液中加入食盐细粉，而使NH4Cl单独结晶析出供做氮肥。
[0022]索氏制碱法和侯氏制碱法所不同的，索氏制碱法中氯化铵和熟石灰(氢氧化钙)混合加热，得到的氨气可循环利用；而侯氏法在整个制取过程中，CO2被循环利用，NH4Cl直接作为纯碱的副产品——肥料；所以，索氏法的产品是碳酸钠，副产品氯化钙；而侯氏法的产品是碳酸钠，副产品氯化铵。
[0023]上述这两种传统制碱工艺已经延续百年至今仍是工业制碱的工艺模式，新技术的革新一方面需从传统原料混合反应工艺段入手，如何让混料反应更加彻底，如何缩短提纯碳酸钠的工艺使产品纯度更高；二是如何提高食盐与氨的利用率，这是两个新的方向。
[0024]众所周知电石渣是电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣。
[0025]乙炔是生产聚氯乙烯(PVC)的主要原料；按生产经验，每生产1t的PVC 产品耗用电石1.5
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1.6t，同时每t电石产生1.2t电石渣(干基)，电石渣含水量按90％计，那么每生产1t PVC产品，排出电石渣浆约20t；由此可见，电石渣浆的产生量大大超过了PVC的产量；大多数PVC生产厂家将电石渣浆经重力沉降分离后，上清液循环利用；电石渣经进一步脱水，其含水率仍达40％
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50％，呈浆糊状，长期堆积不但占用大量土地，而且对土地有严重的侵蚀作用，污染堆放场地附近的水资源、容易风干起飞灰、形成粉尘对大气造成污染等，是我国清洁生产和资源循环利用的重点和难点。
[0026]通过对电石废渣处置利用的全面分析和讨论不难看出，电石废渣的处置有填海、填沟有规则堆放、自然沉降后出售；电石废渣利用有代替石灰石制水泥、生产生石灰用作电石原料、生产化工产品、生产建筑材料及用于环境治理等。
[0027]虽然电石废渣的利用方法很多，但各有优缺点，每种方法的处理效果均不尽人意，如果将他用在制碱工艺中的氨气的制取，即可节省原材料的投资，又可将电石渣无害化处置。
[0028]传统中制碱法均在反应釜中进行反应，而后混料中提取碳酸钠进行精制，工艺较繁琐；索氏制碱法与侯氏制碱法两种传统制碱工艺已经延续百年至今仍是工业制碱的工艺模式。
[0029]新技术的革新一方面需从传统原料混合反应工艺段入手，传统工艺需要大型得反应釜进行食盐得碳酸铵得反应，反应釜中同时存在氯化钠、碳酸氢铵、碳酸氢钠、氯化铵等四种物料，而后在进行碳酸钠得提纯，那如何让混料反应更加彻底，如何缩短提纯碳酸钠的工艺，使得产品纯度更高，这是技术革新得创新研究点；传统制碱法食盐得利用率在96％左右，如何提高食盐与氨的利用率，也是研究方向。
技术实现思路
[0030]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种工艺设计合理，安全可靠，可以高效的完成碳酸氢铵与氯化钠的充分反应，同时将碳酸氢钠与氯化铵浓缩提纯，将电石渣的无害化利用与处置的同时，循环利用了二氧化碳与氨气，使得原材料的利用率更高，降低原材料成本与生产成本，操作方便的利用电石渣反应制氨气与二氧化碳双循环利用的制碱工艺。
[0031]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：该利用电石渣反应制氨气与二氧化碳双循环利用的制碱工艺，包括电渗析单元，所述电渗析单元采用特殊构造的四通道电渗析单元，其特征在于：此工艺分为两个工艺段:(S1)四通道电渗析合成盐工艺单元：是合成碳酸氢钠(NaHCO3)与氯化铵(NH4Cl)的核心工艺本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用电石渣反应制氨气与二氧化碳双循环利用的制碱工艺，包括电渗析单元，所述电渗析单元采用特殊构造的四通道电渗析单元，其特征在于：此工艺分为两个工艺段:(S1)四通道电渗析合成盐工艺单元：是合成碳酸氢钠与氯化铵的核心工艺，内部包括六个内循环通道，其中四个为物料循环通道包括内循环1、内循环2、内循环3和内循环4，两个是基本电极液循环通道包括阴极液循环与阳极液循环；四通道电渗析单元前端配备氯化钠溶解水箱与碳酸氢铵供给箱；(S2)制盐工艺：碳酸氢钠浓水后端设置一套热解制备单元，制备高纯度纯碱碳酸钠同时生成二氧化碳；在氯化铵浓水后端设置一套电石渣反应单元，向其中加入电石渣，与氯化铵反应生成氯化钙盐与氨气；另外设置碳酸氢铵反应箱，用于补充碳酸氢铵供给箱溶液浓度。2.根据权利要求1所述的利用电石渣反应制氨气与二氧化碳双循环利用的制碱工艺，其特征在于：所述四通道电渗析单元的具体运行模式如下：在碳酸氢铵供给箱中配置10％浓度碳酸氢铵溶液后，输送至其对应的脱盐循环水箱，同时在溶解水箱中配置10％浓度氯化钠溶液后，输送至其对应的脱盐循环水箱；含10％质量浓度碳酸氢铵溶液的脱盐循环水箱中的溶液通过循环泵2送入四通道电渗析单元的A通道，从A通道出来后回到脱盐循环水箱，此为内循环1通道；含10％质量浓度氯化钠溶液的脱盐循环水箱中的溶液通过循环泵1送入四通道电渗析B通道，从B通道出来后进入脱盐循环水箱，此为内循环2通道；含一定质量浓度碳酸氢钠溶液的浓缩循环水箱中的溶液通过循环泵3送入四通道电渗析单元的D通道，从D通道出来后循环回到浓缩循环水箱，此为内循环3通道；含一定质量浓度氯化氨溶液的浓缩循环水箱中的溶液通过循环泵4送入四通道电渗析单元的C通道，从C通道出来后循环回到浓缩循环水箱，此为内循环4通道；以上为四路配置药剂内循环通道，相匹配的进入A、B、C、D四个电渗析循环通道；两个基本电极液循环通道如下：(1)阴极液循环通道：阴极液水箱中配置3％
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5％质量浓度的氯化钠溶液作为阴极液，溶液通过阴极液循环泵送入四通道电渗析单元的阴极液通道，从阴极液通道出来后回到阴极液水箱，此为内循环5通道；(2)阳极液循环通道：阳极液水箱中配置3％
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5％质量浓度的硫酸或者硫酸钠溶液作为阳极液，溶液通过阳极液循环泵送入四通道电渗...
【专利技术属性】
技术研发人员：王大新，施小林，肖彬彬，
申请(专利权)人：浙江志澄环境资源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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