碳酸氢钠结晶方法技术

从过饱和碳酸氢钠水溶液开始，使该溶液循环流过由晶体构成的移动床，通过碳酸氢钠的结晶得到椭球形或球形颗粒状的碳酸氢钠。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有特定结构形态的碳酸氢钠及其制法。制造碳酸氢钠有各种已知方法。第一种是称作氨法并普遍在工业上应用的方法，它包括用含有二氧化碳的气体来处理含氨盐水(候德榜《小苏打的制造》第二版-美国化学学会专题系列丛书，Hafner出版公司1969年出版，132至157页)。另一种方法包括将饱和氯化钠水溶液与不溶于水的含氮有机碱混合(一般用胺)，然后用含二氧化碳的气体处理得到的混合物(见SOLVAY&Cie公司的法国专利申请2，545，079和2，551，428)。为了生产打算专门用于食品的高纯碳酸氢钠，用含有二氧化碳的气体对碳酸钠水溶液进行处理(见SHREVE著《化学加工工业》McGraw-Hill图书公司1969年第二版，295页)。在这些已知方法中，用含有二氧化碳的气体进行处理得到了碳酸氢钠结晶的水悬浮液。因而这些方法要涉及将此悬浮液过滤，以便从中提取出碳酸氢钠晶体并将这些晶体干燥。这两步操作都很费时、费钱，并需高额投资。干燥之后得到的碳酸氢钠一般呈细粉状，其颗粒的形状和粒度不规则，粒度分布常常也很宽。本专利技术涉及一种具有新型结构形态的碳酸氢钠，它与已知的碳酸氢钠的不同之处在于，它形成时颗粒形状规则并具有较大粒度。因此，本专利技术涉及一种椭球或球形颗粒状的碳酸氢钠。在本专利技术的范围内，所述椭球颗粒是这样一种颗粒，它具有不带尖棱的基本呈曲线状的表面。它们一般具有从透镜状到理想球面状的回转外形。按照一个具体实例，本专利技术的碳酸氢钠具有这样的形状，即平均轴比至少为0.5，最好大于0.7的椭球状颗粒，所述平均轴比由下式定义Σi=1i=nai:b1n]]>此处ai和bi分别表示颗粒的短径和长径，n表示在碳酸氢钠颗粒的代表性试样中的颗粒数。按照另一实例(这是特别具有优点的一个实例)，本专利技术的碳酸氢钠具有如下颗粒形状其平均直径至少为0.25毫米，最好大于0.50毫米，所述平均直径由下式定义(Σnidi)/(Σni)此处ni表示在颗粒试样中平均直径为di的颗粒所占的重量分数(见G.HERDAN《小粒子统计学》Butterworths公司1960年第二版，10和11页)。构成本专利技术碳酸氢钠颗粒的最佳平均直径取决于其预期的用途。适用于大多数用途的本专利技术碳酸氢钠，其平均颗粒直径为0.50至3毫米，平均轴比为0.75至0.95。优选近于球状的颗粒。在本专利技术碳酸氢钠的一个优选实例中，椭球形颗粒或球形颗粒是整块的。所谓整块颗粒可理解为是指由碳酸氢钠的一种非附聚的单块形成的颗粒。按照本专利技术，整块颗粒最好是结晶的。最好每个颗粒是一块多晶。本专利技术的碳酸氢钠一般具有高硬度以及高抗冲击性和抗磨耗性。它易于运输和储存，减少甚至消除了粉尘飞扬的危险。此外，它还具有在水中有适度的溶解速度这一特性。本专利技术的碳酸氢钠有许多不同的用途，特别是可用于制药业，用于人畜食品、废水及酸水处理以及用来生产碳酸钠。本专利技术还涉及一种制造碳酸氢钠的方法，这种方法是使过饱和的碳酸氢钠水溶液循环流过晶体的移动床。在本专利技术的方法中，床上的晶体作为通过使过饱和溶液去过饱和而进行碳酸氢钠结晶的晶种。虽然可以使用碳酸氢钠以外的无机物晶体，但本专利技术最好使用碳酸氢钠晶体床。该晶体可用任何适当的已知技术来制备，例如前述的任一种先有技术。按照本专利技术方法的一个优选实例，在该方法中结晶的碳酸氢钠有一部分被研磨，这部分研磨过的碳酸氢钠再循环到移动床上。实际上，已经观察到，当用本专利技术的方法制造的碳酸氢钠晶体进行研磨而得到一种颗粒，并用这种颗粒组成床作为碳酸氢钠结晶的晶种时，用本专利技术的方法制造的碳酸氢钠的质量得到了改善(特别是结晶的形态更规则了)。移动床的定义是这样一种床，当通过碳酸氢钠溶液时，床上的颗粒保持持续运动的状态。它可用于任何适当的结晶装置中。按照本专利技术方法的一个优选实例，移动床是一种公认定义上的流化床(见CIVAUDON，MASSOT和BENSIMON《化学工程概要》(法)Berger-Levrault公司，Nancy1960年第一卷353至370页)。为此目的，使用法国专利申请88.10402(SOLVAY&Cie公司)中叙述并请求保护的技术是有益的，此技术包括使过饱和的溶液通过安装在床下且设计得能把过饱和溶液分布为垂直细流的分配器，保持分配器适当的温度以避免碳酸氢钠在其表面自发结晶。实施本专利技术方法的这个实例的适用装置包括一个垂直圆筒形罐和轴向安装在罐内的一根垂直管，管的出口紧靠罐的底部;由轴向管和罐的圆筒壁之间所限定的竖直环状室被流化床的分配器分成两段。当使用这种装置时，在分配器上方的环状室中使用了晶体床，过饱和溶液被送入轴向管，使该溶液径向进入靠近罐底的环状室穿过分配器使晶体床流化。过饱和溶液的最佳过饱和度取决于各种参数，特别是其温度和可能存在的固体或溶解的杂质。实际上，在其它条件都相同的条件下，希望得到最大的过饱和度;然而，为了防止结晶床上方的结晶装置壁上发生意外结晶或者对晶体形态和机械性能有害的床结晶的随机生长，必须限制过饱和度。过饱和溶液的温度不是关键的。然而实际上已观察到，溶液温度越高则床上晶体的增长速度就越大。不过，保持溶液的温度低于在结晶装置中存在的压力下该溶液的沸点较为有利。例如，当结晶装置中的压力是正常大气压时，在50至115℃之间的温度下最好使用过饱和度为0.5至15克/千克的碳酸氢钠水溶液。过饱和度表示每千克溶液中超过相当于饱和溶液的质量的碳酸氢钠质量数。用来得到碳酸氢钠过饱和水溶液的装置并不关键。按照本专利技术的一个优选实例，为了得到过饱和溶液，先将碳酸氢钠的水溶液(最好是饱和溶液)和一种在水中溶解度比碳酸氢钠要大的钠盐水溶液混和，再将得到的混合物中的所述盐转变为碳酸氢钠。在本专利技术方法的这个实例中，必须控制操作条件，以避免将所述钠盐转变为碳酸氢钠的过程中发生碳酸氢盐沉淀。通过适当选择钠盐和被混合的水溶液的相对重量，或选择它们各自的浓度，就很容易实现上述条件。此种钠盐最好是氯化钠或碳酸钠。在刚刚叙述过的本专利技术实例的第一个变式中，为了制造碳酸氢钠过饱和水溶液，将饱和的碳酸氢钠水溶液和含氨盐水混合，然后用含二氧化碳的气体处理得到的混合物，调节溶液和气体的相对量以防止碳酸氢钠沉淀。在所述实例的第二个变式中，碳酸氢钠的饱和水溶液和碳酸钠水溶液混合，然后在受控制的条件下用含二氧化碳的气体处理得到的混合物，以防止碳酸氢钠沉淀。在第三个变式中，将饱和碳酸氢钠水溶液、氯化钠水溶液和含有不溶于水的含氮有机碱且不溶于水的有机液体相混合，用含有二氧化碳的气体处理得到的混合物，调节水溶液、有机液体和气体的浓度或各自的量，以便在得到的反应混合物中得到碳酸氢钠的过饱和水溶液而不发生沉淀，然后将所述反应混合物倾析，分别回收过饱和的碳酸氢钠水溶液和含有含氮有机碱盐酸盐的有机相。在本专利技术方法的这个变式中，含氮有机碱被定义为任何不溶于水且有足够的碱的特征而能与氯化氢反应生成碱的盐酸盐的含氮有机反应物。在本专利技术的这个变式中可以使用的含氮有机碱的例子是水不溶性亚胺及其衍生物、水不溶性季铵盐和水不溶性胺及胺衍生物。伯胺、仲胺或叔胺可无区别地使用。使用伯胺特别有利，其中特别好的伯胺是分子中含有12至24个碳原子，最好是12至14个碳原本文档来自技高网...

【技术保护点】
颗粒状碳酸氢钠，其特征在于，它包含椭球形或球形颗粒。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：克罗德布雷顿，莱昂尼南，
申请(专利权)人：索尔维公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]