一种硫酸钠废盐或高浓度废水资源化生产碳酸氢钠和硫酸铵的系统及方法技术方案

本申请涉及硫酸钠资源化利用技术领域，具体公开了一种硫酸钠废盐或高浓度废水资源化生产碳酸氢钠和硫酸铵的系统及方法。一种硫酸钠废盐或高浓度废水资源化生产碳酸氢钠和硫酸铵的方法，包括如下步骤：S1：溶解：将硫酸钠废盐或高浓度废水配置成溶解液；S2：净化；S3：碳化；S4：分离干燥；S5：浓缩析晶：将母液Ⅰ进行浓缩，然后在0

【技术实现步骤摘要】
一种硫酸钠废盐或高浓度废水资源化生产碳酸氢钠和硫酸铵的系统及方法


[0001]本申请涉及硫酸钠资源化利用
，更具体地说，它涉及一种硫酸钠废盐或高浓度废水资源化生产碳酸氢钠和硫酸铵的系统及方法。

技术介绍

[0002]在石油化工、煤化工、医药、碳酸锂、氧化锌、铬盐、烟气脱硫、化纤等行业的生产过程中，会使用大量的纯碱和硫酸，从而产生大量含有硫酸钠的废水或废盐，受限于环保的严格要求，这些硫酸钠废水和废盐不允许直接排放，需要进一步处理。
[0003]硫酸钠废水或废盐的处理工艺一般是采用蒸发结晶的方式析出硫酸钠产品，蒸发水冷凝后再次利用。但是，由于硫酸钠市场饱和、附加值低、应用领域窄以及回收硫酸钠产品质量差等问题，每年都会有大量的硫酸钠产生并堆存，堆存过程既耗费人力物力，还容易对生态环境产生影响。
[0004]硫酸钠资源化再利用是解决堆存问题的较佳方法，对此国内外的技术人员做了大量的研究开发工作，例如在联碱制碱的基础上，利用硫酸钠制纯碱，可以在一定程度上缓解硫酸钠堆存压力。又如以硫酸钠与碳酸氢铵为原料进行碳化复分解反应制备碳酸氢钠联产硫酸铵，通过两次冷冻和高温蒸铵的技术工艺，初步实现稳定生产纯度为85％
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91％的碳酸氢钠和含氮量为18％
‑
19.5％的硫酸铵，从而获得高附加值工业产品。
[0005]目前，硫酸铵与碳酸氢铵进行复分解反应制备碳酸氢钠和硫酸铵的工艺，存在能耗高、流程复杂、杂质含量高以及钠、硫酸根利用率低等问题，导致生产得到的碳酸氢钠和硫酸铵产品不能满足市场产品要求。
[0006]对于上述问题，申请公布号为CN111039310A的中国专利申请文件公开了一种硫酸钠制备碳酸氢钠联产硫酸铵的方法，所述方法包括将硫酸钠和碳酸氢铵在促进剂的作用下进行复分解反应，使碳酸氢钠和硫酸铵的结晶区扩大，从而提高碳酸氢钠和硫酸铵的析出率，有利于提升碳酸氢钠和硫酸钠的纯度。
[0007]上述方法中选用的促进剂在使用时，容易在系统体系内引入新的物质，造成碳酸氢钠产品以及硫酸铵产品的纯度下降。

技术实现思路

[0008]为了改善硫酸钠生产硫酸铵和碳酸氢钠过程中碳酸氢钠产品和硫酸铵产品纯度低的问题，本申请提供一种硫酸钠废盐或高浓度废水资源化生产碳酸氢钠和硫酸铵的系统及方法。
[0009]第一方面，本申请提供一种硫酸钠废盐或高浓度废水资源化生产碳酸氢钠和硫酸铵的方法，采用如下的技术方案：
[0010]一种硫酸钠废盐或高浓度废水资源化生产碳酸氢钠和硫酸铵的方法，包括如下步骤：
[0011]S1：溶解：将硫酸钠废盐或高浓度废水配置成溶解液；
[0012]S2：净化：取除杂剂加入溶解液内进行重金属除杂处理，然后加入氧化剂进行氧化处理，接着经过脱色、过滤得到净化液；
[0013]S3：碳化：向净化液内加入碳酸氢铵，进行复分解反应后得到浆液；
[0014]S4：分离干燥：对浆液离心处理，得到碳酸氢钠湿品和母液Ⅰ，碳酸氢钠湿品干燥后的到碳酸氢钠干品；
[0015]S5：浓缩析晶：将母液Ⅰ进行浓缩，然后在0
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5℃条件下加入溶解度大于硫酸钠和碳酸氢钠的钠盐，析出硫酸钠和碳酸氢钠的复盐晶体，采用过滤离心分离后得到复盐产品和硫酸铵溶液，复盐产品返回至步骤S3中套用；
[0016]S6：闪蒸提纯：将硫酸铵溶液进行闪蒸浓缩，降温后离心脱水得到硫酸铵湿品和母液Ⅱ，母液Ⅱ返回至步骤S5中与母液Ⅰ混合，硫酸铵湿品干燥后得到硫酸铵干品。
[0017]通过采用上述技术方案，先将硫酸钠废盐或高浓度废水配置成溶解液，从而使可溶性组分与不溶性固态组分固液分离，接着加入除杂剂去除重金属离子，减少重金属离子污染。然后加入氧化剂进行氧化处理，使得溶解液内的亚硫酸钠转化为硫酸钠，提高溶解液的硫酸钠纯度，再经过进一步的脱色、过滤处理，得到较为纯净的净化液。
[0018]净化得到的净化液进入碳化阶段，向净化液内加入合适比例的碳酸氢铵，使硫酸钠与碳酸氢铵进行复分解反应生成含有碳酸氢钠和硫酸铵的浆料，然后对浆料进行离心处理，分离出碳酸氢钠湿品和母液Ⅰ，将碳酸氢钠湿品干燥后得到较高纯度的碳酸氢钠干品。
[0019]分离得到的母液Ⅰ中存在未反应完全的硫酸钠以及未分离的碳酸氢钠组分，如果直接进行浓缩析晶，会使得到的硫酸铵纯度较低。对此，本申请向母液Ⅰ中加入溶解度大于硫酸钠和碳酸氢钠的钠盐，在0
‑
5℃的低温环境下，利用钠离子的同离子效应，促进母液Ⅰ中的硫酸钠和碳酸氢钠以复盐的形式结晶析出，离心分离后得到较为纯净的硫酸铵溶液和复盐产品。并且，复盐产品可以返回至碳化阶段进行套用，大幅度提升了硫酸钠的转化率以及碳酸氢钠产品的纯度。
[0020]离心后得到的较纯净硫酸铵溶液经过蒸发浓缩，降温后析出硫酸铵晶体，经过离心分离后得到硫酸铵湿品和母液Ⅱ，硫酸铵湿品干燥后得到纯度可达94％以上的硫酸铵干品。另外，蒸发浓缩过程中产生的尾气经过稀硫酸吸附后得到硫酸铵循环液，硫酸铵循环液返回至工序起点与下一批较纯净的硫酸铵溶液混合，进行下一次的蒸发浓缩处理。而分离得到的母液Ⅱ返回至步骤S5中与母液Ⅰ的浓缩液混合，进行下一批次的析晶操作，从而提升硫酸铵的转化率以及硫酸铵产品的纯度。
[0021]本申请在冷冻析晶过程中引入钠盐，利用同离子效应和复盐在碳化阶段的套用，大大提升了硫酸铵的浓度，同时也降低了硫酸铵溶液的体积量，从而获得纯度较高的硫酸铵产品，整体工艺的能耗也得以明显降低，适合推广应用。
[0022]优选的，所述步骤S5中，钠盐的添加量占母液Ⅰ质量的0.1
‰‑
0.15
‰
。
[0023]通过采用上述技术方案，在冷冻析晶阶段引入过多的钠盐，促析作用不在明显提升，反而会引入多余的杂质，造成硫酸铵产品的纯度下降。引入过少的钠盐，会使得母液Ⅰ中硫酸钠和碳酸氢钠析出量下降，也会引起硫酸铵溶液的纯度下降。因此优化和调整钠盐的添加量，在保证促析作用的同时不引入过多的杂质组分，从而提高硫酸铵产品的纯度。
[0024]优选的，所述步骤S5中，钠盐为硝酸钠、醋酸钠、氯化钠中的一种或多种。
[0025]通过采用上述技术方案，硝酸钠、醋酸钠以及氯化钠在0
‑
5℃条件下的溶解度都大于碳酸氢钠和硫酸铵，基于同离子效应，可以很好的促进碳酸氢钠和硫酸钠的析出，并且硝酸钠、醋酸钠和氯化钠的引入不会对硫酸铵组分产生过大的影响，保证了硫酸铵溶液的纯度和浓度。
[0026]进一步优选的，所述步骤S5中，加入的钠盐经过改性处理，所述改性处理包括如下步骤：
[0027]1)取65
‑
80份羧甲基纤维素钠、35
‑
50份水、15
‑
20份乙醇、5
‑
10份藻酸盐、3
‑
5份丙烯酰胺混合均匀制得包覆料；
[0028]2)取150
‑
180份钠盐，先称取占本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫酸钠废盐或高浓度废水资源化生产碳酸氢钠和硫酸铵的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：溶解：将硫酸钠废盐或高浓度废水配置成溶解液；S2：净化：取除杂剂加入溶解液内进行重金属除杂处理，然后加入氧化剂进行氧化处理，接着经过脱色、过滤得到净化液；S3：碳化：向净化液内加入碳酸氢铵，进行复分解反应后得到浆液；S4：分离干燥：对浆液离心处理，得到碳酸氢钠湿品和母液Ⅰ，碳酸氢钠湿品干燥后的到碳酸氢钠干品；S5：浓缩析晶：将母液Ⅰ进行浓缩，然后在0
‑
5℃条件下加入溶解度大于硫酸钠和碳酸氢钠的钠盐，析出硫酸钠和碳酸氢钠的复盐晶体，采用过滤离心分离后得到复盐产品和硫酸铵溶液，复盐产品返回至步骤S3中套用；S6：闪蒸提纯：将硫酸铵溶液进行闪蒸浓缩，降温后离心脱水得到硫酸铵湿品和母液Ⅱ，母液Ⅱ返回至步骤S5中与母液Ⅰ混合，硫酸铵湿品干燥后得到硫酸铵干品。2.根据权利要求1所述的一种硫酸钠废盐或高浓度废水资源化生产碳酸氢钠和硫酸铵的方法，其特征在于，所述步骤S5中，钠盐的添加量占母液Ⅰ质量的0.1
‰‑
0.15
‰
。3.根据权利要求1所述的一种硫酸钠废盐或高浓度废水资源化生产碳酸氢钠和硫酸铵的方法，其特征在于，所述步骤S5中，钠盐为硝酸钠、醋酸钠、氯化钠中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种硫酸钠废盐或高浓度废水资源化生产碳酸氢钠和硫酸铵的方法，其特征在于，所述步骤S5中，对母液Ⅰ进行浓缩的终点控制是：蒸发水量占母液Ⅰ总质量的3/10
‑
7/20。5.根据权利要求1所述的一种硫酸钠废盐或高浓度废水资源化生产碳酸氢钠和硫酸铵的方法，其特征在于，所述步骤S3中，母液Ⅰ中硫酸钠与碳酸氢铵的质量比为1:(1.05
‑
1.1)。6.根据权利要求1所述的一种硫酸钠...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓毛，段世俊，鲁满，陈明，高祥瑜，
申请(专利权)人：湖北凯亿环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：