一种清洁化生产无水硫化钠的方法技术

本发明专利技术提供了一种清洁化生产无水硫化钠的方法。该方法利用石油焦碳元素含量高、含硫高、灰分低的特性与硫酸钠发生碳还原反应，替代不可再生的煤炭资源，并利用固体氢氧化钠先期脱出石油焦原料中的硫，再使石油焦中的固定碳与硫酸钠发生碳还原反应，获取高纯度的无水硫化钠，同时实现生产过程的清洁化。本发明专利技术解决了传统工艺对环境造成的严重污染问题，淘汰了落后产能，提高了劳动生产率；并减少了对不可再生的煤炭资源的消耗；与国内外现有同类技术相比，工艺流程短，且简单彻底地根治了石油焦中含硫量高给环境带来的污染问题。本发明专利技术方法具有显著的环境效益和经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工产品硫化钠的生产技术，特别涉及。
技术介绍
硫化钠是重要的无机化工原料。工业化生产硫化钠的传统方法是采用煤粉与 芒硝或煤粉与元明粉反应的碳还原法。业内认为，该传统的碳还原法生产硫化钠还存在 着如，大量地消耗不可再生的煤炭资源；产品中硫化钠的含量仅为60%左右，产品纯度不 高；产生的废渣、废气对环境污染严重；生产设备投资大、能耗高、生产效率低下等不足之 处。而长期以来，由于其本身的生产工艺所决定，以上存在问题至今未予解决。申请人于 2009年6月18日，提出了“一种零污染生产无水硫化钠的方法”的专利申请(申请号为 200910032484. 7)，其核心技术是将碳还原法所需的碳元素采用含碳量较高的石油焦，并利 用石油焦灰分较低的特点生产硫化钠。该方法节省煤炭资源，可克服传统的碳还原法所存 在的某些缺陷。但该方法所采用的石油焦本身含硫量较高，二氧化硫的产生量比较大，难于 用常规的处理方法达到零污染，虽然其中公开了具体的处理方法，但是由于工艺流程较长， 工艺繁琐，工业化实施有一定的难度；国外也有利用石油焦替代煤炭生产硫化钠的公开文 献，从文献上看，生产的硫化钠产品的纯度还不够高；涉及的工艺参数有待甄别；文献未涉 及到利用石油焦生产硫化钠产生的二氧化硫的处理问题。可见类似技术不尽如人意，还不 能符合我国现阶段的环保要求。必须考虑用简单易行的方法，从根本上解决石油焦含硫量 高对环境所带来的严重污染问题。
技术实现思路
本专利技术提出了，目的在于通过利用石油炼制的 副产物石油焦，替代不可再生的煤炭资源，并采用化学法先期脱出石油焦原料中的硫，再使 石油焦中的固定碳与硫酸钠发生碳还原反应，获取高纯度的无水硫化钠，同时实现生产过 程的清洁化。本专利技术的技术解决方案本专利技术依据化学反应原理，确定采用硫酸钠与碳反应的碳还原法，生产无水硫化钠的 工艺路线，获取无水硫化钠。所述参与反应的硫酸钠的物料为元明粉、或为芒硝、或为工业 产品硫酸钠；参与反应的碳元素为石油炼制的副产物石油焦；此外，参与反应的还有固体 氢氧化钠。本专利技术将硫酸钠物料、石油焦粉、氢氧化钠按反应所需的质量比要求混合后，置 入反应炉内，在还原条件和阶段性的高温条件下作脱硫反应及碳还原反应，获得无水硫化 钠成品。本专利技术方法的工艺步骤为(一)分别检测硫酸钠物料中的硫酸钠含量；石油焦粉中固定碳含量；石油焦粉中硫含量。(二)按硫酸钠物料中硫酸钠含量、石油焦粉中固定碳含量100%计，两者以质量比 1 (0. 2-0. 3)比例混合、均勻搅拌后，再加入石油焦中硫含量的2. 5倍质量的片状或颗粒状 的固体氢氧化钠，氢氧化钠含量以100%计，再搅拌均勻以备用。(三)将步骤(二)的混合物料置入配有搅拌装置的还原反应炉内，用清洁能源间接 加热反应炉内的物料，通氮气使炉内处于还原条件下当炉内温度达到318 4°C时，固体氢氧化钠变成熔融态并与石油焦粉中的硫或硫化 物反应生成硫化钠和亚硫酸钠，实现石油焦粉的脱硫；当炉内温度达到600°C时，亚硫酸钠开始分解，生成硫化钠和硫酸钠； 当炉内温度达到884°C时，硫酸钠变成熔融态，石油焦的碳元素、一氧化碳与硫酸钠反 应生成硫化钠；当炉内温度达到1150-1180°C时，停止加热，放出呈熔融状态的硫化钠物料，在氮气保 护下，冷却结晶后成为纯品无水硫化钠。本专利技术的进一步技术解决方案是(一)回收反应炉内的余热；(二)回收反应过程中产生的二氧化碳。本专利技术的有益效果(一)本专利技术用石油炼制的副产品石油焦替代煤炭，改变了用煤粉和硫酸钠生产硫化钠 的传统工艺，克服了传统工艺对环境造成的严重污染问题，淘汰了落后产能，提高了劳动生 产率；并减少了对不可再生的煤炭资源的消耗，具有显著的社会效益。(二)本专利技术采用固体氢氧化钠参与硫酸钠物料与石油焦粉的反应，简单彻底地解 决了石油焦中含硫高会给环境带来的污染问题，同时采用清洁能源做燃料间接加热物料， 整个工艺过程属清洁化生产，具有显著的环境效益。(三)本专利技术方法与国内外已公开的仅用石油焦替代煤炭生产无水硫化钠的方法 相比，工艺流程简单，具有显著的经济效益。附图说明附图为本专利技术主要工艺流程框图。 具体实施例方式本专利技术列举的实施例参与反应的Na2S04含量为95-98%4，无机械杂质，水不溶物含量彡0. 05%-0. 1%，钙、镁 (以Mg计)总含量彡0. 10%-0. 15%，氯化物(以CI计)含量彡0. 12%-0. 35%，铁(Fe)含量 彡 0.002%-0. 010% ；参与反应的碳元素为80-100目的石油焦粉，固定碳含量90%-97%，氢含量1. 5%-8. 0%， 硫含量> 0. 5-6%，挥发份< 12%，灰份< 0. 3%，水份< 3%，硅含量< 0. 08%,钒含量 (0. 015%，铁含量彡 0. 08 ；参与反应的固体氢氧化钠为片状；氢氧化钠的含量为98%以上。如图所示，本专利技术方法的具体工艺流程如下(一)取用符合质量标准要求的硫酸钠、石油焦粉，(硫酸钠、石油焦固定碳含量均以100%计)，两者以1 :0.2，或1 :0. 25，或1 :0. 3的质量比例，各称重并混合，均勻搅拌；再将固 体氢氧化钠(氢氧化钠含量100%计)，以石油焦中硫含量的2. 5倍的质量称重，加入硫酸钠 和石油焦粉物料中混合，混合物料置入配有搅拌装置的还原反应炉内，用燃油或燃气燃烧 器间接加热反应炉内的物料，通氮气、搅拌器均勻搅拌，物料之间发生化学反应。(二)控制反应炉内的温度，在不同的温度阶段分别完成石油焦粉所含硫及硫化物 的脱除；亚硫酸钠分解成硫化钠和硫酸钠；获得无水硫化钠。(1)实现石油焦粉脱硫当反应炉内的温度达到318. 4°C时，固体氢氧化钠达到熔点温度，在还原条件下，与石 油焦粉所含硫及硫化物发生反应，反应原理为 3S+6Na0H===2Na2S+Na2S03+3H20 S02+2Na0H====Na2S03+H20 H2S+2Na0H===Na2S+2H20根据上述化学反应原理，在还原条件下反应炉内的温度达到318. 4°C -600°C时，主要 是氢氧化钠与硫及硫化物的反应，主要生成物是硫化钠和亚硫酸钠，生成的少量水被气化 排空，整个反应过程无二氧化硫排放。(2)亚硫酸钠分解生成硫化钠和硫酸钠当反应炉内的温度达到600°C以上时，亚硫酸钠开始分解为硫化钠和硫酸钠。其化学 反应原理为4Na2S03==Na2S+3Na2S04(3)生成硫化钠当反应炉内的反应物料达到884°C时，硫酸钠达到熔点温度，开始呈熔融态并与碳元 素、一氧化碳发生还原反应，其化学反应原理为 Na2S04+2C====Na2S+2C02Na2S04+4C====Na2S+4C0 Na2S04+4C0====Na2S+4C02 该反应随着反应温度的提高，反应速度加快，当反应温度达到1150-1180°C时，停止间 接加热，还原反应达到终点，反应物料成为熔融状态的硫化钠，在氮气保护下趁热放出物 料，进入冷却结晶器内降至常温后，继而包装该含量在90%以上的无水硫化钠产品。 (三)回收反应过程产生的余热及二氧化碳，获得副产品碳酸氢钠 上述反应炉反应过程中产生的主要是二氧化碳烟道气，其温度可达800-900本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种清洁化生产无水硫化钠的方法，采用硫酸钠与碳反应的碳还原法生产无水硫化钠，所述参与反应的硫酸钠的物料为元明粉、或为芒硝、或为工业产品硫酸钠；参与反应的碳元素为石油炼制的副产物石油焦，其特征在于；参与上述反应的物料还有固体氢氧化钠，将硫酸钠物料、石油焦粉、固体氢氧化钠按一定质量比混合后，置入反应炉内，在还原条件和阶段性的高温条件下作脱硫反应及碳还原反应，获得无水硫化钠成品。

【技术特征摘要】
一种清洁化生产无水硫化钠的方法，采用硫酸钠与碳反应的碳还原法生产无水硫化钠，所述参与反应的硫酸钠的物料为元明粉、或为芒硝、或为工业产品硫酸钠；参与反应的碳元素为石油炼制的副产物石油焦，其特征在于；参与上述反应的物料还有固体氢氧化钠，将硫酸钠物料、石油焦粉、固体氢氧化钠按一定质量比混合后，置入反应炉内，在还原条件和阶段性的高温条件下作脱硫反应及碳还原反应，获得无水硫化钠成品。2.根据权利要求1所述的一种清洁化生产无水硫化钠的方法，其特征在于；获得无水 硫化钠成品的工艺步骤为(一)分别检测硫酸钠物料中的硫酸钠含量；石油焦粉中固定碳含量；石油焦粉中硫含量；(二)按硫酸钠物料中硫酸钠含量、石油焦粉中固定碳含量100%计，两者以1:(0.2-0. 3) 质量比例...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志军，
申请(专利权)人：赵志军，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]