【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及硫酸钠资源化转化利用。具体地说是一种利用硫酸钠生产碳酸氢钠的方法。
技术介绍
1、碳酸钠和碳酸氢钠是重要的无机化工原料，广泛应用于合成洗涤剂、污水处理、玻璃生产、含硫尾气处理等过程。我国每年产生大量的硫酸钠副产品或以硫酸钠为主体成分的废盐等，硫酸钠的资源化再利用对于降低企业运行成本和保护环境意义重大。
2、18世纪中叶法国人路布兰以普通食盐和硫酸为原料制得芒硝，将其与石灰石煅烧制得纯碱。虽然路布兰法存在产品纯度差、能耗及生产成本高、操作过程复杂等缺点，但却开启了现代化学工业的进程。改良路布兰法先通过～1000℃焙烧芒硝及煤粉得到主体成分为na2s的碱块，再经过浸溶淋洗、～110℃热碳酸化制得碳酸钠与硫化氢气体，硫化氢气体经氧化制得副产品硫磺。基于改良路布兰法的水煤气还原芒硝制碱法，可省去湿法浸取过程。循环制碱法以硫酸钠、合成氨厂的氨气与co2为原料制得饱和硫酸钠的碳酸铵溶液，经碳酸化后制得碳酸氢钠产品，母液经冷冻结晶制得na2so4·10h2o、固相循环至碳酸化工序，冷析母液经蒸氨、蒸发结晶制得硫酸铵副产品，蒸发母液循环至冷冻结晶工序。循环制碱法中硫酸钠转化率一般不大于62％，碳酸化母液中大量存在的nh4hco3/(nh4)2co3组分需经蒸氨、吸收、碳酸化等过程才能循环利用，能耗高、流程复杂。其他方法如有机胺制碱法、专利cn108975356a、cn104355326a等存在添加剂损耗、流程复杂、成本高等缺点，均尚未实现工业化生产。
技术实现思路
1、为
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、利用硫酸钠生产碳酸氢钠的方法，包括如下步骤：
4、利用硫酸钠、碳酸氢铵、盐析母液和脱酸气体进行制碱反应，得到制碱母液和碳酸氢钠固体；碳酸氢铵固体用作制备碳酸氢钠产品和/或碳酸钠产品的原料；盐析母液作为循环介质用于产品合成，其成分含有碳酸氢铵、碳酸铵，以及部分硫酸钠和硫酸铵；得到的碳酸氢钠固体可用于制备碳酸氢钠和/或碳酸钠产品；
5、向制碱母液中加入碳酸氢铵固体，并使得体系中的碳酸氢铵全部转化为碳酸铵，得到脱酸母液；
6、向脱酸母液中加入循环盐析剂(主要成分为硫酸钠)进行盐析结晶，结晶得到d盐和盐析母液，将得到的盐析母液返回到制碱反应中用于制备碳酸氢钠；
7、利用d盐制备循环盐析剂和硫酸铵副产品，制备得到的循环盐析剂返回到脱酸母液中用于盐析结晶。
8、上述利用硫酸钠生产碳酸氢钠的方法，具体包括如下操作步骤：
9、(1)制碱反应：利用硫酸钠、碳酸氢铵、盐析母液和脱酸气体进行制碱反应，得到碳酸氢钠料浆；
10、(2)分离与洗涤：将碳酸氢钠固体从碳酸氢钠料浆中分离出来，分别得到碳酸氢钠固体和制碱母液；将碳酸氢钠固体烘干得到碳酸氢钠产品，或者将碳酸氢钠固体煅烧得到碳酸钠产品；
11、(3)脱酸处理：向制碱母液中加入碳酸氢铵固体，并使得体系中的碳酸氢铵全部转化为碳酸铵，得到脱酸母液；同时将碳酸氢铵全部转化为碳酸铵时产生的脱酸气体返回到步骤(1)中参与制碱反应；
12、(4)盐析结晶：向脱酸母液中加入循环盐析剂进行冷却盐析结晶，得到d盐料浆ⅰ；
13、(5)液固分离：分离d盐料浆ⅰ，得到d盐和盐析母液；将分离得到的盐析母液返回步骤(1)中参与制碱反应；d盐的成分为na2so4·(nh4)2so4·4h2o；
14、(6)相变转化：将d盐与新水和/或蒸发冷凝水混合并加热，得到循环盐析剂料浆；
15、(7)液固分离：分离循环盐析剂料浆，得到循环盐析剂和相转化母液；将分离得到的循环盐析剂返回步骤(4)的脱酸母液中；
16、(8)冷却结晶：将相转化母液进行冷却结晶，得到d盐料浆ⅱ；
17、(9)液固分离：分离d盐料浆ⅱ，得到d盐和结晶母液；将分离得到的d盐返回步骤(6)；
18、(10)蒸发结晶：将得到的结晶母液进行蒸发结晶，得到硫酸铵料浆；蒸发结晶过程中蒸发得到的蒸发冷凝水返回步骤(6)中用于相转化d盐；
19、(11)液固分离：分离硫酸铵料浆得到硫酸铵晶体和蒸发母液；将硫酸铵晶体进行洗涤，得到硫酸铵产品，将蒸发母液返回步骤(8)。
20、本专利技术提出了全新的盐析结晶方法以实现制碱母液循环的技术路线，加入的碳酸氢铵原料不参与副反应过程、以近乎100％被进行资源化转化。本专利技术副产品制备工序物料流量小，蒸发过程能耗少，运行成本低；由于碳酸氢铵原料在新引入的特色脱酸过程中加入，既极大地提高了盐析结晶过程的相分离效率，又使得制碱过程的产品制备过程控制得到加强，从而较好地实现了产品纯度、形貌及粒度的协同控制。
21、上述利用硫酸钠生产碳酸氢钠的方法，步骤(1)中，制碱反应的反应压力为0.2～0.5mpa，反应温度为20～50℃，反应时间为0.5～1.5h；制碱反应的反应体系中，总碳酸氢根与总钠离子的摩尔比为1～1.2:1。
22、上述利用硫酸钠生产碳酸氢钠的方法，步骤(3)中，将体系中的碳酸氢铵全部转化为碳酸铵的具体操作方法为：在向制碱母液中加入碳酸氢铵固体过程中，边加入碳酸氢铵固体边将制碱母液加热升温，待碳酸氢铵固体加入完毕后进行闪蒸降温；将整个过程中溢出的脱酸气体冷却后返回步骤(1)的制碱反应的反应体系中。
23、上述利用硫酸钠生产碳酸氢钠的方法，制碱母液的加热升温速率为2～5℃/s，待碳酸氢铵固体加入完毕后，制碱母液加热升温至75～85℃；控制其闪蒸时间为0.1～10min以使体系温度控制在70～80℃。该条件下能够保证闪蒸前的混合体系中含有少量的碳酸氢铵，以便于在闪蒸时提供气化核心，防止爆沸带料。
24、上述利用硫酸钠生产碳酸氢钠的方法，脱酸气体的冷却方法为：直接用制碱母液喷淋脱酸气体至冷却温度，或者先用制碱母液喷淋脱酸气体进行初步冷却，再进一步冷却至冷却温度；脱酸气体的冷却温度为25～40℃。
25、上述利用硫酸钠生产碳酸氢钠的方法，步骤(3)中，碳酸氢铵固体在碳化母液加热过程中匀速加入；每立方米制碱母液中加入200～250kg碳酸氢铵固体；碳酸氢铵固体的粒径为200～300um。
26、上述利用硫酸钠生产碳酸氢钠的方法，步骤(4)中，循环盐析剂与脱酸母液的质量体积之比为200～400kg/m3；冷却盐析结晶时，冷却结晶温度为10～40℃。
27、上述利用硫酸钠生产碳酸氢钠的方法，步骤(6)中，相变转化时控制体系的温度在80～100℃范围内；相变转化后循环盐析剂料浆中硫酸铵的浓度为506～550g/l。
28、上述利用硫酸钠生产碳酸氢钠的方法，步骤(8)中冷却结晶的温度为10～30℃；步骤(10本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用硫酸钠生产碳酸氢钠的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用硫酸钠生产碳酸氢钠的方法，其特征在于，具体包括如下操作步骤：
3.根据权利要求2所述的利用硫酸钠生产碳酸氢钠的方法，其特征在于，步骤(1)中，制碱反应的反应压力为0.2～0.5Mpa，反应温度为20～50℃，反应时间为0.5～1.5h；制碱反应的反应体系中，总碳酸氢根与总钠的摩尔比为1～1.2:1。
4.根据权利要求2所述的利用硫酸钠生产碳酸氢钠的方法，其特征在于，步骤(3)中，将体系中的碳酸氢铵全部转化为碳酸铵的具体操作方法为：在向制碱母液中加入碳酸氢铵固体过程中，边加入碳酸氢铵固体边将制碱母液加热升温，待碳酸氢铵固体加入完毕后进行闪蒸降温；将整个过程中溢出的脱酸气体冷却后返回步骤(1)的制碱反应的反应体系中。
5.根据权利要求4所述的利用硫酸钠生产碳酸氢钠的方法，其特征在于，制碱母液的加热升温速率为2～5℃/s，待碳酸氢铵固体加入完毕后，制碱母液加热升温至75～85℃；控制其闪蒸时间为0.1～10min以使体系温度控制在70～80℃。<...
【技术特征摘要】
1.一种利用硫酸钠生产碳酸氢钠的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用硫酸钠生产碳酸氢钠的方法，其特征在于，具体包括如下操作步骤：
3.根据权利要求2所述的利用硫酸钠生产碳酸氢钠的方法，其特征在于，步骤(1)中，制碱反应的反应压力为0.2～0.5mpa，反应温度为20～50℃，反应时间为0.5～1.5h；制碱反应的反应体系中，总碳酸氢根与总钠的摩尔比为1～1.2:1。
4.根据权利要求2所述的利用硫酸钠生产碳酸氢钠的方法，其特征在于，步骤(3)中，将体系中的碳酸氢铵全部转化为碳酸铵的具体操作方法为：在向制碱母液中加入碳酸氢铵固体过程中，边加入碳酸氢铵固体边将制碱母液加热升温，待碳酸氢铵固体加入完毕后进行闪蒸降温；将整个过程中溢出的脱酸气体冷却后返回步骤(1)的制碱反应的反应体系中。
5.根据权利要求4所述的利用硫酸钠生产碳酸氢钠的方法，其特征在于，制碱母液的加热升温速率为2～5℃/s，待碳酸氢铵固体加入完毕后，制碱母液加热升温至75～85℃；控制其闪蒸时间为0.1～10min以使体系温度控制在70～80℃。
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹绍涛，李玉平，张毅，王晓茵，刘美瑞，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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