[發明專利]一種無廢液排放氨循環制取純堿的方法

有效

• 申請號: 201310733182.9
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN103803587A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 王軍;袁俊生;鄧會寧;紀志永;王陽;郭小甫;楊超鵬;張林棟;謝英惠;劉杰;趙穎穎;李棟嬋;王士釗;劉燕蘭
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C01D7/00
• 分類號: C01D7/00;C01F11/24
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

技術領域

本發明屬于無機化工技術領域，特別涉及利用氯化銨和碳酸鈣反應得到二氧化碳和氨氣的工藝，具體地說是以氯化銨和碳酸鈣為原料，經過加熱分解，得到氯化鈣、二氧化碳和氨氣。二氧化碳和氨氣經過冷卻、鹽水吸收反應、分離、煅燒及析銨等工序制得純堿和氯化銨，氯化銨回頭使用；固體經過加工得到氯化鈣的方法。整個過程無廢液排放。

背景技術

目前國內外工業上生產純堿的方法主要有聯堿法，氨堿法和天然堿法。聯堿法該工藝由我國化學家侯德榜發明，以工業鹽為主要原料生產制得，副產品為氯化銨，可作為化肥生產的原料或直接農用，我國近50%的廠家使用該工藝；氨堿法又稱“索爾維法”，該工藝由比利時人索爾維以工業鹽、氨水、二氧化碳為原料制得，副產品為氯化鈣，我國約44%的廠家使用此工藝；天然堿法是一種蒸發鹽礦物，為水合碳酸鈉，雜質較多，經過適當加工制成純堿。

在聯堿生產過程中，有大量的副產物氯化銨生成。目前，氯化銨主要作為農作物的氮肥肥料被廣泛應用，小部分應用于電池、電鍍等工業領域。自1964年聯合制堿第一套工業化裝置成功開車后，聯合制堿在中國得到飛速發展，生產能力和技術水平處于世界領先水平，在我國聯合制堿法的產量約占純堿產量的50%，我國純堿工業“十二五”規劃純堿總產量控制在3000萬噸，屆時氯化銨產量將達到甚至超過1500萬噸，供大于求。因此，氯化銨的出路問題將是制約純堿行業發展的重要瓶頸問題之一。關于氯化銨再利用的方法仍處于研究階段，主要有聯堿法副產的氯化銨與甲醇反應生產氯甲烷和氨的研究，分解氯化銨得到鹽酸和氨的研究等。

我國部分企業采用氨堿法。據統計，氨堿法每生產1噸純堿要排放10立方米廢液廢渣，排放的廢渣每年吞噬大量土地，形成的'白海'變為不毛之地，廢液又污染了江河湖海，并使港灣淤塞。這種排污方式不僅浪費了資源又污染了環境，成為世界性難題。已公開中國專利CN1112088A循環法生產純堿的工藝,在制氣過程中由NH₄Cl和CaCO₃在95—105℃時,發生復分解反應得到NH₃、CaCl₂、CO₂和H₂O。該反應時間約為100分鐘(通過實驗100分鐘反應率小于20%),這使得該方法實現工業化生產變得非常困難。

為解決氨堿法純堿生產的廢渣廢液污染問題，綜合利用資源，降低純堿生產的消耗定額，河北工業大學海水利用中心經過多年研究，研制出一種制堿新工藝。新工藝的特點是在氨堿法純堿生產工藝與聯堿法相結合，將氨堿法的母液蒸氨改為固體析氨并制取二氧化碳，固體回收氯化鈣，實現了無廢液排放。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種用氯化銨、氯化鈉和碳酸鈣制取純堿的方法。首先將NH₄Cl結晶及粒徑≤0.20毫米的石灰石（CaCO₃），按NH₄Cl和CaCO₃摩爾比2∶1.01—1.8從回轉窯的加料口加入到回轉窯中，在預熱段與窯氣充分換熱預熱到150℃，此時少量的未反應的NH₄Cl冷卻結晶到石灰石粉中，物料在預熱段停留時間是8--15分鐘；隨后物料進入回轉窯的加熱反應段，反應初始溫度為150℃終止溫度為350℃，此段發生NH₄Cl在≥337.8℃完全分解,得到NH₃氣和HCl氣;HCl氣在和CaCO₃反應,得到CO₂和H₂O的混合氣體和CaCl₂。反應過程：NH₄Cl=HCl+NH₃HCl+CaCO₃=CaCl₂+CO₂+H₂O；固體物料反應段停留時間是20--40分鐘；窯氣出口得到的是NH₃和CO₂的混合氣體，該氣體經過除塵、水洗，送到制堿工序與NaCl反應制得純堿、析銨母液和氯化銨,析銨母液和氯化銨回頭使用；回轉窯底部排出的是固體物料（主要成份是無水氯化鈣），其可以作為干燥劑直接使用，也可以用作融雪劑或配制壓井液，這種方法得到的無水氯化鈣加工成本很低，其氯化鈣生產過程無蒸汽消耗,且工藝設備簡單。該方法還減少了制堿母液蒸氨過程節約了大量蒸汽。

本發明解決該技術問題所采用的技術方案是：

一種無廢液排放氨循環制取純堿的方法，包括以下步驟：