[發明專利]芒硝液相循環法制備純堿和燒堿的方法

在審

• 申請號: 201710868149.5
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107986299A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 袁勇;張美安;商昌橋
• 申請（專利權）人: 新疆昌吉職業技術學院
• 主分類號: C01D7/00
• 分類號: C01D7/00;C01D1/04
• 代理公司: 烏魯木齊新科聯知識產權代理有限公司65107
• 代理人: 白燁,白志斌

技術領域

本發明涉及無機化工品生產技術，屬于芒硝生產純堿和燒堿技術，特別是一種芒硝液相循環法制備純堿和燒堿的方法。

背景技術

1、制備純堿和燒堿方法

目前 ,世界上制備純堿的方法,主要有氨堿法(又稱索爾維法)、聯合制堿法(又稱侯氏制堿法),其中氨堿法是應用最廣的方法 。氨堿法歷經上百年的研究和發展 ,無論工藝還是設備都很成熟 ,但仍存在兩大問題:第一 以食鹽為原料，利用率較低 , 僅為 72%～ 73%,;第二 廢液的處理困難。廢液中含有大量氯化鈣、氯化鈉和碳酸鈣等物質 , 它們滲入土壤中,污染土壤。

制備燒堿的方法，主要有電解法，和苛化法，其中以電解法為主。電解法以食鹽為原料，生產燒堿同時產生氯氣和氫氣，氯氣需要轉化吸收，否則產生污染。苛化法以碳酸鈉、石灰為原料，設備工藝簡單，但以重要化工原料碳酸鈉為原料，受碳酸鈉制約。

2、 國內外有關以芒硝為原料制備純堿和燒堿的研究狀況

2、1制備純堿研究

路布蘭法是最早的由芒硝制純堿的方法 ,芒硝與焦碳加熱生成硫化鈉，硫化鈉與石灰石作用產生碳酸鈉。由于該法能耗高 ,工藝流程繁瑣, 產品質量差 , 固相化學反應難以連續化作業, 故在工業上早已被淘汰。

自路布蘭法后, 國內外又對芒硝制純堿的其它方法進行了研究 ,為下列幾種主要方法。

2.1．1 濕法及干法

這兩種方法均由前蘇聯列寧格勒應用化學所最早創建 。濕法是路布蘭法的改良 ,因此又稱改良路布蘭法 。原料中不用石灰石, 而改用煤粉還原芒硝 。該法是將芒硝與煤粉按適當比例混合, 用燃料加熱到高溫 ,生成含硫化鈉(Na₂S)的熔堿塊。將粉碎后的熔堿塊 ,用堿性母液和水浸溶淋洗,并通入二氧化碳(CO₂ )生成碳酸氫鈉(NaHCO₃ ),最后將NaHCO₃煅燒分解成純堿(Na₂ CO₃ )。該法由于是路布蘭法的改良 ,因此仍存在路布蘭法的一些缺點 :耗能高 ,工藝復雜,產品質量差(含Na₂CO₃ 85%～ 92%)等 。

干法是前蘇聯在濕法基礎上發表的。該法是用水煤氣直接將芒硝一步還原成純堿, 省去了浸取 、碳化 、過濾、煅燒等繁瑣的單元操作, 生產成本較濕法低 。但仍有濕法的一些缺點 。

2.1.2 循環制堿法

該法是由芒硝循環制純堿及硫酸銨的方法,該法類似于聯合制堿法,不同的是用芒硝代替聯合制堿法中的食鹽。其過程為 :將純化的天然芒硝溶液與飽和氨水一起在碳化塔中進行碳化, 生成 NaHCO₃ 沉淀 ,分離NaHCO₃后,經煅燒分解得到 Na2CO₃ 。母液經冷凍、結晶得到硫酸銨, 并循環使用。與上述芒硝制純堿的方法相比, 該法耗能低, 污染小 , Na₂CO₃ 純度較高(>95%),但 Na + 的一次利用率低(64%～ 65%)。另外,因需冷凍裝置,故設備投資較大 。

2.1.3 有機胺制堿法

為了提高鈉的利用率, 國外曾研究了芒硝經有機胺制堿的方法 ,該法類似于以食鹽為原料的有機胺制堿法 。其過程為 :在六亞甲基亞胺[(CH₂)6NH]與芒硝的平衡液中, 采用標準碳化塔制得 NaHCO₃ ,經分離、洗滌并煅燒 ,從而制得純堿。采用該法, 雖然鈉的一次利用率可達 89%, 工藝也較循環制堿法簡單 ,但有機胺的回收較困難 ,且耗費較大。

2、2制備燒堿的研究

以芒硝為原料制燒堿。目前主要有兩類途徑:第一類為由芒硝直接制燒堿 ,共中主要有電解法和化學法 ;第二類為先將芒硝轉化成中間產物(如Na₂S、Na₂ CO₃ ), 再將中間產物制成燒堿 。

2.2.1 直接法

2.2.1.1 電解法

電解法是以芒硝溶液為原料 ,在一種特殊的電解槽中電解。生成氫氧化鈉。此類法的主要問題是離子交換膜阻力大 ,耗電很高 ,同時高強度而又極薄的離子交換膜制造困難。因此,此法仍處于研究階段,未見工業應用的報道 。

2.2.1.2 化學法