[發(fā)明專利]一種由硫酸鈉和/或芒硝生產碳酸氫鈉和硫酸銨的方法

有效

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• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN108975356B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 唐印;龔元德;雷林;孔德利;宋國天;馮瑞;郭利紅;劉朝慧
• 申請（專利權）人: 四川金象賽瑞化工股份有限公司;北京燁晶科技有限公司
• 主分類號: C01D7/16
• 分類號: C01D7/16;C01C1/24
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李靜

本發(fā)明提供了一種由硫酸鈉和/或芒硝生產碳酸氫鈉和硫酸銨的方法，采用鈉/水比為(65?79)：100的硫酸鈉的懸浮液作為反應原料，鈉的單程轉化率高達70％?77％；減少了體系中水含量，使母液中的水量和需要分離回收的硫酸鈉等物質的量減少了50％以上，從而減少了體系中原料的循環(huán)量以及減少了母液處理時蒸水所需的熱量，大大降低了的能耗。

技術領域

本發(fā)明涉及碳酸氫鈉制備工藝領域，屬于一種以硫酸鈉和/或芒硝為原料，通過碳化反應制備碳酸氫鈉和硫酸銨的方法。

背景技術

碳酸氫鈉是重要的化工原料，其廣泛應用于制藥、食品、橡膠、塑料等行業(yè)中。碳酸氫鈉的生產方法主要有：以純堿、二氧化碳為原料的純堿碳化法；以天然堿為原料的提取法；以硫酸鈉和碳酸氫銨或NH₃、CO₂為原料，經復分解反應生產碳酸氫鈉方法等。

以硫酸鈉、氨、二氧化碳為原料生產碳酸氫鈉和硫酸銨的反應方程式如下：

NH₃+CO₂+H₂O→NH₄HCO3

1/2Na₂SO₄+NH₄HCO₃→NaHCO₃↓+1/2(NH₄)₂SO₄

由于與硫酸鈉進行復分解反應的碳酸氫銨是由氨、二氧化碳和水反應生成的，所以也稱為碳酸化反應，簡稱為碳化反應。現(xiàn)有的專利文獻中所敘述的硫酸鈉生產碳酸氫鈉的方法，均采用25％-32％的硫酸鈉水溶液進行碳化反應，鈉的單程轉化率只有30％-65％。碳化反應的反應物進行分離后，得到產品固體碳酸氫鈉和碳化母液。現(xiàn)有的專利文獻中提到的碳化母液的分離方法主要分為熱法和冷法兩類。冷法先將碳化母液冷卻至-10-5℃進行冷析，將母液中未反應的碳酸氫銨和芒硝結晶析出，分離后循環(huán)利用；冷析母液中仍然含有碳酸氫銨，需先進行蒸餾，逐出氨和二氧化碳，然后再進行蒸發(fā)脫水析出硫酸銨。熱法則先高溫蒸餾碳化母液，將母液中未反應的碳酸氫銨分解成二氧化碳、氨氣和水，返回碳化反應，進行循環(huán)利用。然后再在不同的溫度下結晶析出硫酸鈉、Dw鹽(Na₂SO₄.(NH₄)₂SO₄.4H₂O名為Dawson鹽，簡寫為Dw鹽)。硫酸鈉和Dw鹽循環(huán)利用。剩余母液繼續(xù)蒸發(fā)結晶，得到硫酸銨。

發(fā)明內容

本發(fā)明提出了一種硫酸鈉和/或芒硝為原料，生產碳酸氫鈉和硫酸銨的方法。本發(fā)明公開的方法具有以下特征：鈉的單程轉化率提高達70％以上至77％；鈉的總轉化率超過97％；氨的總轉化率達99％以上，從而使循環(huán)物料減少50％以上，因而大幅度降低了能量消耗，提高了經濟效益。本專利提出的方法的另一個優(yōu)點是產品硫酸銨的質量好，純度高。

本專利以Na⁺、NH₄⁺//HCO^3-+1/2SO₄^2-－H₂O體系相圖(如圖3所示)為理論依據(jù)，確定最佳工藝條件。依據(jù)上述相圖，硫酸鈉、氨和二氧化碳進行碳化反應時，硫酸鈉與水的質量比，即“鈉/水比”，對鈉的單程轉化率影響很大。鈉/水比大，鈉的單程轉化率也大，反之則小。但硫酸鈉在水中的最大溶解度也只有33％，換算為鈉/水比為49：100。采用這一鈉/水比，即使將其他條件都調到最佳，鈉的單程轉化率也不會超過65％。

所以，必須突破現(xiàn)有的采用接近飽和的硫酸鈉水溶液進行碳化反應的常規(guī)，改用硫酸鈉懸浮液進行碳化反應，才能進一步提高鈉的單程轉化率。當鈉/水比提高至(65-79)：100時，鈉的單程轉化率可提高到70％以上至77％。但鈉/水比不能高于79:100，否則，Dw鹽或硫酸銨也可能析出，影響碳酸氫鈉的質量。