[發(fā)明專利]一種氯化鈉聯(lián)合制備碳酸鈉與氯化銨的連續(xù)生產(chǎn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210145764.4
• 申請(qǐng)日: 2022-02-17
• 公開（公告）號(hào): CN114436296A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁子雯;王午陽;吳浩;謝妤;翁嘉平;張露依;劉桉丞;鄭鑫雨;胡德鵬;潘敏;張躍;陳烯;左杭冬;劉建武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號(hào): C01D7/02
• 分類號(hào): C01D7/02;C01C1/16
• 代理公司: 南京智造力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32382
• 代理人: 陳佳佳

本發(fā)明公開了一種氯化鈉聯(lián)合制備碳酸鈉與氯化銨的連續(xù)生產(chǎn)方法，屬于有機(jī)合成工藝技術(shù)領(lǐng)域。以飽和氯化鈉水溶液為原料，氨水為氨源，二氧化碳為碳源，通過氣液反應(yīng)器連續(xù)吸收反應(yīng)以及連續(xù)低溫結(jié)晶耦合一體化工藝，聯(lián)產(chǎn)高品質(zhì)碳酸鈉以及氯化銨產(chǎn)品。該工藝全流程連續(xù)化程度高，原子利用率高，分離效率高，產(chǎn)品純度高，不產(chǎn)生三廢，實(shí)現(xiàn)了廢鹽分質(zhì)提純到銨堿的高效協(xié)同增值轉(zhuǎn)化途徑，將廢鹽變成有價(jià)值的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，減少了對(duì)環(huán)境的污染，有利于生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氯化鈉聯(lián)合制備碳酸鈉與氯化銨的連續(xù)生產(chǎn)方法，屬于有機(jī)合成工藝技術(shù)領(lǐng)域。具體為以飽和氯化鈉水溶液為原料，氨水為氨源，二氧化碳為碳源，通過氣液反應(yīng)器連續(xù)吸收反應(yīng)以及連續(xù)低溫結(jié)晶耦合一體化工藝，聯(lián)產(chǎn)高品質(zhì)碳酸鈉以及氯化銨產(chǎn)品。

背景技術(shù)

隨著石油化工行業(yè)的迅速發(fā)展，含氯化鈉的高鹽廢水排放量越來越大，對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害也越大。化工廢鹽的處理已經(jīng)關(guān)乎到石油化工、煤化工等行業(yè)能否健康持續(xù)的發(fā)展，尋求高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的廢鹽處理工藝對(duì)于化工企業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展具有很大意義。

碳酸鈉和氯化銨作為一種重要的化工原料，在制藥、食品、橡膠、塑料以及化肥等行業(yè)廣泛應(yīng)用。目前聯(lián)合制堿工藝主要有以下幾種：①察安法，氯化鈉飽和溶液經(jīng)二氧化碳和氨氣吸收，先生產(chǎn)出碳酸氫銨結(jié)晶體，再與飽和鹵水反應(yīng)而得重碳酸鈉，過濾后所得母液降溫，再加食鹽溶解置換出氯化銨結(jié)晶，該法二氧化碳利用度低，間歇操作，成本較高。②候氏堿法，首先制成飽和廢鹽水溶液后，在一定條件下直接加入氮?dú)狻⒍趸蓟虬彼?jīng)過一段時(shí)間的吸收反應(yīng)，固體碳酸氫鈉晶體析出，分離和洗滌后在高溫下制得純堿；分離的母液主要含有氯化銨，過濾后所得母液經(jīng)冷析，再加食鹽溶解置換出氯化銨結(jié)晶，氯化鈉再循環(huán)到堿生產(chǎn)過程中。此法只適用于存在氯化鈉副產(chǎn)廢鹽且本身工藝需要純堿或氯化鈉的企業(yè)，且這種方法的產(chǎn)率低鹽渣中的有毒有害化學(xué)物質(zhì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有很大影響。③新旭法，鹽水吸收氨和二氧化碳得到碳酸氫鈉，過濾后所得母液經(jīng)冷析，再加食鹽溶解置換出氯化銨結(jié)晶，多余的固體氯化銨可直接加灰乳蒸餾回收氨，該法氨氣揮發(fā)嚴(yán)重，產(chǎn)率較低，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。上述工藝都存在原料成本高，操作工藝繁瑣，冷析-鹽析結(jié)晶氯化銨電能消耗高，析銨母液循環(huán)量大，產(chǎn)品雜質(zhì)高，堿鹽分離效果低等缺點(diǎn)，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用都有局限性。

中國(guó)專利CN111039310A公布了一種用硫酸鈉制備碳酸氫鈉聯(lián)產(chǎn)硫酸銨的方法，利用硫酸鈉和碳酸氫銨在促進(jìn)劑的作用下制得碳酸氫鈉和硫酸銨。該方法能實(shí)現(xiàn)硫酸鈉的利用率＞85％，但是由于使用了促進(jìn)劑，引入了除硫酸根離子的其他離子，使得到的產(chǎn)品中雜質(zhì)變多。

中國(guó)專利CN110304640A公布了一種利用氯化鈉與碳酸氫銨制備碳酸氫鈉與氯化銨的方法，該方法實(shí)現(xiàn)了碳酸氫鈉的生產(chǎn)收率提升10％-15％，但是由于利用電滲析裝置，裝置部件多，組裝要求較高；當(dāng)電滲析設(shè)備中水的離解度增大時(shí)，易產(chǎn)生極化結(jié)垢和中性擾亂現(xiàn)象；電滲析水處理對(duì)原水凈化要求高，需增加精密過濾設(shè)備。

該反應(yīng)體系為氣-液反應(yīng)體系，屬于非均相氣液吸收過程，反應(yīng)過程中往往存在氣-液傳質(zhì)障礙，為了促進(jìn)反應(yīng)體系中傳質(zhì)的進(jìn)行，常常需要高溫高壓的反應(yīng)體系。釜式反應(yīng)器中的攪拌難以實(shí)現(xiàn)理想的氣-液相間傳質(zhì)，因而上述制備方法反應(yīng)效率低，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。對(duì)于在常壓或近常壓條件下以間歇方式操作的攪拌反應(yīng)器，其換熱面積小，換熱能力低，決定了其穩(wěn)定控溫效果差，“飛溫”風(fēng)險(xiǎn)高；其體系為開放式，裝置死角多，工藝控制處于間歇波動(dòng)式狀態(tài)中，決定了其穩(wěn)定性低，安全性差。文丘里式氣液反應(yīng)器，將液相霧化為液滴噴入反應(yīng)器內(nèi)，通過切向進(jìn)氣使氣液混合物產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，液滴在離心力的作用下從中心往邊壁擴(kuò)散，促進(jìn)氣液兩相的混合均勻，提高氣液反應(yīng)效率。

本發(fā)明通過文丘里式氣液反應(yīng)器連續(xù)吸收反應(yīng)以及連續(xù)低溫結(jié)晶耦合一體化工藝，聯(lián)產(chǎn)高品質(zhì)碳酸鈉以及氯化銨產(chǎn)品，可多方面解決已有工藝技術(shù)存在的諸多不足，是對(duì)常規(guī)釜式攪拌反應(yīng)器反應(yīng)工藝的突破。氣液反應(yīng)器是一種傳質(zhì)傳熱過程強(qiáng)化的異型管道式反應(yīng)器，通過對(duì)微通道結(jié)構(gòu)的特別設(shè)計(jì)，可使其具有理想的平推流反應(yīng)器的性能。氣液反應(yīng)器具有微型化的管道尺寸、極大的比表面積和較高的傳質(zhì)傳熱特性，可跳過逐級(jí)放大試驗(yàn)直接放大、制備靈活且安全性能高。