[發明專利]一種微反應器連續生產硫酸鈉和氯化銨的方法

在審

• 申請號: 202210145799.8
• 申請日: 2022-02-17
• 公開（公告）號: CN114380306A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）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（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C01D5/08
• 分類號: C01D5/08;C01C1/16;B01J19/00
• 代理公司: 南京智造力知識產權代理有限公司 32382
• 代理人: 陳佳佳

本發明公開了一種微反應器連續生產硫酸鈉和氯化銨的方法，屬于有機合成工藝技術領域。更具體的說，是以飽和氯化鈉水溶液為原料，硫酸銨溶液為氨化試劑，通過微通道連續流反應器復分解反應以及連續低溫結晶耦合一體化工藝，聯產高品質硫酸鈉以及氯化銨產品。其中飽和氯化鈉水溶液和硫酸銨溶液分別通過計量泵進入微通道反應器模塊內進行連續化復分解反應。本發明工藝方法利用微通道反應器高效的傳質、傳熱效率，有效強化了兩相物料間的傳質速率，穩定了反應溫度，大大提高了工藝的安全性和可操作性。

技術領域

本發明涉及一種微反應器連續生產硫酸鈉和氯化銨的方法，屬于有機合成工藝技術領域。更具體的說，是以飽和氯化鈉水溶液為原料，硫酸銨溶液為氨化試劑，通過微通道連續流反應器復分解反應以及連續低溫結晶耦合一體化工藝，聯產高品質硫酸鈉以及氯化銨產品。

背景技術

工業上利用廢鹽制堿主要有氨堿法和聯合制堿法兩種。其中氨堿法是通過煅燒石灰石制得石灰和二氧化碳，石灰消化而得石灰乳再與氨化過的氨鹽水進行碳酸化制重堿。來自石灰石煅燒及重堿煅燒的CO₂，經壓縮、冷卻送至碳化塔。重堿的過濾及洗滌，母液中氨的蒸餾回收。其中聯合制堿法是以食鹽、氨及合成氨工業副產的二氧化碳為原料，同時生產純堿及氯化銨，即所謂聯合法生產純堿及氯化銨，簡稱“聯堿法”。

聯堿法前一部分與氨堿法一樣，最后把氯化銨晶體分離出來，作為一種氮肥產品，把所余的食鹽返回供制碳酸氫鈉。聯合制堿法與氨堿法比較有下列優點：原料利用率高；不需石灰石及焦碳，降低了很多成本；純堿部分不需要蒸氨塔、石灰窖等笨重設備，縮短了流程，建長投資花費減少；無大量廢液、廢渣排出，可在內地建廠。

專利CN102153113 A報道了一種以芒硝型鹵水與氨、二氧化碳為原料進行復分解反應后經高溫脫氨、納濾膜分離、蒸發分離得到聯產碳酸鈉、氯化鈉、硫酸鈉和氯化銨產品，該法采用液體鹵水芒硝型為原料，工藝適應強，主副產品質量高，閉路循環無三廢排放等特點，但該工藝高溫蒸發濃縮鹽硝母液中蒸汽能耗和生產成本偏高，分離效率不高，難以規模化生產。

中國專利CN111039310A公布了一種用硫酸鈉制備碳酸氫鈉聯產硫酸銨的方法，利用硫酸鈉和碳酸氫銨在促進劑的作用下制得碳酸氫鈉和硫酸銨。該方法能實現硫酸鈉的利用率＞85％，但是由于使用了促進劑，引入了除硫酸根離子的其他離子，使得到的產品中雜質變多。

微通道反應器是具有微結構的微反應器的統稱，與常規反應器相比，微通道反應器具有體積小、比表面積大、易放大、過程連續、快速混合效果好、傳熱效果好以及耐高溫高壓等特點，采用特定結構的連續流管式反應器可對反應物料的混合以及傳質、傳熱過程進行有效控制。通過對管式反應器的長度及反應停留時間的控制，可進一步使原料和產物的分布更加優化可控；通過調節原料泵的流速可實現氯化鈉水溶液與硫酸銨溶液按比例進入管式反應器進行反應大大減少了返混，進一步減少了副反應的發生，對于傳統間歇式生產方法具有無可比擬的優勢，而且可為其工業化連續生產的改進提供一條重要的途徑。

發明內容

一種微反應器連續生產硫酸鈉和氯化銨的方法，其特征在于，包括步驟如下：

(1)以飽和氯化鈉水溶液為原料，硫酸銨溶液為氨化試劑，通過微通道連續流反應器復分解反應以及連續低溫結晶耦合一體化工藝，聯產高品質硫酸鈉以及氯化銨產品；

(2)在室溫條件下，將氯化鈉經高純水超聲溶解配制成過飽和狀態的氯化鈉水溶液通過計量泵連續進入微通道連續流反應器預熱區，與此同時，硫酸銨溶液通過另一計量泵連續進入預熱區，反應溫度由外部循環換熱系統進行控制；通過計量泵控制物料的流量，使預熱后的物料同步進入不同通道結構的微通道反應器模塊內進行混合和反應，反應過程完成后，反應液從微通道反應器的出口流出，進入收集罐；