[發(fā)明專利]一種利用硫酸鈉制備碳酸鈉聯(lián)產(chǎn)硫酸銨的方法

有效

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• 申請日: 2022-06-07
• 公開（公告）號: CN114702047B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設計）人: 張洋;張賀東;范兵強;申長帥;鄭詩禮;陳沛松
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院過程工程研究所;北京鏡澄科技有限公司
• 主分類號: C01D7/12
• 分類號: C01D7/12;C01D7/02;C01C1/244
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 趙穎

本發(fā)明提供一種利用硫酸鈉制備碳酸鈉聯(lián)產(chǎn)硫酸銨的方法，所述方法包括以下步驟：（1）混合碳酸氫銨固體或氨氣與二氧化碳的混合氣和鈉飽和溶液，進行復分解反應，固液分離后得到碳酸氫鈉和復分解母液；所得碳酸氫鈉經(jīng)煅燒制得碳酸鈉；（2）混合硫酸鈉、干鹽和復分解母液，進行常溫結(jié)晶，固液分離后得到復鹽和鈉飽和溶液；（3）混合蒸發(fā)母液、冷凝水和復鹽，進行低溫脫鈉，固液分離后得到濕鹽和脫鈉母液；（4）將脫鈉母液進行蒸發(fā)結(jié)晶，固液分離后得到硫酸銨和蒸發(fā)母液；（5）將濕鹽進行干燥處理，得到干鹽和冷凝水。本發(fā)明提供的方法開拓了硫酸鈉新的應用領域，提高了硫酸鈉的利用價值。

技術領域

本發(fā)明屬于制堿技術領域，涉及一種利用硫酸鈉制備碳酸鈉的方法，尤其涉及一種利用硫酸鈉制備碳酸鈉聯(lián)產(chǎn)硫酸銨的方法。

背景技術

硫酸鈉是一種基礎化工原料，其產(chǎn)量一部分來源于礦產(chǎn)芒硝，另一部分來源于化學反應過程中的副產(chǎn)品，如粘膠纖維制造、氯堿生產(chǎn)、工業(yè)鹽分離、硅酸鋁制造、煙氣脫硫、鋰鹽生產(chǎn)、鈉化提釩和酸堿中和等過程。目前我國硫酸鈉的產(chǎn)量遠大于需求量，尤其是工業(yè)副產(chǎn)硫酸鈉的產(chǎn)量逐年增加。工業(yè)副產(chǎn)硫酸鈉常夾帶鉀、氯、重金屬和有機物等雜質(zhì)，難以被資源化利用，長期置于堆場堆存會導致土地鹽堿化和水體酸化，危害水生生物，并且會隨著食物鏈進入人體，進而危害人體健康。

CN1762809公開了一種用工業(yè)副產(chǎn)無水硫酸鈉制備無水亞硫酸鈉的方法，所述方法將硫磺與空氣燃燒產(chǎn)生的二氧化硫爐氣通入酸化器，并與化灰懸浮液進行反應，然后加入硫酸鈉，得到硫酸鈣沉淀和亞硫酸氫鈉溶液，再向溶液中加入純堿，得到亞硫酸鈉溶液，最后通過蒸發(fā)結(jié)晶得到亞硫酸鈉產(chǎn)品。這種方法雖然實現(xiàn)了硫酸鈉的再利用，但是整個工藝流程對設備要求比較高，不可避免地存在尾氣泄漏的風險，且所得產(chǎn)品二水石膏價格低廉，亞硫酸鈉市場太小，出售較為困難。

CN106495104A公開了一種基于提釩固廢硫酸鈉生產(chǎn)硫化鈉的方法，所述方法利用提釩工藝過程產(chǎn)生的硫酸鈉制備硫化鈉，具體步驟如下：（1）配料：將硫酸鈉、焦粉和硫化鋇放入轉(zhuǎn)爐中；（2）焙燒：對轉(zhuǎn)爐加熱，進行焙燒，生成堿渣和熔融態(tài)硫化鈉；（3）熱化浸取：將熔融態(tài)硫化鈉置于熱水中攪拌浸取，得到粗渣和一級硫化鈉水溶液；（4）除渣澄清：將一級硫化鈉水溶液靜置，并固液分離，得到細渣和二級硫化鈉水溶液；（5）蒸發(fā)濃縮和降溫結(jié)晶：對二級硫化鈉水溶液蒸發(fā)濃縮，然后降溫結(jié)晶得到硫化鈉產(chǎn)品。這種方法能夠避免煤粉還原法帶來的氣體污染，成本較低，但是會產(chǎn)生粗渣和細渣等固廢，且硫化鈉需求量較小，利用硫酸鈉制備硫化堿對硫酸鈉的消納能力有限。

CN108975356A公開了一種由硫酸鈉和/或芒硝生產(chǎn)碳酸氫鈉和硫酸銨的方法，主要步驟是將硫酸鈉懸浮液進行氨化和碳化制備碳酸氫鈉，然后對母液在100℃以上進行蒸氨處理，并將得到的蒸氨液再進行脫水、降溫析出混鹽，最后將冷卻母液蒸發(fā)結(jié)晶得到硫酸銨。然而，所述方法在特定條件下溶液的組成是固定的，復分解反應發(fā)生在溶液中的離子之間，硫酸鈉懸浮液參與復分解反應不僅不會提高鈉的單程轉(zhuǎn)化率，而且未反應的硫酸鈉會附著在碳酸氫鈉上，造成碳酸氫鈉顆粒細、含水率高、嚴重影響碳酸氫鈉的品質(zhì)。

由此可見，如何開拓硫酸鈉新的應用領域，提高硫酸鈉的利用價值，成為了目前本領域技術人員迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用硫酸鈉制備碳酸鈉聯(lián)產(chǎn)硫酸銨的方法，所述方法實現(xiàn)了碳酸氫銨固體或氨氣與二氧化碳混合氣的回收，開拓了硫酸鈉新的應用領域，提高了硫酸鈉的利用價值。

為達到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

本發(fā)明提供一種利用硫酸鈉制備碳酸鈉聯(lián)產(chǎn)硫酸銨的方法，所述方法包括以下步驟：

（1）混合碳酸氫銨固體或氨氣與二氧化碳的混合氣和鈉飽和溶液，在20~50℃下進行復分解反應，固液分離后得到碳酸氫鈉和復分解母液；所得碳酸氫鈉經(jīng)煅燒制得碳酸鈉；