利用重堿分離母液制碳酸氫鈉的研究

利用重堿分離母液制碳酸氫鈉的研究

該方法的目的是提供一種提取碳酸氫鈉的方法。通過提供大量重堿分離母溶液，我們可以在高總氨濃度、高羥基、低晶漿濃度和條件下完成碳反應(yīng)的碳供應(yīng)溶液。因此，在沒有堿處理的情況下，可以將氨堿法中的純堿生產(chǎn)轉(zhuǎn)化為簡要的碳硅酸鹽，原料氯化鈉利用率高，能量消耗低，能夠制備高品質(zhì)的純堿。技術(shù)解決方案是把返回的重堿分離母液先進(jìn)行吸氨,以制得TNH3高的氨母液,然后,為了彌補吸氨過程中因母液體積變大而降TCl濃度,向氨母液中補加固體鹽(NaCl)成為鹽氨母液,將此鹽氨母液與原料液按體積比B=3～6混合成半母液即為本實施方案的碳化供給液,此供給液在碳化塔中于15～42℃下以二段進(jìn)CO2氣方式完成碳化反應(yīng),出堿液經(jīng)分離重堿后的重堿分離母液按照上述B值需要的量返回供本法循環(huán)使用,其余的去蒸餾回收其中的NH3和CO2。由于用重堿分離母液吸氨可以多吸收制堿反應(yīng)所需要的氨,而且在氨母液中可以補加固體鹽以調(diào)節(jié)總氯濃度,所以,本發(fā)明方法可以將碳化供給液——半母液的TNH3控制到5.8～7.3mol/L,TCl調(diào)節(jié)到4.5～5.3mol/L,因此,按照制堿反應(yīng)式,再將出堿液的碳化度控制在170%～188%適中的范圍內(nèi),就可以使出堿液的TCl為4.65～5.45mol/L,氨氯比A值為1.10～1.60,就可以獲得高的氯化鈉轉(zhuǎn)化率;在此B值范圍內(nèi),碳化塔中單位容積反應(yīng)液的重堿析出量和反應(yīng)熱量少得多,所以,只要提前冷卻重堿不飽和溶液——半母液,控制好半母液的進(jìn)塔溫度(15～22℃),這些反應(yīng)熱量完全可以由出堿液以顯熱的方式全部移除,而不需要碳化塔附設(shè)冷卻水箱或外部冷卻器以冷卻重堿飽和溶液,而且,在此B值和TNH3、TCl范圍內(nèi),半母液的碳化度RC高,為135%～155%,碳化塔底重堿晶漿濃度m低,為60～115kg/m3,晶核的發(fā)生量小,因此可以制得顆粒粗大、分離性能好的重堿結(jié)晶。本發(fā)明中當(dāng)B值低于3.0時,重堿分離母液返回量小,碳化塔中單位容積反應(yīng)液的重堿析出量大,就難以通過出堿液顯熱帶出全部碳化反應(yīng)熱,而且,由于需要控制更低的半母液進(jìn)塔溫度,工程上經(jīng)濟(jì)性差;當(dāng)B值大于6.0時,會過多地增加循環(huán)過程輸送液體的動力消耗,而且使氨母液和半母液中游離氨濃度FNH3和二氧化碳濃度的比值降低到小于2,將在冷卻過程中析出重碳酸鹽,造成氨母液冷卻器和半母液冷卻器結(jié)垢。本發(fā)明中增加重堿分離母液的吸氨量,可以提高半母液的TNH3和氯化鈉的轉(zhuǎn)化率,TNH3低于5.8mol/L時,氯化鈉的轉(zhuǎn)化率低;當(dāng)TNH3高于7.3mol/L時,循環(huán)過程諸母液中的游離氨FNH3濃度高,碳化塔和吸氨器尾氣帶氨多,重堿結(jié)晶中的碳酸氫銨(NH4HCO3)含量也會增高。本發(fā)明半母液的TCl低于4.5mol/L,循環(huán)母液量大,還會在氨母液和半母液的冷卻器中造成重碳酸鹽結(jié)垢;TCl高于5.3mol/L,對提高氯化鈉轉(zhuǎn)化率而言是不必要的,而且,需要控制較高的半母液進(jìn)塔溫度,存在碳化塔的出堿液溫度過高的缺點。本發(fā)明中碳化塔出堿液的碳化度RC高于188%時,要求碳化塔的高度和碳化壓力都高,碳化反應(yīng)的時間長,工程上實施難度大;RC低于170%時,需要控制高TNH3濃度,也有與上述TNH3高于7.3mol/L時相同的缺點。本發(fā)明使用的原料液,具體是指精制鹽水(又稱二次鹽水)、氨鹽水、中和氨鹽水等,與精制鹽水混合是最好的。補加的固體氯化鈉,可以使用洗滌鹽,或者使用一、二級真空精制鹽,也可以用蒸餾廢液回收氯化鈣時副產(chǎn)的氯化鈉。本發(fā)明可使用中國專利ZL91106256.4中提出的C式塔,也可在任何一種不附設(shè)任何形式冷卻器的碳化塔中實施。本發(fā)明方法用于現(xiàn)有氨堿法純堿生產(chǎn)裝置改造時,不改變原鹽水、煅燒、蒸餾、石灰等工序的工藝、設(shè)備和操作。本發(fā)明方法與背景技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:1.氯化鈉轉(zhuǎn)化率高,可達(dá)80%～84%,平均提高8%,按鹽耗1500kg/t計,可節(jié)省原料氯化鈉約120kg/t,而且,大量重堿分離母液返回到原料液系統(tǒng),減少了重堿過濾損失,按過濾損失純堿16kg/t計,可以減少純堿產(chǎn)品損失13kg/t,蒸餾母液當(dāng)量小,還可以降低蒸餾工序的低壓蒸汽消耗。2.重堿結(jié)晶質(zhì)量好,結(jié)晶顆粒大(>120μm),如使用C式塔時,平均粒徑可達(dá)150μm,且粒度均勻,分離和洗滌性能好,可以采用離心機代替真空過濾機分離重堿晶漿,濾餅水分可以由18%～20%減少到小于12%,顯著降低煅燒工序的中壓蒸汽消耗,而且純堿產(chǎn)品質(zhì)量好,鹽分低于0.4%,松密度可達(dá)600kg/m3,具有良好地包裝和使用性能。3.碳化塔用碳鋼制造,不設(shè)預(yù)碳化塔系統(tǒng),碳化反應(yīng)可一步完成,而且吸氨的溫升小,氨母液的游離氨濃度低,能夠用小巧的噴射吸氨器代替高大的吸氨塔,顯著節(jié)省設(shè)備投資費用,日常維修費用亦低。4.碳化塔露天布置,也不用設(shè)水箱維修框架,離心機廠房比真空過濾廠房矮,噴射吸氨器不用單獨設(shè)置廠房,因此,碳(化)濾(過)和蒸(餾)吸(氨)廠房矮小得多,土建工程投資可以明顯減少。5.碳化塔不設(shè)冷卻器冷卻重堿飽和溶液,結(jié)疤輕,作業(yè)周期長,不用編組進(jìn)行頻繁的倒塔或倒換外冷器輪作清洗;日常操作不用進(jìn)行精心的冷卻水調(diào)節(jié),也不必設(shè)置精確的溫度控制系統(tǒng),操作十分簡單,容易實現(xiàn)操作自動化。6.用于現(xiàn)有氨堿法純堿生產(chǎn)裝置改造的投資更省,見效更快。本發(fā)明解決近一個半世紀(jì)以來在氨堿法純堿生產(chǎn)中氯化鈉轉(zhuǎn)化率低、重堿結(jié)晶質(zhì)量差、碳化塔操作復(fù)雜、冷卻器結(jié)疤易堵而需多臺編組作業(yè)等技術(shù)難題。圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。如圖1所示,將鹽氨母液13和精制鹽水14在混合器I中按比例混合成半母液1,再經(jīng)冷卻器J冷卻和過濾器K凈化后送到碳化塔D的上部,分別在塔中部通入石灰窯氣3和在塔下部通入煅燒爐氣2進(jìn)行碳酸化,完成重堿結(jié)晶析出過程,碳化尾氣5從塔頂排出去尾氣凈化系統(tǒng),出堿液(重堿晶漿)4經(jīng)離心機E分離和加入洗水7洗滌成重堿6和分離母液8,重堿6送煅燒工序,分離母液8的小部分81去蒸餾工序蒸氨,大部分送吸氨器F吸收蒸氨塔來的氨混合氣9,同時補加過程消耗的氨10,氨母液11經(jīng)冷卻器G冷卻后去補鹽器H補加固體氯化鈉12成為鹽氨母液13,然后在混合器I中與來自鹽水工序的精制鹽水14混合成半母液1,如此循環(huán)實施本發(fā)明。碳酸鹽系透水劑,如合成nh3.重堿分離母液(組分:TNH36.48mol/L,TCl4.83mol/L,CO21.81mol/L)加氨1.63mol/L和補加固體鹽0.21mol/L的鹽氨母液(組分:TNH37.7mol/L,TCl4.75mol/L,CO21.89mol/L)24.5m3/h與精制鹽水(組分:TNH30.60mol/L,TCl5.25mol/L,CO20.24mol/L)4.9m3/h按混合比B=5混合成半母液,其成分:TNH36.52mol/L,TCl4.83mol/L,CO21.61mol/L,碳化度RC為148%,將其冷卻到20℃加入φ1600mmC式塔進(jìn)行碳化,塔底碳酸氫鈉晶漿濃度75kg/m3,出堿液溫度38.6℃,碳化度182%,組分:CNH34.18mol/L,TCl4.95mol/L,CO21.85mol/L,氨氯比A為1.34。氯化鈉轉(zhuǎn)化率為84.4%。重堿結(jié)晶平均粒徑159μm,其形狀多為球形和圓柱形,粒度比較均勻,離心機分離的重堿水分9.5%,純堿鹽分0.32%。碳化尾氣含CO25.3%,帶NH37.0g/m3。去蒸餾的重堿分離母液當(dāng)量4.89m3/t。氟甲基苯磺酸co-nh和雙酰胺nh3重堿分離母液加氨2.34mol/L,補鹽0.31mol/L的鹽氨母液按B=3和精制鹽水混合成半母液,組分:TNH36.01mol/L,TCl4.97mol/L,CO21.30mol/L,RC137%,將其冷卻到15.0℃加入φ120