[发明专利]以蜜胺尾气和芒硝联合生产纯碱和硫酸铵的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产纯碱和/或硫酸铵的方法，特别是利用以蜜胺尾气和芒硝联合生产纯碱和硫酸铵的方法。

背景技术

蜜胺((NH₂)₃C₃N₃)也称三聚氰胺，是一种用途广泛的有机化工原料。其可用于制造三聚氰胺-甲醛树脂(蜜胺塑料)，制造日用器皿、装饰贴面板、织物整理剂等，还可与乙醚配合作纸张处理剂，此外还可用作涂料交联剂以及阻燃化学处理剂等。最原始的蜜胺生产方法是双氰胺法，到二十世纪八十年代以后，工业化生产蜜胺开始以尿素为原料，在一定温度和一定压力作用下进行如下反应：

6(NH₂)₂CO→C₃H₆N₆+6NH₃+3CO₂

上述合成工艺根据反应条件的不同，分为高压液相淬冷法(7-10MPa，370-450℃)、低压液相淬冷法(0.5-1MPa，380-440℃)和低压气相淬冷法(＜0.3MPa，390℃)三种。上述工艺的实现，是在反应器中将颗粒或者无水液态尿素于一定温度、压力或者催化剂作用下转化为蜜胺，上述反应在生成蜜胺的同时还会放出大量的氨和二氧化碳混合气，即蜜胺尾气。

纯碱化学名为碳酸钠(Na₂CO₃)，又名苏打、碱灰(Soda Ash)，是一种重要的、大吨位的基本无机化工原料。纯碱的用途很广泛，可用于制造玻璃，如平板玻璃、瓶玻璃、光学玻璃和高级器皿等；还可利用脂肪酸与纯碱反应制肥皂；此外，在硬水软化、石油和油类物质的精制、冶金工业脱除硫磷杂质、选矿、以及铜、铅、镍、锡、铀、铝等金属的制备、化学工业制取钠盐和金属碳酸盐、漂白剂、填料、洗涤剂、催化剂及染料中均得到广泛利用。所以，纯碱具有大量的市场需求。目前，纯碱的生产方法有索尔维法，侯氏制碱法和天然碱加工法等，所用原料因加工方法不同而异；常用的主要原料为原盐(包括海盐、池盐、矿盐及地下卤水)、天然碱、石灰石、氨等。在大规模工业化生产中，纯碱的制备一般是以二氧化碳(CO₂)和食盐(NaCl)为原料进行的。

硫酸铵((NH₄)₂SO₄)又称硫铵，俗称肥田粉，是一种速效氮素化学肥料(复合肥必用品)，其适用于小麦、玉米、水稻、棉花、甘薯、麻类、果树、蔬菜等农作物；硫酸铵同样是一种用途广泛的化工原料，主要用于制造氯化铵，氨明矾、焊药、矿山沉淀剂、防火剂、耐火材料、电镀、食品酱色催化剂、酵母培养剂、染色助剂、蓄电池等。同样地，硫酸铵的市场需求量也很大。在工业化生产中硫酸铵一般从炼焦工业、石油炼制工业和合成纤维的副产品中回收。

利用芒硝(硫酸钠，Na₂SO₄)制碱已有200多年历史。芒硝制碱的主要工艺是路布兰法。此法需要用煤还原煅烧，存在以下问题：

(1)能耗大，每吨碱耗煤在2吨以上；

(2)产品质量不佳，原料利用不充分，其主要反应过程在熔融的固相中进行，需要高温，设备生产能力小，反应不完全，钠利用率约在60％～80％之间；

(3)设备腐蚀严重，工人劳动条件恶劣。由于主要设备如反射炉或回转炉始终在高温下作业，受碱的腐蚀严重的耐火砖等要经常更换，每吨碱要消耗的耐火材料50kg左右；

(4)污染大。在生产过程中的浸取、过滤等工序每吨碱就产生1吨左右的沉渣，几乎每道工序中都有污染环境的粉尘或气体排出，碳酸化时还有大量的硫化氢气体排放；

以上原因影响了以路布兰制碱法主的芒硝制碱工业的发展。近几十年来有人研究了以苯酚为置换载体芒硝制碱工艺。但该工艺由于使用有机物苯酚为载体循环使用，用量大，每吨纯碱需要1.8吨苯酚；回收时需要用大量有机溶剂经行多级萃取精馏，操作时控制要求高，工业化困难。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是克服如上所述的各种芒硝制碱工艺原料利用率低、消耗高、污染大、单线产能小等弊病，进而提供一种利用芒硝和蜜胺尾气为原料的大型化生产纯碱和/或硫酸铵的先进工艺。

本发明所要解决的第二个技术问题是现有技术中对蜜胺尾气的处理无法将蜜胺制备工艺中大量的余热蒸汽充分利用的问题，进而提供一种可以将上述余热蒸汽得以充分利用的蜜胺生产纯碱和/或硫酸铵工艺。