[发明专利]一种元明粉制备纯碱及硫酸铵的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及制碱技术领域，更具体的是涉及一种元明粉制备纯碱及硫酸铵的装置及方法。

背景技术

硫酸钠，无机化合物，十水合硫酸钠又名芒硝，高纯度、颗粒细的无水物称为元明粉。元明粉，白色、无臭、有苦味的结晶或粉末，有吸湿性。外形为无色、透明、大的结晶或颗粒性小结晶。主要用于制水玻璃、玻璃、瓷釉、纸浆、致冷混合剂、洗涤剂、干燥剂、染料稀释剂、分析化学试剂、医药品等。传统的加工手段，利用自然界不同季节温度变化使原料液中的水分蒸发，将粗芒硝结晶出来。夏季将含有氯化钠、硫酸钠、硫酸镁、氯化镁等成分的咸水灌入滩田，经日晒蒸发，冬季析出粗芒硝。此法是从天然资源中提出芒硝的主要方法，工艺简单，能耗低，但作业条件差，产品中易混入泥砂等杂质。

我国一直采用氯化钠(工业食盐)作原料，采用联碱法与氨碱法生产标准纯碱，故对硫酸钠(芒硝、元明粉)为原料的路布兰法改进方法，尚未作改进完善。这对那些硫酸钠(芒硝、元明粉)相对氯化钠(工业食盐)为廉价、方便的地区或企业来讲，无疑是一种值得开发，使用的办法。

20世纪合成氨的推广及相应设备技术的完善，对原路布兰改进法(以硫酸钠为原料)的使用与完善，应是一个崭新的改良，使用现今成熟设施技术与条件，对原路布兰法改进法的完善则可以作到不低于以氯化钠为原料的氨碱法与联碱法，甚至效果更佳。这完全取决于硫酸钠原料与氯化钠原料的比较价值而定。使用现今技术完善改进地路布兰改进法，不仅可以达到生产纯碱标准，而且投资小，见效快，可以作到无污染生产，这对那些硫酸钠(芒硝、元明粉)原料相对比氯化钠(工业食盐)原料方便，价廉的地区或企业来讲，其标准纯碱的成本无疑会低，甚至相差很大，这就是效益。但由于现有技术的相关设备大多是针对联碱法生产纯碱的，而使用元明粉制备纯碱及硫酸铵，需要不断调控温度，搅拌，现有设备不能很好的适应，操作繁琐，且匹配度不高。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有技术的生产设备应用于元明粉制备纯碱及硫酸铵时操作繁琐，匹配度低的问题，本发明提供一种元明粉制备纯碱及硫酸铵的装置及方法。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种元明粉制备纯碱及硫酸铵的装置，包括反应釜、温控箱、搅拌槽、以及用于转运中间液体的抽取机构，所述反应釜通过支架腿安装在搅拌槽的上方，所述温控箱固定在支架腿上，所述抽取机构分别与反应釜和温控箱连通。

作为优选，所述抽取机构包括防腐蚀管道、吸水泵、伸缩管、吸水罩、浮球，所述防腐蚀管道分别与反应釜的上端和温控箱的上端连通，所述吸水泵安装在防腐蚀管道上，所述伸缩管与防腐蚀管道的上端连通，所述吸水罩通过浮球与伸缩管连通。

作为优选，所述反应釜还包括进料口、排渣口、PH计量器、温度调控器，所述进料口位于反应釜顶部，所述排渣口开设在反应釜的下侧壁，所述PH计量器安装在反应釜的底部，所述温度调控器固定在反应釜的壳体上。

作为优选，还包括用于搅匀液体的射流搅拌机构，所述射流搅拌机构的一端与温控箱连通，射流搅拌机构的另一端伸入到搅拌槽内。

作为优选，所述射流搅拌机构包括增压泵、射流主管、射流支管、喷嘴，所述射流主管通过增压泵与温控箱连通，所述射流支管等角度连通在射流主管的四周，所述喷嘴按逆时针方向等间距安装在射流支管上。

作为优选，所述射流支管的数量为4支，射流支管互相之间呈90°夹角。

一种利用上述装置制备纯碱及硫酸铵的方法，包括以下步骤，

步骤一：原料预处理，在预处理池内加入过量的元明粉，使溶液达到饱和状态；

步骤二：重金属析出，将饱和状态的溶液放入到反应釜内，使反应釜内温度控制在38℃-42℃，先加入石灰乳，使PH值控制在9-10之间，反应10min-15min；

步骤三：溶液二次调节，在步骤二处理完成后，向溶液中继续加入硫酸亚铁溶液，使PH值调整到10-11，再将溶液输送到温控箱内备用，使温度控制在21℃-29℃；

步骤四：置换反应，将温控箱内的混合溶液喷射到搅拌槽内，同时按元明粉：氨：二氧化碳比值5:1:3的质量比加入二氧化碳和液氨，充分搅拌，反应时间为30min-40min；

步骤五：结晶析出，将步骤四反应完成后的饱和混合溶液，降温冷冻析出，结晶析出的温度为0℃-9℃。

本发明的有益效果如下：