[发明专利]一种以芒硝和碳酸氢铵为原料联合生产纯碱和复合氮肥的方法

说明书

本发明属于化学工艺技术领域，具体为一种以芒硝和碳酸氢铵为原料联合生产纯碱和复合氮肥的方法。该方法中将硫酸钠和碳酸氢铵配制成悬浊液，控制碳酸氢铵、水和硫酸钠的质量比，使混合物料在一定条件下反应，即有碳酸氢钠晶体生成，混合物料经脱水、洗涤，滤饼为碳酸氢钠湿料，湿料送煅烧工段，可得到纯碱产品。用硝酸分解反应母液中未反应的碳酸氢铵，然后送母液蒸发工段进行真空蒸发结晶，分步分离出其中的硫酸铵、硫酸钠，剩余物质送复合肥装置，按配方添加其它元素生产复合氮肥。本发明所述的纯碱生产方法中，硫酸钠的转化率达到70%以上，母液处理过程工艺流程短，操作简单，设备少，能耗低。

技术领域

本发明属于化学工艺技术领域，具体为一种以芒硝和碳酸氢铵为原料联合生产纯碱和复合氮肥的方法。

背景技术

我国纯碱产能近3000万吨，生产方法有天然碱法、氨碱法和联碱法，其中天然碱受自然资源限制，主要分布在内蒙古和河南等少数地域。氨碱法生产纯碱产生大量的废水、废固，环保压力大，只能在沿海、盐湖地区建设。而以氯化钠盐为原料的候氏制碱法的副产品是氯化铵，氯离子作为氮肥容易引起旱田板结，并且不适用于忌氯作物，所以氯离子的存在使氯化铵作为氮肥受到限制。

而我国目前已探明的芒硝总储量在200亿吨左右(以无水硫酸钠计)，居世界首位，目前我国芒硝产能达到1200万吨，产量为980万吨，而国内需求只有800万吨左右，产能过剩严重。总之，我国芒硝资源非常丰富，而硫酸钠的市场容量有限，因此，大力加强我国芒硝资源的综合利用研究意义重大且大有前途。

自路布兰法后，多年来国内外研究人员都一直在探索芒硝制碱的新途径。其中苏联相继开发出湿法和干法芒硝制纯碱工艺，但这些方法均具有耗能高、工艺复杂、产品质量差等缺点。随后，苏联又开发出循环制碱法，与上述芒硝制纯碱的方法相比，该法耗能低，污染小，Na₂C0₃纯度较高(＞95％)，但Na⁺的一次利用率低(64％-65％)。我国也先后开展了一系列芒硝制碱的实验研究，但存在副产品多、工艺复杂、能耗高、硫酸钠转化率低等各种问题，所以一直未能产业化。

发明内容

本发明的目的是针对以上技术问题，提供一种以芒硝和碳酸氢铵为原料联合生产纯碱和复合氮肥的方法。该方法通过设计合理的工艺流程，提高硫酸钠转化率，并简化母液处理过程，降低能耗，使以芒硝制备纯碱具有优越的经济效益。

为了实现以上发明目的，本发明的具体技术方案为：

一种以芒硝和碳酸氢铵为原料联合生产纯碱和复合氮肥的方法，其包括如下步骤：

(1)将硫酸钠溶液送入预混槽，同时搅拌下向其中加入固体碳酸氢铵；其中，水和碳酸氢铵的质量比为1:1.0-1.5，硫酸钠和碳酸氢铵的质量比为1:1.0-1.5。

(2)物料在预混槽中初步反应，生成碳酸氢钠结晶，物料在预混槽中停留时间为0.5-2h，预混槽温度为20-35℃；

(3)将步骤(2)中的混合物料送入反应结晶器，物料进一步反应，使碳酸氢钠结晶长大；反应结晶器温度为30-60℃，压力为0.1-0.6MPa，反应时间为0.5-2h。

(4)将步骤(3)中混合物料送离心机离心脱水、洗涤，滤饼为碳酸氢钠湿料，滤液送分解槽；

(5)将步骤(4)中的碳酸氢钠湿料送干燥工段，经干燥得到小苏打，或送煅烧工段，经煅烧后得到纯碱；

(6)将步骤(4)中的滤液用硝酸分解其中未反应的碳酸氢铵，得到混合清液，混合清液pH＝6.5-7.5；其中硝酸的质量浓度为55％-98％。

(7)将步骤(6)中的混合清液送入蒸发结晶器1，于70℃-110℃的温度下真空蒸发掉其中40-70％的水分，析出硫酸铵结晶，将物料离心分离，滤饼为硫酸铵湿料，干燥后即为硫酸铵产品，硫铵母液送蒸发结晶器2；