[发明专利]一种以芒硝和碳酸氢铵为原料联合生产纯碱和硫酸铵的方法

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硫酸铵的方法。该方法将碳酸氢铵、硫酸钠和水同时加入到反应器中混合反应，即有碳酸氢钠晶体生成，经真空过滤、洗涤、离心脱水，滤饼为碳酸氢钠湿料，湿料送煅烧工段煅烧后可得到纯碱产品，滤过母液送后续工段处理。该方法中硫酸钠的转化率达到75%以上，得到的碳酸氢钠湿料平均粒度在100‑230μm，水分含量低于5%，减少了后续工段的能耗，所得到的纯碱盐分含量不到0.1%。

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硫酸铵的方法。

背景技术

纯碱是许多工业的基础原料，广泛应用于人们的日常生活以及化工、轻工、冶金、纺织、建材等工业部门，在国民经济发展建设过程中占有十分重要的地位。

18世纪以前，由于世界上没有制碱工业，人们所需要的碱都取自天然碱，1791年，法国医生路布兰通过煅烧硫酸钠、煤炭和石灰石制成功研究出“路布兰法”。1863年，比利时工程师索尔维基于综合前人的工作进行改进，实现了通过“索尔维法”制造纯碱(即氨碱法)。由于氨碱法较之路布兰法具有原料价格低廉，普遍易得，产品纯度高，适合大规模生产等优点，因此取代了路布兰法，并一直被广泛采用至今，氨碱法因为产生大量含氯化钙废水，生产企业通常分布在沿海地区，而且氨碱法中氯化钠转化率只能达到72％-76％，24％-28％的钠离子和几乎全部的氯离子被废弃。1943年，我国侯德榜博士通过开展制碱试验研究，研制出联碱制碱法，能同时生产纯碱和氯化铵两种产品，原料得到充分利用，降低了生产成本，体现了大规模联合生产的优越性，但是随着纯碱产量的快速增长，氯化铵产量也快速增加，氯化铵作为含氯氮肥，对很多忌氯农作物并不适用，这就限制了氯化铵广泛应用，同时制约了联碱法生产纯碱的发展。

截至目前，我国纯碱生产装置总产能近3000万吨，除了天然碱之外，主要生产方法为氨碱法、联碱法，所用原料均为氯化钠。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，我国芒硝产销量也居世界第一，占70%左右，芒硝主要用于洗涤剂和硫化碱工业，其次是用于纸浆、人造纤维、玻璃工业。我国目前芒硝产能达到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。

多年来国内外研究人员都一直在探索芒硝制碱的新途径。我国也先后开展了一系列芒硝制碱的实验研究，但存在副产品产量大、工艺复杂、能耗高、硫酸钠转化率低等各种问题，所以一直未有产业化成果。

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硫酸铵的方法。该方法通过设计合理的工艺流程，提高硫酸钠转化率，得到粒度大、纯度高、盐分含量低的碳酸氢钠产品，使以芒硝为原料制备纯碱具有优越的经济效益，为纯碱生产提供一种新的原料来源，也为芒硝的综合利用提供一个新的出路。

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硫酸铵的方法，其包括如下步骤：

（1）将碳酸氢铵、硫酸钠和水同时加入到带有搅拌器的预混槽中，物料在预混槽中初步反应，生成碳酸氢钠结晶，水、碳酸氢铵水硫酸钠的质量比为1：0.6-1.5：0.6-1.5，物料在预混槽中停留时间为0.5-2h，预混槽温度为20-40℃。

（2）将步骤（1）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。

（3）将步骤（2）中混合物料送真空带式过滤机真空脱水，并分区进行多次洗涤，洗去碳酸氢钠表面的盐分。所述真空带式过滤机过滤碳酸氢钠浆料时分区洗涤固体物料，五区洗水为脱盐水，四区洗水为后工段中的离心机滤液，三区洗水为五区滤液，三区滤液和四区滤液混合后再洗涤二区物料。