[发明专利]利用电石渣反应制氨气与二氧化碳双循环利用的制碱工艺

说明书

本发明涉及一种利用电石渣反应制氨气与二氧化碳双循环利用的制碱工艺，它属于制碱工艺领域。本发明主要需要解决得是传统制碱工艺中首先针对原材料混料反应而后提纯的复杂模式，利用四通道电渗析技术进而能够实现原料的一步反应提纯到位，从而制得的碳酸钠纯度更高。将电石渣的无害化利用与处置的同时，循环利用了二氧化碳与氨气，使得原材料的利用率更高，降低原材料成本与生产成本。

技术领域

本发明涉及一种工艺，尤其是涉及一种利用电石渣反应制氨气与二氧化碳双循环利用的制碱工艺，它属于制碱工艺领域。

背景技术

工业制纯碱方法：碳酸钠(Sodium Carbonate)，是一种无机化合物，分子式为Na2CO3，分子量105.99，又叫纯碱，但分类属于盐，不属于碱。国际贸易中又名苏打或碱灰。它是一种重要的无机化工原料，主要用于平板玻璃、玻璃制品和陶瓷釉的生产，还广泛用于生活洗涤、酸类中和以及食品加工等。

在人工合成纯碱之前，古代就发现某些海藻晾晒后，烧成的灰烬中含有碱类，用热水浸取、滤清后可得褐色碱液用于洗涤。大量的天然碱来自矿物，以地下埋藏或碱水湖为主；以沉积层存在的天然碱矿品位最高，分布甚广。

最早发明人工合成纯碱方法是18世纪末，法国路布兰用芒硝加石灰石和煤在高温下还原并进行碳酸化，得到以含Na2CO3为主的粗制品——黑灰，经过浸取、蒸发、精制、再结晶、烘干，获得纯度约为97％的重质纯碱。1861年，比利时欧内斯特·索尔维独自发明了纯碱并获得过专利。由于技术秘密保护一直未能大范围应用，20世纪20年代才从美国突破，尤其是中国著名的化工专家侯德榜于1932年出版了《纯碱制造》一书，将保密70年，索尔维法公布于世。侯德榜还于1939-1942创建了侯氏制碱法，并在四川建立了中试车间；1952年在大连化工厂设立了联合制碱车间。

(1)索氏制碱法

1859年，比利时人索尔维，用食盐、氨水、二氧化碳为原料，于室温下从溶液中析出碳酸氢钠，将它加热，即分解为碳酸钠，人们将此方法称为索氏制碱法，此法一直沿用至今：

氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵，这是第一步：

NH₃+N₂O+CO₂＝NH₄HCO₃

第二步是：碳酸氢铵与氯化钠反应生成的碳酸氢钠沉淀和氯化铵，碳酸氢钠之所以沉淀是因为它的溶解度较小，经过滤得到碳酸氢钠固体：

NaCl+NH₄HCO₃＝NaHCO₃↓+NH₄Cl

这两步总的化学方程式是：

NaCl+NH₃+H₂O+CO₂＝NaHCO₃↓+NH₄Cl

第三步：加热分解碳酸氢钠，生成水、二氧化碳和碳酸钠即我们要的纯碱：

第四步：将第二步中副产的氯化铵和熟石灰混合加热，得到的氨气可循环利用：

(2)侯氏制碱法

1943年中国人侯德榜留学海外归来，他结合中国内地缺盐的国情，对索尔维法进行改进，将纯碱和合成氨两大工业联合，同时生产碳酸钠和化肥氯化铵，大大地提高了食盐利用率，是为侯氏制碱法：

第一步，氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵，第二步碳酸氢铵与氯化钠反应生成的碳酸氢钠沉淀和氯化铵，碳酸氢钠之所以沉淀是因为它的溶解度较小，经过滤得到碳酸氢钠固体；如图1所述。(这两步和上面的索氏制碱法相同)。