[发明专利]活性碳酸钠的制备方法

说明书

本发明涉及从废气中脱除二氧化硫所用活性碳酸钠的制备方法。

有一种制备活性碳酸钠的方法是已知的，就是以碳酸氢钠（NaHCO₃）为起始原料制取此产物。如美国专利4105744号中所述，在由水蒸汽分压和由温度所限定的条件下，在一种气流中使碳酸氢钠进行热分解反应。用此方法所制成的活性无水碳酸钠的卓越性能表现在对二氧化硫有极高反应活性，它能达到的气体净化程度高于95%，并且该活性碳酸钠的吸收能力的平均可利用率超过90%。

从碳酸氢钠制备活性碳酸钠的方法存在缺点，就是此方法消耗能量多，并且该起始原料价格高，比较不易得到。制备碳酸钠的另一种方法是利用蕴藏很大的天然钠盐原料，例如二碳酸氢三钠-即一种倍半碳酸钠，还有矿产碳酸钠十水合物。这些原料大多是通过煅烧和随后的烧余物处理加工成煅烧苏打。这样加工的缺点是煅烧苏打的吸收能力不高。

因此，本发明的目的是解决从廉价易得的天然原料，即主要是碳酸钠十水合物Na₂CO₃·10H₂O制备活性碳酸钠所存在的技术难题。

本发明的目的是对二氧化硫有反应活性的碳酸钠的制备方法，并且要求对气体的净化程度高于90%，并且碳酸钠的利用率也高于90%，本方法的特征是将含有组成为Na₂CO₃·10H₂O（其中10H₂O代表结晶水）的固态碳酸钠十水合物的起始原料在干燥过程中逐步脱水，得到结晶水含量相应于组成为Na₂CO₃·nH₂O（其中n＝0至1）的碳酸钠，进行干燥的条件为固体物温度保持在低于32℃，干燥程度达到其结晶水含量相应于Na₂CO₃·nH₂O的组成，其中n＝0至5。

32℃的温度极限代表碳酸钠十水合物溶于其本身结晶水中的熔点温度。于此处披露并作为本发明依据的事实之一，就是在低于所述32℃极限温度条件下，通过该十水合物逐渐转化为较低级的水合物，而使结晶水组分减少。通过这样的步骤，就有可能得到比表面积约10平方米/克，堆积密度约0.4克/立方厘米的活性碳酸钠或其一水合物。由此方法所制取的固体产物的特征是对二氧化硫有很强反应活性，从而参与反应的物料的转化率为其化学计算量的90%以上。

相反情况，若在高于该十水合物于其结晶水中的熔点（32℃）温度进行脱水，则原先的晶体结构完全瓦解。以此法生成的固体物相是一种孔隙极少的烧结物质，其比表面积小于1平方米/克，实质上对二氧化硫无反应活性。

按本发明的初始目的还有进一步的发展，就是发现上述的碳酸钠十水合物脱水时所需低于其熔点的温度条件，必须保持到能使其组成至少低至相应于五水合物（Na₂CO₃·5H₂O）时为止，当组成低于五水合物之后，即可以无限制地提高干燥温度，从而可加快干燥过程速度，采用此种方式时，该孔隙性结构不致瓦解。由此法制取的活性碳酸钠或其一水合物具备前述物理性质和化学活性。

因此，进行干燥的有利方式是第一步采用10-31.9℃，使其组成达到相应于五水合物Na₂CO₃·5H₂O，然后第二步采用33-150℃进行干燥。

干燥下限温度为10℃，这是按照该干燥过程的动力学条件，使之仍能在合理时间内完成脱水过程而确定的。

第二步干燥的上限温度为150℃，这是按通常燃烧过程所产生的烟道气温度而确定的。本方法就可以利用到这些烟道气。

实行本干燥过程的方式可以是采用减压或真空条件，或于自然气侯中风干，或是在惰性气体气流中以流化床方式干燥，该惰性气体的水分含量应低于3.2%（体积）。在制备过程中，可以将这种热的碳酸钠应用于其后的烟道气脱硫反应中，不必再专门提供能源。在干燥过程中，即可提高被干燥物的温度。

上述的活性碳酸钠制备方法还可应用于低活性碳酸钠的再活化，例如将细粉末状的煅烧苏打与水混合，混合重量比为1∶1.7或更高，然后按本发明将所形成的烂浆状混合物进行干燥。

以下各实例更详细描述按本发明制备活性碳酸钠的方法，以及按本发明所制产品的应用方法和效果。

实例1