[发明专利]硫酸钠与碳酸氢铵单相分解制碳酸氢钠的方法

说明书

本发明涉及一种以硫酸钠和碳酸氢铵为原料生产碳酸氢钠（NaHCO₃）的方法。

工业上生产碳酸氢钠（小苏打）主要是将碳酸钠（纯碱）在化碱缸中加水制成碱溶液后，再送入碳化塔中，通以二氧化碳进行碳化，使碳酸氢钠结晶析出，再经分离、干燥制得成品其化学反应式为：

在纯碱厂的纯碱生产中，其中间产品“重碱”虽含有较多的碳酸氢钠，但由于还含有其它杂质，所以不能直接做为碳酸氢钠的产品使用，其主要成份为：NaHCO₃68～74%，Na₂CO₃5～7%，NH₄HCO₃3～4%，NaCl＜0.5%，H₂O 16～21%，只能是将此"重碱"在化碱缸中加水溶解，再送入分解塔中用蒸气加热进行分解，以分解其中的氨及二氧化碳，分解后的溶液经冷却后为碱水溶液，再将此溶液送入碳化塔进行碳化，使碳酸氢钠结晶析出，经分离、干燥而得成品。

其主要化学反应式为：

在烘干中，由于工艺要求高，温度稍高，则熵增因素起主导作用而发生逆反应，导致碳酸氢钠分解为碳酸钠（纯碱）而影响了碳酸氢钠（小苏打）的质量，因此小苏打的生产工序比纯碱多，其价格高于纯碱价格。

从另一方面看，生产上将"重碱"煅烧为纯碱，其"烧碱率"为70%左右，需一吨多湿重碱，才能煅烧成一吨纯碱，而纯碱的价格低于小苏打。因此，如能直接制成小苏打，则有较好的经济效益。

在以碳酸氢铵与氯化钠的复分解反应和以硫酸钠代替氯化钠与碳酸氢铵的复分解反应中，其中间产品为碳酸氢钠，但仍因含有较多的杂质，以及烘干不易控制等原因，而不能直接使用，只是将其煅烧为纯碱使用。

中国专利89102196.5公开了一种“以含硫酸钠的物料和碳酸氢铵为原料的纯碱固相生产法”，属复分解生产法。它采用含硫酸钠的物料如天然芒硝、无水芒硝、十水芒硝、含硫酸钠的天然碱等，与固体碳酸氢铵反应生成碳酸氢钠，再制成纯碱。其过程主要在固相范围内进行，即将含硫酸钠的物料按一定比例配制成饱和溶液，再进一步加入经筛分的固体碳酸氢铵使其进行固相反应，一般当碳酸氢铵颗粒90%以上转化为碳酸氢钠后，认为反应基本结束。利用所得产品碳酸氢钠与硫酸铵在溶液中溶解度的不同，而将其分离，再经洗涤、脱水、煅烧得到纯碱。

由于过滤后的滤液含有大量的副产物硫酸铵，同时还混杂有少量未反应的硫酸钠、碳酸氢铵，以及碳酸氢钠，因此需对其进一步的冷却、结晶、过滤、分离后，再对滤液进一步蒸发浓缩得到硫酸铵成品。

在该项申请的说明书中，介绍到将经洗涤、脱水后的湿重碱，用本技术领域所熟知的低温烘干工艺，可制成重碱（小苏打）产品。

以上方法，存在原料利用率不够，产品碳酸氢钠与硫酸铵的纯度不易提高，反复清洗用水量大，分离工序多，成本高的问题。如碳酸氢钠晶体间夹杂有杂质，需要清洗，而在清洗中碳酸氢钠受其溶解度的影响，其结晶在清洗中易溶解而流失，而在此溶液中又残存其不易析出的未饱和部份，与其他未反应物一起参与在硫酸铵溶液中，需将其重新结晶析出。由于在此反应溶液中存在着未反应完的碳酸氢铵和硫酸钠，所以溶液中存在着Na₂SO₄、NH₄HCO₃、NaHCO₃、（NH₄）₂SO₄四元体系，而在此四元体系的水盐溶液中，是很难从二种原料得到二种纯的产品的。

本发明的目的在于克服现有制碳酸氢钠技术的不足之处，提出一种新的以硫酸钠与碳酸氢铵为原料单相分解制取碳酸氢钠的方法，以提高产品质量，充分利用原料，减化工艺和降低成本。

本发明的目的是通过以下技术方案来完成的：