芒硝型卤水生产纯碱

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1、芒硝型卤水直接生产纯碱工艺中国中轻国际工程有限公司彭赛军彭志成天津科技大学袁建军沙作良唐娜厦门绿琻膜科技有限公司陈颖一.概况纯碱被称为“化工之母”，是重要的基础化工原料之一。纯碱主要下游产品为四硼酸钠、红矾钠、氧化铝、合成洗涤剂、日用玻璃制品、肥皂、平板玻璃、硅酸钠、偏硅酸钠、合成洗衣粉、三聚磷酸钠。世界纯碱生产大国产能情况见表1。表1世界纯碱生产大国产能情况万吨/年年份中国美国西欧东欧其他国家2005年产能160010006005505002005年产量14102006年产能177010006005505002006年产量15432010年产能3

2、2252010年产量二.国内外工艺已有工艺介绍2.1国内外工艺发展过程已知的生产纯碱工艺主要有：1）路布兰法制纯碱以食盐为原料用硫酸处理得到芒硝和盐酸，芒硝再与石灰石、煤粉煅烧生成纯碱，所得硫化钙再碳化获取硫化氢作为生产硫酸原料。2）索尔维法制碱盐水吸收氨和二氧化碳得到碳酸氢钠，过滤后所得母液用石灰蒸馏回收氨。3）联合法制纯碱（1）察安法先生产出碳酸氢铵结晶体，再与饱和卤水反应而得重碳酸钠，过滤后所得母液降温，再加食盐溶解置换出氯化铵结晶。7（2）候氏碱法盐水吸收氨和二氧化碳得到碳酸氢钠，过滤后所得母液冷析后再加食盐溶解置换出氯化铵结晶。（3）日本

3、A.C联碱法（新旭法）盐水吸收氨和二氧化碳得到碳酸氢钠，过滤后所得母液冷析后再加食盐溶解置换出氯化铵结晶。可以调整氯化铵的产量，多余的固体氯化铵可直接加灰乳蒸馏回收氨。（4）芒硝联碱法以芒硝为原料吸收氨和碳化得到碳酸氢钠，过滤后所得母液冷冻后硫酸铵。4）天然碱法以碳酸钠、碳酸氢钠盐湖矿资源为原料，水溶转化蒸发生产纯碱。2.2现有生产工艺需要改进之处1）路布兰法制纯碱路布兰法存在产品质量差、生产成本高、人工消耗大以及生产过程均在固相间进行，难于连续作业等缺点。2）索尔维法制碱索尔维法（氨碱法）存在原料氯化钠利用率低（钠的利用率约75%、氯的利用率为0

4、%）；蒸馏废液（含有大量氯化钙、氯化钠，每生产1吨纯碱产生9-10m3废液排放）排出系统量极大，浪费资源、形成新的环境污染。由于蒸馏过程与硫酸盐形成硫酸钙垢，因此，不能直接采用芒硝型卤水为原料。3）联合法联合法制纯碱（冷法联碱法）存在需采用固体氯化钠为原料，原料成本高，冷析盐析结晶氯化铵电能消耗高，析铵母液循环量大。由于冷析和盐析过程形成十水硫酸钠与氯化铵混晶，因此，不能直接采用芒硝型卤水为原料。因此，上述工艺在实际生产中应用都有局限性。本文推荐芒硝型卤水直接生产纯碱变革工艺。本发明工艺的目的是针对上述亦有生产工艺存在7问题，提出新的以芒硝型卤水生

5、产碳酸钠、氯化钠、硫酸钠、氯化铵工艺路线，可以直接以卤水为原料，采用氨碱法或联碱法生产碳酸钠，脱氨母液采用膜法和蒸发法分离硫酸钠，脱氨母液采用蒸发法分离氯化钠、氯化铵，生产过程大幅度降低能耗和成本直接得到氯化钠、硫酸钠、氯化铵，无母液排放解决环境保护，是节能减排的生产工艺。三.芒硝型卤水直接生产纯碱变革工艺3.1工艺流程及简述芒硝型卤水直接生产纯碱变革工艺流程见图1。NH3、CO2NH3CO2氨NH3二氧化碳CO2NaCl、Na2SO4碳酸氢钠NaHCO3芒硝型卤水吸氨碳化分离煅烧碳酸钠Na2CO3NH3CO2重碱母液NH3、CO2脱氨盐纳滤膜分离

6、脱硝渗出清液高温蒸发分离富硝浓缩液制盐母液高温蒸发低温蒸发制硝母液分离制铵母液分离硫酸钠氯化铵图1芒硝型卤水直接生产纯碱变革工艺流程图7芒硝型卤水联产碳酸钠、氯化钠、硫酸钠、氯化铵工艺，它包括以下步骤：1）它以含氯化钠为主、硫酸钠为辅的芒硝型卤水与氨（NH3）、二氧化碳（CO2）为原料进行复分解反应后分离获得固体碳酸氢钠（NaHCO3）和含有氯化铵（NH4Cl）、硫酸钠（Na2SO4）、氯化钠（NaCl）、碳酸氢铵（NH4HCO3）、碳酸铵（(NH4)2CO3）的重碱母液；2）将重碱母液预热高温脱除碳酸氢铵（NH4HCO3）、碳酸铵（(NH4)2C

7、O3）后得到含有氯化铵（NH4Cl）、硫酸钠（Na2SO4）、氯化钠（NaCl）的脱氨母液；3）脱氨母液经过纳滤膜分离后得到含有少量硫酸钠（Na2SO4）和氯化铵（NH4Cl）、氯化钠（NaCl）为主的脱硝渗出清液和含有多量硫酸钠（Na2SO4）、氯化铵（NH4Cl）、氯化钠（NaCl）的富硝浓缩液；4）富硝浓缩液高温蒸发分离得到固体硫酸钠（Na2SO4）和制硝母液，制硝母液循环至脱氨母液混合进入纳滤膜分离工序；5）脱硝渗出清液和制铵母液高温蒸发分离得到固体氯化钠和制盐母液；6）制盐母液低温蒸发分离得到固体氯化铵和制铵母液；7）制铵母液与脱硝渗出清

8、液混和循环蒸发分离得到固体氯化钠和制盐母液；8）固体碳酸氢钠（NaHCO3）煅烧后转化为固体碳酸钠（Na2CO3）。3.2