專利名稱：一種以芒硝為原料制取純堿的新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于純堿生產(chǎn)新工藝。
背景技術(shù)：
以芒硝為原料制取純堿是人類歷史上最早工業(yè)化制堿的方法。早在1764年，俄國化學(xué)家Kiril Lasksmann就提出了用天然芒硝制堿的建議。但是，自索爾維制堿法誕生以來，芒硝制堿法逐漸被淘汰。盡管人們一直在試圖開發(fā)各種各樣的新方法，但至今未見能有哪種方法可與索爾維制堿法競爭。其主要原因是1能耗高大多數(shù)芒硝制堿法、包括早期的路布蘭方法，都要在高溫下焙燒反應(yīng)，熱量損失很大，能耗較高。
2工藝復(fù)雜、設(shè)備笨重、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)環(huán)境差、污染嚴(yán)重。
3即使采用類似索爾維制堿法或侯氏制堿法的方法，也同樣存在工藝流程長、成本高的問題。而且要么排放大量廢液，要么要銷售副產(chǎn)品硫酸銨，難成規(guī)模。
中國純堿協(xié)會(huì)編著的1990新版《純堿工學(xué)》介紹了不少已研究過的芒硝制堿法，也提到了不少另外的專利技術(shù)，但至今未見有哪種方法被工業(yè)上采用。目前世界上的純堿絕大部分以天然堿和食鹽為原料生產(chǎn)。
中國專利CN1052097A中介紹了一種芒硝制堿的新工藝。但若要用此方法制純堿，則不僅工藝較復(fù)雜，且得到的堿液濃度很低。若想要得到固體純堿，需要蒸發(fā)濃縮，再加上萃取劑的蒸餾回收，必然導(dǎo)致能耗高、成本高，很不經(jīng)濟(jì)，不會(huì)有競爭力。故至今未見其工業(yè)化報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種以芒硝為原料制取純堿的全新工藝。其主要原理如下
總反應(yīng)首先，Na2SO4、CaCO3與Na2Cr2O7在水溶液中反應(yīng)，生成CaSO4沉淀、Na2CrO4水溶液、并放出CO2。然后Na2CrO4水溶液與CO2反應(yīng)生成NaHCO3沉淀和Na2Cr2O7水溶液。前者經(jīng)煅燒得固體純堿，后者循環(huán)使用。
該發(fā)明的主要特點(diǎn)是利用了Na2Cr2O7和Na2CrO4的特殊性質(zhì)。Na2Cr2O7在水溶液中呈酸性，它能與CaCO3、Ca(OH)2、CaO等反應(yīng)生成Na2CrO4和CaCrO4，而CaSO4溶解度遠(yuǎn)較CaCrO4為小，所以中間產(chǎn)物CaCrO4與Na2SO4反應(yīng)最終轉(zhuǎn)化成了CaSO4。反應(yīng)中生成的Na2CrO4在水溶液中呈堿性，分離CaSO4后，可碳化生成NaHCO3和Na2Cr2O7。而NaHCO3在Na2Cr2O7的水溶液中溶解度很小，因而呈固體析出。分離NaHCO3后，Na2Cr2O7水溶液可直接返回第一步循環(huán)使用，NaHCO3用常規(guī)方法煅燒即可得產(chǎn)品Na2CO3。
與已有的以芒硝為原料制取純堿的工藝相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1工藝簡單 本發(fā)明利用了鉻鈉鹽的特殊性質(zhì)，通過簡單的反應(yīng)過程即可從芒硝制得純堿，因而工藝簡單，流程短。
2能耗低 本發(fā)明沒有高溫反應(yīng)，CaCO3的分解是在常壓、小于110℃的條件下進(jìn)行的。而且本發(fā)明無蒸發(fā)濃縮過程，因而能耗較低。
3無污染 本發(fā)明無污染源，系統(tǒng)中產(chǎn)生的含鉻CaSO4將采用特殊方法制成新型建材原料，不僅無污染，還可增加經(jīng)濟(jì)效益。
4可以利用工業(yè)廢芒硝，如鉻鹽工業(yè)中的副產(chǎn)品含鉻芒硝為原料，變廢為寶。
附圖為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
取一定量的Na2Cr2O7，加水配成Na2Cr2O7水溶液。然后按比例稱取一定量的Na2SO4和CaCO3，一起加入反應(yīng)器中。在常壓沸騰攪拌狀態(tài)下反應(yīng)一定時(shí)間，趁熱過濾、洗滌。固體CaSO4去制新型建材原料，濾液去碳化塔碳化。碳化結(jié)束，固液分離，洗滌。液體Na2Cr2O7溶液返回第一步，固體經(jīng)處理、熱解得Na2CO3。
實(shí)施例稱取2molNa2Cr2O7·2H2O(分析純，含量≥99.5％)，溶入450ml水中，配成50％的Na2Cr2O7水溶液。按mol比1∶0.8∶0.6的比例稱取1.6molNa2SO4(分析純，含量≥99％)和1.2molCaCO3(分析純，含量≥99％)，一起加入反應(yīng)器中。在攪拌下加熱升溫至沸騰，常壓反應(yīng)4小時(shí)。停止反應(yīng)，趁熱過濾并洗滌，濾液放入加壓反應(yīng)器中，通CO2(含量≥99％)，在0.6Mpa，30℃下碳化反應(yīng)3小時(shí)。加壓過濾并洗滌，濾液循環(huán)使用。濾餅在200℃常壓熱解得Na2CO3106克。
權(quán)利要求
一種以芒硝為原料制取純堿的新工藝，其特征是利用鉻鈉鹽的特殊性質(zhì)，在Na2Cr2O7的水溶液中，Na2Cr2O7與CaCO3反應(yīng)先生成Na2CrO4和CaCrO4，后者再與Na2SO4反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Na2CrO4和CaSO4，反應(yīng)中生成的Na2CrO4水溶液經(jīng)碳酸化再生Na2Cr2O7，循環(huán)使用，碳酸化再生Na2Cr2O7的同時(shí)，得NaHCO3沉淀，經(jīng)分離并進(jìn)一步處理得固體純堿Na2CO3。
全文摘要
一種以芒硝為原料制取純堿的新工藝，其特征是利用鉻鈉鹽的特殊性質(zhì)，在Na
文檔編號(hào)C01D7/12GK1490247SQ0214625
公開日2004年4月21日 申請(qǐng)日期2002年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月17日
發(fā)明者王天貴, 李佐虎 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院過程工程研究所