[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公布说明书
[11]公开号CN 101357770A
[43]公开日2009年2月4日
[21]申请号200710012351.4[22]申请日2007.07.30
[21]申请号200710012351.4
[71]申请人王全
地址116023辽宁省大连市沙河口区海州街23号
201室
[72]发明人王全 [51]Int.CI.C01D 7/00 (2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 1 页
[54]发明名称
制取碳酸氢钠的方法
[57]摘要
本发明涉及一种在氨碱法中制取碳酸氢钠的方
在15－42℃下以二段进气的方式进行碳化反应，其
特征在于该重碱分离母液经吸氨、冷却、补加固体
氯化钠后的盐氨母液与原料液按体积比B＝3－6混
合成半母液作为碳化供给液，其总氨浓度TNH 3＝5.
8－7.3mol/l，总氯浓度Tcl＝4.5－5.3mol/l，碳
化反应完成液的碳化度Rc＝170－188％。本发明的
特点是：氯化钠转化率高，可达80－84％，能够制
取平均粒径120－150μm的重碱结晶，可使用离心
机分离重碱晶浆，装置投资、原材料和能量消耗均
低，碳化操作简单，特别是可避免因冷却重碱饱和
溶液而带来的诸多弊病。
200710012351.4权 利 要 求 书第1/1页 1、一种制取碳酸氢钠的方法，以部分重碱分离母液作为碳化供给液的组分，在15-42℃下以二段进气的方式进行碳化反应，其特征在于该重碱分离母液经吸氨、冷却、补加固体氯化钠后的盐氨母液与原料液按体积比B＝3-6混合成半母液作为碳化供给液，其总氨浓度TNH3＝5.8-7.3mol/l，总氯浓度T c l＝4.5-5.3m o l/l，碳化反应完成液的碳化度R c＝170-188％。
2、根据权利要求1所述的制取碳酸氢钠的方法，其特征在于所述的原料液按体积比B＝4-5混合成半母液，
半母液总氨浓度TNH3＝5.9-7.0mol/l，总氯浓度Tcl＝4.6-5.0mol/l，碳化反应完成液的碳化度Rc＝176-186％。
200710012351.4说 明 书第1/6页
制取碳酸氢钠的方法
技术领域
本发明涉及一种制取碳酸氢钠的方法，特别是在氨碱法中制取碳酸氢钠的方法。
背景技术
日本特开平1-208315对传统的以氨盐水作为碳化供给液的氨碱法进行了改进。由于氨盐水的NaCl饱和浓度即其总氯浓度Tcl(为4.4-4.5mol/l)和NH4OH浓度即其总氨浓度TNH3(为4.8-5.3mol/l)都低，碳化度Rc(30-60％)更低，因此，碳化反应完成液(下称出碱液)的Tcl(为4.7-5.0mol/l)、TNH3(为4.9-5.1mol/l)、氨氯比A(T NH3/Tcl为1.0-1.05)也都低，即使在出碱液的碳化度Rc高达190％的条件下，氯化钠的转化率只有73-75％，而碳化塔底的晶浆浓度却高达290-310Kg/m3，重碱结晶质量也差，平均粒径仅为80-90μm，同时，由于碳化单位容积碳化供给液——氨盐水析出的重碱量多，放热量大，为移除反应热以保持适合的碳化反应终温就需要设置冷却器，而冷却的又是重碱饱和溶液，所以，又会带来冷却器结疤
易堵、需编组交替作业、操作复杂、维修量大的缺点；日本特开平1-208315对上述传统氨碱法提出的改进方案，将部分重碱分离母液返回与氨盐水或预碳化后的中和氨盐水按0.2-1.5的体积比混合，再冷却至18℃后作为碳化供给液，在18-40℃下以二段进气方式进行碳化反应，此改进方案使该碳化供给液的Tcl 为4.6mol/l，TNH3为5.3mol/l，Rc提高到93％，因而，相对于传统的氨碱法，对降低末段反应区的重碱晶浆浓度，减少晶核的发生量，提高重碱结晶质量，对减少碳化单位容积碳化供给液的重碱析出量和反应热都会有所改善，如可减少碳化反应热的冷却量，只需在碳化塔的末段反应区装设强制循环冷却器抽出部分反应液冷却即可，但是，按此改进方案，一是重碱分离母液的兑入量不多，二是没有增加吸氨量，对碳化供给液的组成的改变并不明显，因此，对碳化反应条件的改变也不明显，由其实施例可见，即使在较佳的实施环境(混合比为0.5)下，其塔底的晶浆浓度却仍高(190Kg/m3)，重碱结晶质量无明显的改进，其平均粒径只有100μm，氯化钠转化率没有提高，
按其重碱分离母液的NH4Cl/(NH4Cl+NaCl)计也仅74.5％，加之，碳化塔仍需要设置冷却器，而且冷却的仍是重碱饱和溶液，传统氨碱法中存在冷却器结疤易堵、需编组交替作业等缺点仍然存在。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制取碳酸氢钠的方法，该方法通过提供一种大量兑入重碱分离母液，能使碳化反应在高总氨浓度、高碳化度进料、低晶浆浓度和无需冷却重碱饱和溶液条件下完成的碳化供给液，
从而可使氨碱法纯碱生产成为一种碳化操作简易、原料氯化钠利用率高、能量消耗低、能制得优质的纯碱。
本发明的技术解决方案是：一种制取碳酸氢钠的方法，以部分重碱分离母液作为碳化供给液的组分，在15-42℃下以二段进气的方式进行碳化反应，其特征在于该重碱分离母液经吸氨、冷却、补加固体氯化钠后的盐氨母液与原料液按体积比B＝3-6混合成半母液作为碳化供给液，其总氨浓度TNH3＝5.8-7.3mol/l，总氯浓度Tcl＝4.5-5.3mol/l，碳化反应完成液的碳化度Rc＝170-188％。
所述的原料液按体积比B＝4-5混合成半母液，半母液总氨浓度TNH3＝5.9-7.0mol/l，总氯浓度Tcl＝4.6-5.0mol/l，碳化反应完成液的碳化度Rc＝176-186％。
把本实施方案返回的重碱分离母液先进行吸氨，以制得TNH3高的氨母液，然后，为了弥补吸氨过程中因母液体积变大而降Tcl浓度，向氨母液中补加固体盐(NaCl)成为盐氨母液，将此盐氨母液与原料液按体积比B＝3-6混合成半母液即为本实施方案的碳化供给液，此供给液在碳化塔中于15-42℃下以二段进CO2气方式完成碳化反应，出碱液经分离重碱后的重碱分离母液按照上述B值需要的量返回供本法循环使用，其余的去蒸馏回收其中的NH3和CO2。由于用重碱分离母液吸氨可以多吸收制碱反应所需要的氨，而且在氨母液中可以补加固体盐以调节总氯浓度，所以，本发明方法可以将碳化供给液——半母液的TNH3控制到5.8-7.3mol/l，Tcl调节到4.5-5.3mol/l，因此，按照制碱反应式，再将出碱液的碳化度控制
在170-188％适中的范围内，就可以使出碱液的Tcl为4.65-5.45mol/l，氨氯比A值为1.10-1.60，就可以获得高的氯化钠转化率；在此B值范围内，碳化塔中单位容积反应液的重碱析出量和反应热量少得多，所以，只要提前冷却重碱不饱和溶液--半母液，
控制好半母液的进塔温度(15-22℃)，这些反应热量完全可以由出碱液以显热的方式全部移除，而不需要碳化塔附设冷却水箱或外部冷却器以冷却重碱饱和溶液，而且，在此B值和TNH3、Tcl范围内，半母液的碳化度Rc高，为135-155％，碳化塔底重碱晶浆浓度m低，为60-115Kg/m3，晶核的发生量小，因此可以制得颗粒粗大、分离性能好的重碱结晶。本发明使用的原料液，具体是指精制盐水(又称二次盐水)、氨盐水、中和氨盐水等。 本发明中当B值低于3.0时，重碱分离母液的返回量小，碳化塔中单位容积反应液的重碱析出量大，就难以通过出碱液显热带出全部碳化反应热，而且，由于需要控制更低的半母液进塔温度，工程上经济性差；当B值大于6.0时，会过多地增加循环过程输送液体的动力消耗，而且使氨母液和半母液中游离氨浓度FNH3和二氧化碳浓度CO2的比值降低到2以下，将在冷却过程中析出重碳酸盐，造成氨母液冷却器和半母液冷却器结垢。本发明中增加重碱分离母液的吸氨量，可以提高半母液的TNH3和氯化钠的转化率，T N H3低于5.8m o l/l时，氯化钠的转化率低；当T N H3高于7.3m o l/l时，循环过程诸母液中的游离氨FNH3浓度高，碳化塔和吸氨器尾气带氨多，重碱结晶中的碳酸氢铵(NH4HCO3)含量也会增高。本发明半母液的Tcl低于4.5 mol/l，循环母液量大，还会在氨母液和半母液的冷却器中造成重碳酸盐结垢；Tcl高于5.3mol/l，对提高氯化钠转化率而言是不必要的，而且，需要控制
较高的半母液进塔温度，存在碳化塔的出碱液温度过高的缺点。本发明中碳化塔出碱液的碳化度Rc高于188％时，要求碳化塔的高度和碳化压力都高，碳化反应的时间长，工程上实施难度大；Rc低于170％时，需要控制高TNH3浓度，也有与上述TNH3高于7.3mol/l时相同的缺点。
本发明的目的还可以通过以下措施达到：本发明方法用于氨碱法制取重碱时，控制盐氨母液和原料液的混合比B＝4-5，半母液总氨浓度T N H3＝5.9-7.0m o l/l，总氯浓度T c l＝4.6-5.0m o l/l，出碱液碳化度Rc＝176-186％，塔底晶浆浓度m＝70-82Kg/m3具体实施方式，这对于获得高的氯化钠转化率，提高原料氯化钠的利用率，降低蒸馏过程能耗，以及对于提高重碱结晶质量，使用离心机代替真空过滤机分离重碱晶浆，降低煅烧过程能耗，节省设备投资和减少生产运行费用等都更有好处。
经吸氨、补盐的重碱分离母液与所指定的任何一种原料液混合都可以获得本发明的效果。但是，在与中和氨盐水混合时，流程上增加了一次吸氨。
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