專利名稱：液相法低能耗生產高模數硅酸鈉的方法
技術領域：
本發(fā)明屬無機鹽硅化合物的生產方法，一種硅酸鈉生產方法的改進。
國內外生產硅酸鈉的方法有固相法(又稱干法)和液相法(又稱濕法)固相法的特點是可根據需要生產不同模數的產品，對原料的適應性較廣，可用純堿、芒硝、天然堿、氯化鈉等。但耗能較大，是濕法的2至3倍，液相法是使二氧化硅溶于高溫下的氫氧化鈉溶液，雖然能耗低于干法生產，但只能生產低模數的硅酸鈉(2.8模數以下)主要因設備壓力、溫度實際因素所限。
中國專利871046229公開了濕法制高模數硅酸鈉的方法，此法是利用低模數硅酸鈉與硫酸反應生成硅酸膠凍，經洗滌干燥后來調制高模數硅酸鈉。但工藝流程長且消耗硫酸有大量的硫酸鈉廢水污染環(huán)境，調模后的硅酸鈉需加熱蒸發(fā)水份，實際能耗成本比固相法還高，沒有實用性。
中國專利901002895熱液生產高硅鈉比硅酸鈉溶液的方法，發(fā)明公開了結晶二氧化硅與氫氧化鈉水溶液反應，熱液生產高SiO2對Na2O摩爾比硅酸鈉溶液的方法，其特征在于1100℃～1700℃其溶點的溫度老化石英作為結晶二氧化硅，再用它與濃度為10～50％的氫氧化鈉水溶液反應，反應在150℃～300℃的密閉容器內與此溫度相應的飽和水蒸氣壓的壓力下進行，這種方法使結晶二氧化硅轉化為方石英，同樣消耗大量的熱能，比固相法能耗還要更高，沒有實用性。
中國專利901002879熱液生產硅酸鈉溶液的方法，公開以石英砂與氫氧化鈉水溶液反應形成SiO2對Na2O摩爾比低于2.9∶1硅酸鈉水溶液，再用此硅酸鈉水溶液為半成品與于1100℃～1700℃老化過的石英反應，熱液生產高SiO2對Na2O摩爾比的硅酸鈉溶液的方法，這種方法雖然比中國專利901002895的方法能耗有所降低，但仍然比液相法能耗高。
本發(fā)明在于提供一種能耗低的液相法，又能生產不同模數，尤其是高模數的硅酸鈉新工藝。
本發(fā)明是采用制取方石英熔爐的煙道氣余熱制取蒸氣和加熱導熱油為液相法提供熱能。而降低能耗，熔爐以改性結晶二氧化硅轉化成方石英為主來實現的。這種熔爐可以用縱火焰爐、馬蹄爐或是雙拱頂爐，將熔爐熔池縮短，熔池容積以所需處理轉化的方石英量而定，熔爐尾部和煙道上放置串聯的余熱鍋爐和導熱油爐。熔滬溶池底為一圓錐形的出料口、是熔池深度的3倍。熔池焙燒液相法分離出未轉化的結晶二氧化硅并加入新的結晶二氧化硅壓制成型的粒狀物。利用儲存熔融熱與幅射熱相結合、從而提高熔爐熔池的熱效率，由于熔爐的縮短，相應提高了熔爐尾部煙道氣的溫度到1200°～1350℃，使之高溫煙道氣經串聯的余熱鍋爐能保持穩(wěn)定在1.6MPa以上的壓力。經余熱鍋爐交換后煙氣溫度仍在500℃左右，加熱煙道上的導熱油爐，油爐為容積6m3保溫的貯罐，由兩臺高溫油泵組成，為充分吸收煙道氣的余熱，一臺高溫油泵連接油爐的進油管，出油管進行循環(huán)吸收煙道氣余熱。進油管和出油管均彎曲成弧形管排(增加受熱面積，其面積可根據生產實際而定)，密布于煙道內。使導熱油溫度達320℃以上，以滿足液相法生產的技術要求，一臺油泵供反應釜供熱用，熔爐以生產轉化成方石英為主。以日產240噸硅酸鈉溶液熔爐的熔池為例，寬2米，深0.5米，長2米，熔爐可產方石英40噸，熔爐尾部及煙道廢氣，使余熱鍋爐的氣壓穩(wěn)定在1.6MPa以上，產生的蒸氣供液相法生產，而加熱的導熱油主要用于液相法反應釜夾套的供熱。這樣利用熔爐制取方石英的余熱制取蒸氣和加熱導熱油供給液相法的熱能，既降低液相法生產的能耗，又能生產高模數的硅酸鈉。
本發(fā)明與現有技術相比，不但降低了液相法的能耗，而且又能生產高模數的硅酸鈉溶液，由固相法3.2模數硅酸鈉耗能90公斤/噸，下降到50公斤/噸以下，(均以標煤計)解決了濕法不能生產高模數硅酸鈉的弊病，又節(jié)省了濕法熱能的成本，從而實現低能耗生產高模數的硅酸鈉。
實施例在縱火焰爐的煙道上串聯安裝蒸發(fā)量2噸/時，壓力1.6MPa的余熱鍋爐及導熱油爐(30萬卡/時)供給液相法工藝所需的熱能，熔爐長5米，寬4.5米，高3米，有效轉化面積4m2，外墻、爐底、爐拱均設有0.15米厚莫來石保溫磚，墻厚為0.75米，液相法反應鍋容積10米34臺，熔爐以煙煤(Q低＝4200大卡)為燃料，每小時耗煤700KG，煙氣流量4500-5000m3/H，煙氣進余熱鍋爐最高溫度1350℃，最低溫度1200℃，每天可產3.2模數40度硅酸鈉240噸。
操作步驟首先將結晶二氧化硅與30％的NaOH在1MPa的飽和蒸氣壓和溫度下制取2.8模數的硅酸鈉溶液，以此溶液再與方石反應制取高模數硅酸鈉溶液。
權利要求
1.以焙燒結晶二氧化硅轉化成方石英的余熱同時制取蒸氣和加熱導熱油供液相法反應熱能的工藝和方法生產高模數硅酸鈉。
2.以焙燒結晶的二氧化硅轉化方石英的余熱制取蒸氣供液相法熱能的工藝和方法生產高模數硅酸鈉。
3.以焙燒結晶二氧化硅轉化成方石英的余熱加熱導熱油供液相法反應的熱能的工藝和方法生產高模數硅酸鈉。
4.以焙燒結晶二氧化硅轉化成方石英的余熱制取蒸氣和加熱導熱油供液相法的工藝和方法生產不同模數的硅酸鈉。
全文摘要
本發(fā)明涉及液相法低能耗生產高模數硅酸鈉的方法。使用熔爐焙燒結晶二氧化硅轉化成方石英的余熱制取蒸汽和加熱導熱油為液相法提供熱能，液相法制取的低模數硅酸鈉溶液與方石英反應制取高模數硅酸鈉溶液。
文檔編號C01B33/00GK1590293SQ200410059199
公開日2005年3月9日 申請日期2001年7月9日 優(yōu)先權日2001年7月9日
發(fā)明者張振慧 申請人:張振慧