專利名稱:一種改進(jìn)的復(fù)分解法生產(chǎn)硝酸鈉的制作方法
本發(fā)明涉及到一種改進(jìn)的復(fù)分解法生產(chǎn)硝酸鈉。此種方法是適宜鄰近盛產(chǎn)硫酸鈉的硝酸銨廠，進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)硝酸鈉的最佳方法。
目前硝酸鈉的生產(chǎn)方法，一般有如下幾種1、中和法系用純堿或燒堿直接與硝酸中和而制得。用此種方法所得硝酸鈉溶液，經(jīng)過過濾，蒸發(fā)、結(jié)晶，并分離出母液之后加以干燥，即制得成品。此法操作簡單，但投資大，消耗純堿和硝酸量大，成本昂貴，工業(yè)上很少采用。
2、吸收法系用純堿溶液吸收硝酸生產(chǎn)中，自吸收塔排出的含硝尾氣而制得。此法利用廢氣，綜合利用資源，可減少污染。其成分為亞硝酸鈉和硝酸鈉，并含有碳酸鈉和碳酸氫鈉等雜質(zhì)，因此必須用硝酸加以轉(zhuǎn)化處理，才能制得硝酸鈉溶液，再經(jīng)過過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶、分離、干燥即得成品。此種方法中國和蘇聯(lián)普遍采用。但因國內(nèi)尾氣有限，加之耗純堿量大。雖然成本較低，但產(chǎn)量有限，不能滿足市場需要。
3、復(fù)分解法系用硝酸鈣和硫酸鈣復(fù)分解而得。整個生產(chǎn)過程見附圖1復(fù)分解反應(yīng)工序→分離工序→濃縮工序→結(jié)晶分離工序→干燥工序。在復(fù)分解反應(yīng)釜(1)中加入50-52%的硝酸鈣〔Ca(NO3)2〕溶液和循環(huán)硝酸鈉(NaNO3)溶液及粉碎過的硫酸鈉(Na2SO4)，反應(yīng)溫度為50-55℃，在攪拌下，反應(yīng)時間3-4小時，反應(yīng)完后，進(jìn)入分離工序，即用離心機(jī)或真空過濾器(2)濾去石膏(硫酸鈣)，濾液用泵(3)抽入壓濾機(jī)(4)，進(jìn)一步濾去雜質(zhì)。石膏用水洗滌兩次后排出，洗水和濾液合并進(jìn)入濃縮工序蒸發(fā)器(5)濃縮。濃縮液再送到結(jié)晶器(6)冷卻結(jié)晶，然后用離心機(jī)(7)把結(jié)晶的硝酸鈉分離出來，進(jìn)入干燥器(8)，干燥后即得硝酸鈉成品。
此種方法使得人們尋找以最易取得原料作為基礎(chǔ)的新的生產(chǎn)方法。用天然的硫酸鈉來代替稀缺而比較昂貴的原料(純堿)，這樣就可以獲得價廉的硝酸鈉。此法節(jié)省純堿、成本較低，但成品中經(jīng)常含有小量硝酸鈣，它使產(chǎn)品不但極易潮解、結(jié)塊，而且影響產(chǎn)品純度。由于易潮解，于是對硝酸鈉的包裝、運(yùn)輸要求格外嚴(yán)格。
本發(fā)明的目的，是對原復(fù)分解法生產(chǎn)硝酸鈉的工藝進(jìn)行改進(jìn)，采用易取得的硝酸銨、石灰、硫酸鈉為主要原料，生產(chǎn)出高純度、低成本的硝酸鈉的工業(yè)化生產(chǎn)方法，這種改進(jìn)方法可克服上述復(fù)分解法存在的弊病，而且大大降低硝酸鈉的成本。
本發(fā)明結(jié)合如下圖2以硝酸銨和石灰及硫酸鈉為主要原料，復(fù)分解生產(chǎn)硝酸鈉的工藝流程圖。
整個工藝過程可分為以下幾個生產(chǎn)工序1、分解反應(yīng)工序，2、復(fù)分解反應(yīng)工序，3、分離工序，4、除雜工序，5、濃縮工序，6、結(jié)晶分離工序。分解反應(yīng)工序是本發(fā)明在原復(fù)分解反應(yīng)工序的前段增設(shè)的工序。它是用生石灰CaO＞90%，化灰用水(H2O)的水溫控制在40-80℃配成一定濃度的石灰乳，再與硝酸銨(NH4NO3)在分解反應(yīng)釜(1)中進(jìn)行加熱攪拌反應(yīng)，直接生產(chǎn)硝酸鈣和氨氣(NH3)。氨氣用塑料引風(fēng)機(jī)引出，經(jīng)過冷卻器冷卻、分離、水霧后進(jìn)入氨壓機(jī)，回收液氨或循環(huán)用以生產(chǎn)硝酸銨。分解反應(yīng)直到?jīng)]有氨氣(NH3)放出時，視為反應(yīng)的終點(diǎn)。反應(yīng)生成的硝酸鈣溶液排入帶有冷卻管的貯槽(2)，冷卻到T＜50℃后，泵入搪瓷復(fù)分解反應(yīng)釜(3)。分解反應(yīng)工序，解決了由于硝酸鈣易潮解給包裝運(yùn)輸帶來的困難，而且成本大大降低。因?yàn)?，目前硝酸鈣的國內(nèi)市場價為1400元/噸，而硝酸銨的市場價格為280元/噸，硝酸銨的貨源豐富為尤其是在中國。采用硝酸銨與石灰乳反應(yīng)制取硝酸鈣，再制取硝酸鈉，每生產(chǎn)一噸硝酸鈉，還可回收0.2噸氨。當(dāng)硝酸鈣泵入搪瓷復(fù)分解反應(yīng)釜(3)時，便進(jìn)入到復(fù)分解反應(yīng)工序。在復(fù)分解反應(yīng)釜(3)中，應(yīng)計量加入硫酸鈉(Na2SO4)，使之進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，生成含水硫酸鈣沉淀，立即進(jìn)入分離工序，即經(jīng)真空吸濾器(4)與硝酸鈉溶液分離后，傾入洗滌池(5)，再用清水?dāng)嚢柘礈欤匆撼吻褰?jīng)泵入真空吸濾器(4)。洗滌液經(jīng)吸濾后放入一組洗液池(6)，洗液成逆流進(jìn)行，洗液逐次增濃，濃液與濾液合并處理。多余稀液可送分解反應(yīng)釜(1)供消化石灰用。濾液經(jīng)真空罐(7)排入貯液池(8)，再泵入除雜釜(9)，即進(jìn)入除雜工序。除雜工序是本發(fā)明在原濃縮工序前增設(shè)的工序，它的目的是要解決原復(fù)分解反應(yīng)制出的硝酸鈉中含有少量硝酸鈣，致使產(chǎn)品易吸潮、結(jié)塊，而且影響產(chǎn)品純度的難題。當(dāng)濾液泵入除雜釜(9)后，并計量加入純堿(Na2CO3)
(8)、終點(diǎn)控制無氨氣放出;
(9)、反應(yīng)后清液比重1.5-1.55g/Cm3。
(二)復(fù)分解工宜(1)、配料比Ca(NO3)2∶Na2SO4＝1∶0.9～0.98(克分子比);
(2)硝酸鈣溶液濃度比重為1.2～1.3g/Cm3;
(3)、硝酸鈉含Na2SO4≥95%固體或成飽和溶液投料;
(4)、反應(yīng)溫度50-55℃;
(5)、攪拌速度60-100轉(zhuǎn)/分;
(6)、反應(yīng)時間2-6小時;
(7)、稀釋料漿(加Na2SO4時)，母液比硝酸鈣液＝1∶1～1.4(體積比);
(8)、終點(diǎn)控制以氯化鋇檢查溶液中硫酸根離子濃度。
(三)、除雜工序(1)碳酸鈉純度≥98.5%，配成10-30%溶液;
(2)、碳酸鈉用量按Ca++、Mg++離子濃度等分子比計算。
(3)、反應(yīng)時間1-3小時;
(4)、反應(yīng)溫度20-80°;
(5)、攪拌速度30-45轉(zhuǎn)/分;
(6)、終點(diǎn)控制反應(yīng)料漿用手搖式離心機(jī)取清液復(fù)檢、無沉淀產(chǎn)生為合格。溶液，使硝酸鈉溶液中鈣、鎂離子成為碳酸鹽沉淀，然后泵入壓濾機(jī)(10)分離并清除沉淀物，即得到精制的硝酸鈉溶液。下一步即進(jìn)入濃縮工序、將精致的硝酸鈉溶液導(dǎo)入蒸發(fā)器(11)，濃縮到108-112℃左右，排入結(jié)晶池(12)，進(jìn)入結(jié)晶分離工序。析出的硝酸鈉輸入離心機(jī)(13)，分離母液后，即可得合格的硝酸鈉產(chǎn)品，如果含水量＞2%則還需經(jīng)過干燥工序。母液導(dǎo)入母液槽(14)，部分泵入反應(yīng)釜(3)，供稀釋料漿用，其余部分返回蒸發(fā)器(11)。如果母液中鈣、鎂離子積累增多時，可泵入除雜釜(9)除雜。
洗凈硝酸根后的石膏(CaSO4·2H2O)，曬干可作生產(chǎn)石膏板或水泥工業(yè)用原料。
本發(fā)明在生產(chǎn)過程中主要工藝控制條件如下(一)、分解反應(yīng)工序(1)、石灰乳濃度為200～400gCaO/l(CaO＞90%，化灰水溫40-80℃);
(2)硝硝酸銨含N34.4～34.6%固體或成飽和溶液投料;
(3)、配料比NH4NO3∶CaO＝1∶0.5～0.55(克分子比);
(4)、反應(yīng)溫度80～125℃;
(5)、攪拌速度30～60轉(zhuǎn)/分;
(6)、反應(yīng)時間6-10小時;
(7)、釜內(nèi)操作壓力-2～-20mmHg;
(四)、濃縮工序(1)進(jìn)料質(zhì)量外觀無色透明，滴加1%純堿無渾濁。
(2)蒸汽壓力3-6kgf/cm2(3)濃縮終溫108～112℃本發(fā)明按年產(chǎn)500噸的硝酸鈉計，原材料年消耗量如下硝酸銨含N34.5% 500噸石灰含CaO＞90% 200噸硫酸鈉含Na2SO495% 450噸純堿Na2CO398.5% 20噸另外可得副產(chǎn)品氨100噸 石膏600噸按本發(fā)明工藝條件制得的硝酸鈉產(chǎn)品質(zhì)量與國家標(biāo)準(zhǔn)對照表指標(biāo)名稱 國家一級 本發(fā)明硝酸鈉(NaNO3)以干基計% ≥99.2 ≥99.5氯化鈉(NaNO3)以干基計% ≤0.40 ≤0.4亞硝酸鈉(NaNO2)以干基計% ≤0.02 ≤0.0015碳酸鈉(Na2CO3)以干基計% ≤0.1 ≤0.05水 % ≤2.0 ≤2.0水不溶物 % ≤0.04 ≤0.01鐵(Fe) % ≤0.005 ≤0.005松散度(篩分試驗(yàn))4目/吋篩余物% ≤10.0 /
圖1、以硝酸鈣和硫酸鈉為原料復(fù)分解生產(chǎn)硝酸鈉的工藝流程圖復(fù)分解反應(yīng)釜(1)，過濾器(2)，泵(3)，壓濾機(jī)(4)，蒸發(fā)器(5)，結(jié)晶器(6)，離心機(jī)(7)，干燥器(7)。
圖2、以硝酸銨和石灰及硫酸鈉為原料復(fù)分解生產(chǎn)硝酸鈉的工藝流程圖。
分解反應(yīng)釜(1)，帶有冷卻管的貯槽(2)，據(jù)瓷復(fù)分解反應(yīng)釜(3)，真空吸濾器(4)，洗滌池(5)，洗液池(6)，真空罐(7)，貯液池(8)，除雜釜(9)、壓濾機(jī)(10)，蒸發(fā)器(11)，結(jié)晶池(12)、離心機(jī)(3)、母液槽(14)。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)分解法生產(chǎn)硝酸鈉，通過復(fù)分解反應(yīng)工序、分離工序、濃縮工序、結(jié)晶分離工序、干燥工序，其特征一是在復(fù)分解反應(yīng)工序前段增設(shè)了一個用石灰乳與硝酸銨制取硝酸鈣的分解反應(yīng)工序，其分解反應(yīng)的工藝條件為(1)、石灰乳濃度200-400gCaO/l；(2)、硝酸銨含N34.4-34.6%固體或成飽和溶液投料；(3)、配料比NH4NO3∶CaO=1∶0.5～0.55(克分子比)(4)、反應(yīng)溫度80-125℃；(5)、攪拌速度30-60轉(zhuǎn)/秒；(6)、反應(yīng)時間6-10小時；(7)、釜內(nèi)操作壓力-2--20mmH2O；(8)、反應(yīng)終點(diǎn)判斷無氨氣放出；(9)、反應(yīng)后清液比重為1.5-1.55g/cm3。二是在分離工序和濃縮工序之間增設(shè)一個除雜工序，除雜工序的工藝條件為(1)、碳酸鈉的純度≥98.5%，配成10-30%溶液；(2)、碳酸鈉的用量，按分離工序后濾液中含Ca++、Mg++離子濃度等分子比計算；(3)、反應(yīng)時間1-3小時；(4)、反應(yīng)溫度20-80℃；(5)、攪拌溫度30-45轉(zhuǎn)/分；(6)、終點(diǎn)判斷取反應(yīng)料漿，用手搖式離心機(jī)取清液復(fù)檢、無沉淀產(chǎn)生。
專利摘要
本發(fā)明涉及到對用硝酸鈣和硫酸鈉復(fù)分解而得硝酸鈉的工藝的改進(jìn)方法。這種方法的特點(diǎn)，一是在原復(fù)分解反應(yīng)工序前面增設(shè)了一個分解反應(yīng)工序，即用硝酸銨和石灰乳直接生產(chǎn)硝酸鈣，解決了由于硝酸鈣易潮解給包裝、運(yùn)輸帶來的困難，使成本大大降低；二是在原復(fù)分解法中的濃縮工序前，增設(shè)了一個除雜工序?？朔嗽瓘?fù)分解反應(yīng)制出的硝酸鈉易吸潮、結(jié)塊，產(chǎn)品純度不高等弊病。這種方法，分解放出的氨氣，可循環(huán)用以生產(chǎn)硝酸銨或作其它用途。
文檔編號C01D9/00GK86107882SQ86107882
公開日1988年5月18日 申請日期1986年11月14日
發(fā)明者江容廣, 雷宏康, 趙世卿, 袁松榮 申請人:江容廣導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan