天然鹼電離苛化法制燒鹼工藝及設備的製作方法
2023-06-03 16:18:01 1
專利名稱：天然鹼電離苛化法制燒鹼工藝及設備的製作方法
技術領域：
本發明是一種以天然鹼為原料用電離苛化法製取燒鹼的工藝方法及其專用設備。
目前工業上生產燒鹼的方法有電解法和苛化法二種，食鹽電解法已形成大規模工業化生產。苛化法其原料為純鹼溶液加入石灰乳反應而得燒鹼，有的從碳酸氫氨與食鹽反應生成碳酸氫鈉，再與消石灰反應製得燒鹼;有的從含氯化鈉和硫酸鈉大於30%的劣質天然鹼溶化加入碳酸氫氨製得純鹼，再與氫氧化鈣反應製取燒鹼;有的從天然純鹼(含量50%左右)與石灰乳反應製取燒鹼。這些苛化法製取燒鹼一般屬小規模生產，其優點是充分利用天然的礦產資源，但因其反應速度慢，生產周期長，反應不完全，難於發展成大規模工業生產，分析其原因，主要是氫氧化鈣在水中的溶解度很小，如溫度為25℃時，100克水中只能溶解0.12克，因而反應速度緩慢，為了能大力開發利用天然礦源，使其能發展成大規模工業生產，提高反應速度是其關鍵所在。
本發明提出了一種用電離苛化法從天然鹼製取燒鹼的工藝方法，它利用外加電場通入直流電促進反應物解離，從而提高反應速度，大大縮短生產周期，使其發展成大規模工業生產成為現實，並設計了此種電離法的專用設備。
從天然鹼用電離苛化法製取燒鹼的工藝方法，按如下反應進行反應是可逆的，熱效應很小，反應前後體積改變極微，故溫度和壓力對平衡幾乎沒有影響。對原料利用率起決定作用的是反應物的濃度。反應是溶解度很小的二種鈣鹽之間的關係，由溶解度略大的氫氧化鈣轉化成溶解度更小的碳酸鈣。反應物只有溶解後才成離子狀態才能反應成生成物，因此提高反應物的解離度，有利於反應進行，反應液中通入直流電電離，是提高解離度最有效的途徑，這也是發明的要點。本工藝方法所用原材料為含有50%左右純鹼的天然鹼或含有碳酸氫鈉的天然鹼或從含氯化鈉和硫酸鈉的天然鹼，溶化加入碳酸氫氨製得的純鹼或其他純鹼及碳酸氫鈉。另一種原料為石灰，將石灰製成消石灰。其工藝流程如下配料-電離法反應-沉澱-過濾-濃縮-化驗-產品。其所用設備有配料槽、塔式電離反應器，濃縮鍋，沉清池，過濾機等，其步驟如下配料槽內先注入水，然後加入消石灰製成石灰乳，另一配料槽中先注入水，逐漸將天然鹼加入，在不斷攪拌下使其溶解，然後將石灰乳和天然鹼溶液用泵抽入塔式電離反應器內，在室溫下，不斷攪拌，在反應器內的正、負電極上通入直流電電離，使反應分子加速解離，促進反應速度加快，使反應迅速完成。電離所用的直流電壓為12V～220V，通入的直流電流為10A～100A，根據塔式電離反應器的容積大小，可調整電流的大小，大容積電離反應器可加大電流。為安全起見電壓不宜過高，以低電壓為好。攪拌電離6小時，取樣化驗，碳酸鈉含量在1%以下，反應完畢，將反應液放入沉澱池沉澱16小時，將沉清液過濾後放入濃縮鍋進行濃縮，濃縮至重量濃度為30～40%即為產品-液鹼。濾渣用水清洗二次，清洗水返回作配料用。
電離法反應可採用間斷式進行，即投料一批，電離反應一批，也可採用連續式進行，將反應液放滿反應器後，再邊進料邊電離邊出料，利於大規模工業化生產。
所採用的專用設備-塔式電離反應器，它裝有電動攪拌器，溫度計，正、負電離柵、正、負電離柵各由一層或二層以上由不鏽鋼條或絲或其他導電金屬製成網狀結構，呈半圓形，它與反應器之間用絕緣墊隔離，並將正、負極接頭引向器外。並帶有一個直流電源箱，該箱由單相變壓器和整流電路組成，其直流電壓和直流電流均可調節，根據塔式電離反應器的容積大小，選定具體的電壓值和直流值。
從天然鹼用電離苛化法製取燒鹼的工藝方法，可大大縮短生產周期，原來反應液需攪拌反應48小時，反應才能完成，採用本電離法後，在塔式電離反應器內只需攪拌反應6小時就能反應完畢，縮短反應時間8倍以上。電離法反應可提高反應物的濃度，電離法反應不僅反應速度快，而且反應完全，收率提高，由原來85%提高至95%，使苛化法製取燒鹼能走向大規模工業化生產成為現實。本法原材料利用率高，可降低成本，降低能耗，並可充分利用天然礦產資源，促進礦源開發。塔式電離反應器結構簡單，製作簡便，成本低。
圖1，為塔式電離反應器的結構2，為電離柵的結構中(1)電離柵(2)絕緣墊(3)正、負電極接頭(4)直流電源箱實施例1，在配料槽內注入4噸水，將2噸含有50%純鹼的天然鹼逐漸加入配料槽中使其溶解。在另一配料槽中加入1噸水，緩慢加入85%消石灰1噸，製成石灰乳，將上述二種反應液用泵抽入塔式電離反應器內，放滿後，接通直流電源箱，在電離柵上加直流電壓40V，通入直流電流20A，攪拌電離6小時，反應全部完畢，取樣化驗碳酸鈉含量在1%以下，即可將其放入沉澱池內沉澱16小時，沉清液用帆布或過濾機過濾後，放入濃縮鍋內濃縮至重量濃度為30～40%即為產品-液鹼。
實施例2，參照圖1，塔式電離反應器，由鋼板製成圓筒形，裝有電動攪拌器，溫度計，並裝有正、負電離柵，電離柵由不鏽鋼條製成網狀半圓形柵，有二層，二層之間用不鏽鋼條互相連接，電離柵與反應器壁之間用絕緣墊隔離，柵的正、負極伸向器外與直流電源箱相接。直流電源箱由單相變壓器和整流電路組成，整流電路採用橋式整流和一級或二級LC濾波。
權利要求
1.一種從天然鹼用電離苛化法製取燒鹼的工藝方法，它由碳酸鈉或碳酸氫鈉與氫氧化鈣反應生成氫氧化鈉和碳酸鈣沉澱，其特徵在於碳酸鈉與氫氧化鈣混合反應液內通入直流電電離，促進反應物解離，加速反應，同時不斷攪拌，在室溫下，使反應迅速完成。
2.根據權利要求1所述的電離法製取燒鹼的工藝方法，其特徵在於電離所採用的直流電壓為12V～220V，通入直流電流為10A～100A。
3.根據權利要求1所述的電離法製取燒鹼的工藝方法，其特徵在於電離法反應可間斷式進行或連續式進行。
4.一種適於從天然鹼用電離苛化製取燒鹼的專用設備，它是一個塔式電離反應器，器中裝有電動攪拌器，溫度計，其特徵在於在塔式反應器內，還裝有正、負電離柵，並帶有一個直流電源箱。
5.根據權利要求4所述的專用設備，其特徵在於正、負電離柵由不鏽鋼條或絲或其他導電金屬製成網狀結構，正、負極各由一層或二層以上半圓形柵組成，與反應器之間用絕緣墊隔離，正、負極接頭引向器外。
6.根據權利要求4所述的專用設備，其特徵在於直流電源箱由單相變壓器和整流電路組成。
全文摘要
一種由天然鹼用電離苛化法製取燒鹼的工藝方法。它由純鹼與石灰乳反應生成氫氧化鈉及碳酸鈣沉澱。此法反應速度緩慢，生產周期長，耗能高。本發明在反應液中通入直流電電離，促進反應物解離，從而加速反應，原反應需48小時，電離法只需6小時，大大縮短生產周期，且反應完全，原材料利用率高，可降低成本，降低能耗。專用設備為塔式電離反應器，其正、負電離柵由不鏽鋼製成網狀結構，呈半圓形，該設備結構簡單、製作容易，成本低。
文檔編號C01D1/22GK1049831SQ8910575
公開日1991年3月13日 申請日期1989年9月2日 優先權日1989年9月2日
發明者曾智 申請人:曾智