用尿素法生產氰酸鈉所得廢物製備七水碳酸鈉和硫酸銨的方法

2023-06-12 06:17:06

專利名稱：用尿素法生產氰酸鈉所得廢物製備七水碳酸鈉和硫酸銨的方法
技術領域：
本發明涉及工業廢氣的治理和利用領域，具體地，涉及用尿素法生產氰酸鈉所得 廢物製備七水 碳酸鈉和硫酸銨的方法。
背景技術：
氛酸納(sodium cyanate，或 cyanic acid sodium salt)，氛酸納在鋼力口工過 程中可用作淬水劑。在生產除草劑、殺菌劑、殺蟲劑時，用於代替光氣合成各種類型的異 氰酸酯，以生產氨基甲酸酯類或取代脲類農藥。作為醫藥中間體，可生產治療帕金森症 (Parkinson's disease)、糖尿病(diabetes)和癲癇症(印il印sy)等疾病的藥物。氰酸鈉 也可用作染料中間體，在生產丙烯酸聚合物時用作催化劑，以保持纖維的潔白度。氰酸鈉還 可用作感光引發劑。氰酸鈉的合成方法廣泛採用的為尿素法，即就是尿素和無水碳酸鈉熔融反應，生 成氰酸鈉和氨氣、二氧化碳和水，其化學反應方程式為2 (NH2) 2C0+Na2C03 — 2Na0CN+2NH3 +H2CHCO2 個該方法在合成氰酸鈉的同時也生成了氨氣、二氧化碳氣體和水這三種產物，這三 種產物直接銷售，價格較低，用途很小，且常常不能及時銷售而發生溢槽，洩露等情況。另一 方面氨氣和二氧化碳的大量排放，無疑會汙染環境，降低人們的生活質量，已為國家明令禁 止。為此，氰酸鈉廠家也積極探索，尋求合理利用尿素法生產氰酸鈉所產生的工業副產物的 方法。申請號為200610069084. X的中國專利公開了一種利用氨氣、二氧化碳、水的液體 混合物生產複合(混)肥工藝利用氨氣、二氧化碳、水的液體混合物生產複合(混)肥工 藝，該工藝利用三聚氰胺裝置、液尿裝置或其他裝置的氨氣、二氧化碳、水的液體混合物，該 液體混合物通過泵壓入複合肥車間作為複合(混)肥的原料經混配、中和及氨化造粒，製成 高效複合(混)肥。本工藝的優點提高了氨氣、二氧化碳、水的液體混合物的產品附加值， 解決了以前氨氣、二氧化碳、水的液體混合物銷路不暢，汙染環境的問題。顯然，尿素法生產氰酸鈉所產生的工業副產物也可通過專利200610069084. X所 公開的工藝方法得到合理利用，然而，該專利方法本身卻是一個對設備要求極高，操作極為 繁瑣的方法，產生的經濟價值也很低。尤其，複合(混)肥的生產對季節時令的依賴很強， 並不利於將氨氣、二氧化碳、水的混合物及時利用和轉化。因此，氰酸鈉廠家亟待尋求新的工藝，及時利用和轉化工業副產物，增加企業的經 濟效益。另一方面，碳酸鈉，俗名純鹼，又稱蘇打、鹼灰，一種重要的化工基本原料。它可用 於製造玻璃，如平板玻璃、瓶玻璃、光學玻璃和高級器皿；還可利用脂肪酸與純鹼的反應制 肥皂；在硬水的軟化、石油和油類的精製、冶金工業中脫除硫和磷、選礦、以及銅、鉛、鎳、錫、 鈾、鋁等金屬的製備、化學工業中製取鈉鹽、金屬碳酸鹽、漂白劑、填料、洗滌劑、催化劑及染料等均要用到它，在陶瓷工業中製取耐火材料和釉也要用到純鹼。2007年我國純鹼產量就達到1771. 8萬噸，其中純鹼出口 170. 6萬噸，表觀消費量 1605. 2萬噸。近兩年國內化工行業、冶金行業、電子工業、建材行業、裝飾行業等快速發展， 對純鹼需求十分旺盛，使得中國純鹼產銷量呈現連續、穩定的增長。2009年，我國純鹼產能 已達2400萬噸，產量預計超過1900萬噸，國內純鹼需求量預計1700萬噸，出口量200多萬 噸。美好的市場前景刺激生產者尋求低耗高產的生產方法，以獲得更高的利潤。目前，工業上生產純鹼的方法主要是氨鹼法和侯氏制鹼法，其中 氨鹼法以食鹽 (氯化鈉)、石灰石(經煅燒生成生石灰和二氧化碳)、氨氣為原料來製取純鹼，先使氨氣通 入飽和食鹽水中而成氨鹽水，再通入二氧化碳生成溶解度較小的碳酸氫鈉沉澱和氯化銨溶 液，將碳酸氫鈉沉澱經過濾、洗滌得到的NaHCO3微小晶體，再加熱煅燒製得純鹼產品。其化 學反應原理是NaCl+NH3+H20+C02 = NaHCO3 丨 +NH4Cl2NaHC03 = Na2C03+H20+C02 該方法的缺陷之一是兩種原料的成分都只利用了一半，即食鹽成分裡的鈉離子 (Na+)和石灰石成分裡的碳酸根離子(C032-)結合成了碳酸鈉，可是食鹽的另一成分氯離 子(Cl-)和石灰石的另一成分鈣離子(Ca2+)卻結合成了沒有多大用途的氯化鈣(CaCl2), 因此如何處理氯化鈣成為一個很大的負擔。該方法的缺陷之二是原料食鹽的利用率只有 72% 74%，其餘的食鹽都隨著氯化鈣溶液作為廢液被拋棄了，這是一個很大的損失。因此，採用氨鹼法制純鹼的企業也希望尋求新更更廉價方便的原料和工藝製備純 鹼。

發明內容
為了解決上述問題，本申請人通過多年的探索和實踐，提供了一種用尿素法生產 氰酸鈉所得廢物製備七水碳酸鈉和硫酸銨的方法，該方法將尿素法制氰酸鈉工藝和氨鹼法 制純鹼工藝聯合起來，將尿素法制氰酸鈉所得廢物作為氨鹼法制純鹼所述原料，同時配合 利用廉價的工業原料硫酸鈉來生產七水碳酸鈉和並聯產硫酸銨，充分發揮了尿素法制氰酸 鈉所得廢物的潛在價值，減少環境汙染，增加企業的經濟效益。本發明的技術方案如下一種用尿素法生產氰酸鈉所得廢物製備七水碳酸鈉和硫 酸銨的方法，包括如下步驟A 將工業硫酸鈉送到碳化塔(1)中，按照硫酸鈉、氨氣、二氧化碳的質量之比為 1 0. 04 0. 44 0. 11 0. 51向碳化塔(1)中通入氨氣和二氧化碳，進行碳化反應；B 將步驟A所得反應產物經抽濾泵(2)抽濾得到澄清的濾液和黑色雜質的濾餅；C:將步驟B所得的澄清的濾液送入減壓蒸餾器(3)中，按照碳酸鈉和硫酸銨的凝 固點進行分級蒸餾並在冷卻塔(4)中冷卻，從而分別得到十水碳酸鈉晶體和硫酸銨晶體；D 將步驟C所得的硫酸銨晶體經粉碎機(5)粉碎，包裝成為硫酸銨產品(6)；E 將步驟C所得的十水碳酸鈉晶體繼續蒸發濃縮得到七水碳酸鈉，投入高位加熱 溶解槽(7)重新溶解於水溶液，使七水碳酸鈉在水溶液中達到過飽和狀態，利用氣流乾燥 設備(8)進行噴淋乾燥，得到七水碳酸鈉粉體產品(9)。本發明所述用尿素法生產氰酸鈉所得廢物製備七水碳酸鈉和硫酸銨的方法，其化學反應方程式為Na2S04+2NH3+C02+H20 = = = = = Na2CO3+ (NH4) 2S04Na2C03+7H20 = = = = = Na2CO3 · 7H20 本發明的有益效果是本發明所述用尿素法生產氰酸鈉所得廢物製備七水碳酸鈉 和硫酸銨的方法，該方法將尿素法制氰酸鈉工藝和氨鹼法制純鹼工藝聯合起來，將尿素法 制氰酸鈉所得廢物作為氨鹼法制純鹼所述原料，同時配合利用廉價的工業原料硫酸鈉來生 產七水碳酸鈉和並聯產硫酸銨，充分發揮了尿素法制氰酸鈉所得廢物的潛在價值，減少環 境汙染，增加企業的經濟效益，為純鹼的製備提供了一種新的方法。


圖1為本發明所述用所述用尿素法生產氰酸鈉所得廢物製備七水碳酸鈉和硫酸 銨的方法，其中(1)-碳化塔，⑵一抽濾泵，⑶一減壓蒸餾器，(4)-冷卻塔，(5)-粉碎機，(6)-硫酸銨產品，(7)-高位加熱溶解槽，(8)-氣流乾燥設備，
(9)-七水碳酸鈉粉體產品。
具體實施例方式以下將結合具體實施例，進一步說明本發明用尿素法生產氰酸鈉所得廢物製備七 水碳酸鈉和硫酸銨的方法。實施例1 一種用尿素法生產氰酸鈉所得廢物製備七水碳酸鈉和硫酸銨的方法，包括如下步 驟A 將500kg工業硫酸鈉送到碳化塔(1)中，按照硫酸鈉、氨氣、二氧化碳的質量之 比為1 0. 04 0. 11向碳化塔⑴中通入氨氣和二氧化碳，進行碳化反應；B 將步驟A所得反應產物經抽濾泵(2)抽濾得到澄清的濾液和黑色雜質的濾餅；C:將步驟B所得的澄清的濾液送入減壓蒸餾器(3)中，按照碳酸鈉和硫酸銨的凝 固點進行分級蒸餾並在冷卻塔(4)中冷卻，從而分別得到十水碳酸鈉晶體和硫酸銨晶體；D 將步驟C所得的硫酸銨晶體經粉碎機(5)粉碎，包裝成為硫酸銨產品(6)；E 將步驟C所得的十水碳酸鈉晶體繼續蒸發濃縮得到七水碳酸鈉，投入高位加熱 溶解槽(7)重新溶解於水溶液，使七水碳酸鈉在水溶液中達到過飽和狀態，利用氣流乾燥 設備(8)進行噴淋乾燥，得到七水碳酸鈉粉體產品(9)。實施例2 一種用尿素法生產氰酸鈉所得廢物製備七水碳酸鈉和硫酸銨的方法，包括如下步 驟A 將200kg工業硫酸鈉送到碳化塔(1)中，按照硫酸鈉、氨氣、二氧化碳的質量之 比為1 0.24 0.31向碳化塔(1)中通入氨氣和二氧化碳，進行碳化反應；B 將步驟A所得反應產物經抽濾泵(2)抽濾得到澄清的濾液和黑色雜質的濾餅；C:將步驟B所得的澄清的濾液送入減壓蒸餾器(3)中，按照碳酸鈉和硫酸銨的凝固點進行分級蒸餾並在冷卻塔(4)中冷卻，從而分別得到十水碳酸鈉晶體和硫酸銨晶體；D 將步驟C所得的硫酸銨晶體經粉碎機(5)粉碎，包裝成為硫酸銨產品(6)；E 將步驟C所得的十水碳酸鈉晶體繼續蒸發濃縮得到七水碳酸鈉，投入高位加熱 溶解槽(7)重新溶解於水溶液，使七水碳酸鈉在水溶液中達到過飽和狀態，利用氣流乾燥 設備(8)進行噴淋乾燥，得到七水碳酸鈉粉體產品(9)。實施例3 一種用尿素法生產氰酸鈉所得廢物製備七水碳酸鈉和硫酸銨的方法，包括如下步 驟A 將300kg工業硫酸鈉送到碳化塔(1)中，按照硫酸鈉、氨氣、二氧化碳的質量之 比為1 0.44 0.51向碳化塔(1)中通入氨氣和二氧化碳，進行碳化反應；B 將步驟A所得反應產物經抽濾泵(2)抽濾得到澄清的濾液和黑色雜質的濾餅；C:將步驟B所得的澄清的濾液送入減壓蒸餾器(3)中，按照碳酸鈉和硫酸銨的凝 固點進行分級蒸餾並在冷卻塔(4)中冷卻，從而分別得到十水碳酸鈉晶體和硫酸銨晶體；D 將步驟C所得的硫酸銨晶體經粉碎機(5)粉碎，包裝成為硫酸銨產品(6)；E 將步驟C所得的十水碳酸鈉晶體繼續蒸發濃縮得到七水碳酸鈉，投入高位加熱 溶解槽(7)重新溶解於水溶液，使七水碳酸鈉在水溶液中達到過飽和狀態，利用氣流乾燥 設備(8)進行噴淋乾燥，得到七水碳酸鈉粉體產品(9)。上述實施例，只是本發明的較佳實施例，並非用來限制本發明實施範圍，故凡以本 發明權利要求所述的特徵及原理所做的等效變化或修飾，均應包括在本發明權利要求範圍 之內。
權利要求
一種用尿素法生產氰酸鈉所得廢物製備七水碳酸鈉和硫酸銨的方法，其特徵在於，包括如下步驟A將工業硫酸鈉送到碳化塔(1)中，按照硫酸鈉、氨氣、二氧化碳的質量之比為1∶0.04～0.44∶0.11～0.51向碳化塔(1)中通入氨氣和二氧化碳，進行碳化反應；B將步驟A所得反應產物經抽濾泵(2)抽濾得到澄清的濾液和黑色雜質的濾餅；C將步驟B所得的澄清的濾液送入減壓蒸餾器(3)中，按照碳酸鈉和硫酸銨的凝固點進行分級蒸餾並在冷卻塔(4)中冷卻，從而分別得到十水碳酸鈉晶體和硫酸銨晶體；D將步驟C所得的硫酸銨晶體經粉碎機(5)粉碎，包裝成為硫酸銨產品(6)；E將步驟C所得的十水碳酸鈉晶體繼續蒸發濃縮得到七水碳酸鈉，投入高位加熱溶解槽(7)重新溶解於水溶液，使七水碳酸鈉在水溶液中達到過飽和狀態，利用氣流乾燥設備(8)進行噴淋乾燥，得到七水碳酸鈉粉體產品(9)。
全文摘要
本發明提供了一種用尿素法生產氰酸鈉所得廢物製備七水碳酸鈉和硫酸銨的方法，該方法將尿素法制氰酸鈉工藝和氨鹼法制純鹼工藝聯合起來，將尿素法制氰酸鈉所得廢物作為氨鹼法制純鹼所述原料，同時配合利用廉價的工業原料硫酸鈉來生產七水碳酸鈉和並聯產硫酸銨，充分發揮了尿素法制氰酸鈉所得廢物的潛在價值，減少環境汙染，增加企業的經濟效益。
文檔編號C01D7/00GK101955206SQ20101019045
公開日2011年1月26日 申請日期2010年5月27日 優先權日2010年5月27日
發明者王嘉興 申請人:王嘉興