专利名称：一种以芒硝为原料制取纯碱的新方法
技术领域：
本发明属于纯碱生产新工艺。
背景技术：
以芒硝为原料制取纯碱是人类历史上最早工业化制碱的方法。早在1764年，俄国化学家Kiril Lasksmann就提出了用天然芒硝制碱的建议。但是，自索尔维制碱法诞生以来，芒硝制碱法逐渐被淘汰。尽管人们一直在试图开发各种各样的新方法，但至今未见能有哪种方法可与索尔维制碱法竞争。其主要原因是1能耗高大多数芒硝制碱法、包括早期的路布兰方法，都要在高温下焙烧反应，热量损失很大，能耗较高。
2工艺复杂、设备笨重、劳动强度大、生产环境差、污染严重。
3即使采用类似索尔维制碱法或侯氏制碱法的方法，也同样存在工艺流程长、成本高的问题。而且要么排放大量废液，要么要销售副产品硫酸铵，难成规模。
中国纯碱协会编著的1990新版《纯碱工学》介绍了不少已研究过的芒硝制碱法，也提到了不少另外的专利技术，但至今未见有哪种方法被工业上采用。目前世界上的纯碱绝大部分以天然碱和食盐为原料生产。
中国专利CN1052097A中介绍了一种芒硝制碱的新工艺。但若要用此方法制纯碱，则不仅工艺较复杂，且得到的碱液浓度很低。若想要得到固体纯碱，需要蒸发浓缩，再加上萃取剂的蒸馏回收，必然导致能耗高、成本高，很不经济，不会有竞争力。故至今未见其工业化报道。
发明内容
本发明提供了一种以芒硝为原料制取纯碱的全新工艺。其主要原理如下
总反应首先，Na2SO4、CaCO3与Na2Cr2O7在水溶液中反应，生成CaSO4沉淀、Na2CrO4水溶液、并放出CO2。然后Na2CrO4水溶液与CO2反应生成NaHCO3沉淀和Na2Cr2O7水溶液。前者经煅烧得固体纯碱，后者循环使用。
该发明的主要特点是利用了Na2Cr2O7和Na2CrO4的特殊性质。Na2Cr2O7在水溶液中呈酸性，它能与CaCO3、Ca(OH)2、CaO等反应生成Na2CrO4和CaCrO4，而CaSO4溶解度远较CaCrO4为小，所以中间产物CaCrO4与Na2SO4反应最终转化成了CaSO4。反应中生成的Na2CrO4在水溶液中呈碱性，分离CaSO4后，可碳化生成NaHCO3和Na2Cr2O7。而NaHCO3在Na2Cr2O7的水溶液中溶解度很小，因而呈固体析出。分离NaHCO3后，Na2Cr2O7水溶液可直接返回第一步循环使用，NaHCO3用常规方法煅烧即可得产品Na2CO3。
与已有的以芒硝为原料制取纯碱的工艺相比，本发明具有如下优点1工艺简单 本发明利用了铬钠盐的特殊性质，通过简单的反应过程即可从芒硝制得纯碱，因而工艺简单，流程短。
2能耗低 本发明没有高温反应，CaCO3的分解是在常压、小于110℃的条件下进行的。而且本发明无蒸发浓缩过程，因而能耗较低。
3无污染 本发明无污染源，系统中产生的含铬CaSO4将采用特殊方法制成新型建材原料，不仅无污染，还可增加经济效益。
4可以利用工业废芒硝，如铬盐工业中的副产品含铬芒硝为原料，变废为宝。
附图为本发明的工艺流程示意图。
具体实施例方式
取一定量的Na2Cr2O7，加水配成Na2Cr2O7水溶液。然后按比例称取一定量的Na2SO4和CaCO3，一起加入反应器中。在常压沸腾搅拌状态下反应一定时间，趁热过滤、洗涤。固体CaSO4去制新型建材原料，滤液去碳化塔碳化。碳化结束，固液分离，洗涤。液体Na2Cr2O7溶液返回第一步，固体经处理、热解得Na2CO3。
实施例称取2molNa2Cr2O7·2H2O(分析纯，含量≥99.5％)，溶入450ml水中，配成50％的Na2Cr2O7水溶液。按mol比1∶0.8∶0.6的比例称取1.6molNa2SO4(分析纯，含量≥99％)和1.2molCaCO3(分析纯，含量≥99％)，一起加入反应器中。在搅拌下加热升温至沸腾，常压反应4小时。停止反应，趁热过滤并洗涤，滤液放入加压反应器中，通CO2(含量≥99％)，在0.6Mpa，30℃下碳化反应3小时。加压过滤并洗涤，滤液循环使用。滤饼在200℃常压热解得Na2CO3106克。
权利要求
一种以芒硝为原料制取纯碱的新工艺，其特征是利用铬钠盐的特殊性质，在Na2Cr2O7的水溶液中，Na2Cr2O7与CaCO3反应先生成Na2CrO4和CaCrO4，后者再与Na2SO4反应转化为Na2CrO4和CaSO4，反应中生成的Na2CrO4水溶液经碳酸化再生Na2Cr2O7，循环使用，碳酸化再生Na2Cr2O7的同时，得NaHCO3沉淀，经分离并进一步处理得固体纯碱Na2CO3。
全文摘要
一种以芒硝为原料制取纯碱的新工艺，其特征是利用铬钠盐的特殊性质，在Na
文档编号C01D7/12GK1490247SQ0214625
公开日2004年4月21日 申请日期2002年10月17日 优先权日2002年10月17日
发明者王天贵, 李佐虎 申请人:中国科学院过程工程研究所