专利名称：以循环利用的碳酸钙与盐为原料联产纯碱与盐酸的工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于无机化工领域，特别是一种以循环利用的碳酸钙与盐为原料联产纯碱与盐酸的工艺。
背景技术：
已知的以氯化钠为原料生产纯碱工艺主要有氨碱法和联碱法，其中，氨碱法工艺存在原料氯化钠利用率低(钠的利用率约75%、氯的利用率为0%)，制碱废液(含有大量氯化钙、氯化钠)排出系统量大，浪费资源并形成新的环境污染；联碱法工艺存在冷析、盐析氯化铵结晶过程电能消耗高，析铵母液循环量大，氯化铵市场容量等问题。因此，上述工艺在实际生产中应用都有局限性。
发明内容
本发明的目的是针对上述已有生产工艺存在问题，提供一种以循环利用的碳酸钙与盐为原料联产纯碱与盐酸的工艺，该工艺具有产品质量高；盐的钠和氯的利用率为 100%;能耗和生产成本低、闭路循环无“三废”排放环境友好，主副产品市场容量大的特点。为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案本发明是以盐(主要含氯化钠、含有少量硫酸钙、硫酸镁、氯化镁等成分)与重碱母液(含有氯化钠、氯化铵、碳酸氢铵、碳酸铵)加入石灰(氢氧化钙)转氨复分解反应铵盐(氯化铵、碳酸氢铵、碳酸铵)石灰法转化成氢氧化铵、氯化钙和碳酸钙，同时石灰除去氯化镁和硫酸镁，碳铵除去硫酸钙；并得到的氨盐水(含有氯化钠、氢氧化铵、氯化钙)；采用一次碳化法利用二氧化碳与氯化钙反应转化成碳酸钙沉淀和一次碳化氨盐水(含有氯化钠、氢氧化铵)以及氯化氢尾气，氯化氢尾气用水吸收后得到盐酸；—次碳化氨盐水采用二次碳化法利用二氧化碳与一次碳化氨盐水反应转化成碳酸氢钠沉淀和重碱母液(含有氯化钠、氯化铵、碳酸氢铵、碳酸铵)；转氨反应和一次碳化反应后得到的碳酸钙沉淀循环至石灰窑煅烧产生石灰和二氧化碳；氯化氢尾气吸收后产生盐酸；碳酸氢钠沉淀至转窑煅烧产生纯碱产品和二氧化碳；石灰和二氧化碳再循环用于上述纯碱生产过程。以盐为原料与重碱母液和石灰进行转氨复分解反应铵盐石灰法转化成氢氧化铵，同时石灰除去氯化镁和硫酸镁，碳铵除去硫酸钙。所述的复分解转氨反应的温度为15-75°c。所述的一次碳化反应的温度为15_75°C。所述的二次碳化反应温度为15_75°C。本工艺亦可用锅炉烟道气代替石灰窑气。所述的重碱母液可以是联碱法获得的母液。冷却水的温度高低换热时影响碳化温度。
这种以循环利用的碳酸钙与盐为原料联产纯碱与盐酸的工艺，它包括以下步骤1)它以盐(含NaCl为主，少量MgS04、CaS04、MgCl2)为原料与重碱母液(含有NaCl、 NH4Cl、NH4HCO3、(NH4)2C03)、石灰窑产石灰(Ca(OH)2)进行复分解转氨反应后获得转氨盐水 (含有NaCl、NH40H、CaCl2)和同时产生少量氢氧化镁(Mg(OH)2)、碳酸钙(CaCO3)沉淀物；2)转氨盐水悬浮液(主要含有NaCl、NH4OH, CaCl2和Mg (OH) 2、CaCO3)与石灰窑气中的二氧化碳(CO2)进行一次碳化反应，得到碳酸钙沉淀(CaCO3)和一次碳化氨盐水(含有 NaCl、NH4OH)以及氯化氢尾气(HCl)；3)氯化氢尾气用水吸收后得到盐酸(HCl)；4)转氨反应和一次碳化反应后得到的碳酸钙沉淀物去石灰窑煅烧产生石灰 (Ca(OH)2)和含二氧化碳窑气(CO2)；5) 一次碳化氨盐水(含有NaCl、NH40H)与石灰窑气中的二氧化碳(CO2)进行二次碳化反应，得到碳酸氢钠沉淀(NaHCO3)和重碱母液(含有NaCl、NH4C1、NH4HC03、(NH4)2CO3)；6)碳酸氢钠沉淀经转窑煅烧产生纯碱(Na2CO3)产品和二氧化碳尾气(CO2)；本发明以循环利用的碳酸钙与盐为原料联产纯碱与盐酸的工艺，本工艺用盐 (含 NaCl 95-99%，少量 MgSO4、CaSO4、MgCl2)为原料与重碱母液(含有 NaC150_100g/l、 NH4Cl 150-200g/l、NH4HC0350-100g/l、(NH4)2C0350_100g/l)、石灰窑产石灰(Ca(OH)2)进行复分解转氨反应(反应温度15-75°C )后获得转氨盐水(NaC1100-315g/l、NH40H25_50g/ 1、CaCl280-150g/l)、同时产生氢氧化镁(Mg(OH)2)、碳酸钙(CaCO3)沉淀物；转氨盐水悬浮液(主要含有 NaCl、NH4OH, CaCl2 和 Mg (OH) 2、CaCO3)与石灰窑气(C0230-45% )中的二氧化碳(CO2)进行一次碳化反应(反应温度15-75°C )后得到碳酸钙沉淀(CaCO3)和一次碳化氨盐水(NaCl 100-315g/l、NH4OH 25_50g/l)以及氯化氢尾气(HCl)；氯化氢尾气用水吸收后得到盐酸(HCl)；—次碳化氨盐水(NaCl 100-315g/l、NH4OH 25_50g/l)与石灰窑气 (C0230-45% )中的二氧化碳(CO2)进行二次碳化反应(反应温度15-75°C )，得到碳酸氢钠沉淀(NaHCO3)和重碱母液(含有 NaC150-100g/l、NH4Cl 150-200g/l、NH4HC0350-100g/ 1、(NH4)2C0350-100g/l)；转氨反应和一次碳化反应后得到的碳酸钙沉淀物去石灰窑煅烧产生石灰(Ca(OH)2)和含二氧化碳窑气(CO2),石灰循环用于盐与重碱母液进行转氨复分解反应，二氧化碳窑气循环用于一次、二次碳化反应；碳酸氢钠沉淀经转窑煅烧产生纯碱 (Na2CO3)产品和二氧化碳尾气(C02)，二氧化碳尾气循环用于一次、二次碳化反应。本发明的优点是工艺流程简练安全、投资省，工艺过程无“三废”排放，具有产品质量高，盐为原料利用率高(钠和氯的利用率为100% )，原料适应很强，能耗和生产成本低、闭路循环无三废排放环境友好，主副产品市场容量大的特点，是符合科学发展观、节能减排、循环经济政策的联产纯碱和盐酸新工艺。
图1 本发明工艺流程示意1中，主要有以下几个工序，例如转氨反应工序，一次碳化工序，二次碳化工序，分离工序，煅烧工序，石灰窑煅烧工序等。
具体实施方式
实施例1 取1. 1吨盐(含NaCl 99% )为原料与5. 45m3重碱母液(含有NaCl 71g/l、NH4Cl 179g/l、NH4HCO3 75g/l、(NH4)2CO3 75g/l)、0· 82 吨石灰窑产石灰(含 Ca(OH)2 85% )进行复分解转氨反应(反应温度25°C )后获得6. Om3转氨盐水(NaCl 71g/l、 NH4OHl 16g/l, CaCl2 186g/l)、同时产生少量氢氧化镁(Mg(OH)2)、碳酸钙(CaCO3)沉淀物； 6. Om3转氨盐水悬浮液(主要含有NaCUNH4OH, CaCl2和少量Mg (OH) 2、CaCO3)与1. 0375吨石灰窑气(含C0240% )中的二氧化碳(CO2)进行一次碳化反应(反应温度25°C )后得到
0.944吨碳酸钙沉淀(含CaCO3100% )和6. Om3 —次碳化氨盐水(NaCl 7lg/UNH4OH 116g/ 1)以及2. 263吨氯化氢尾气(含HCl 30% ) ；6. Om3 一次碳化氨盐水(NaCl 71g/l、NH4OH 116g/l)与1.0375吨石灰窑气(O)2 40%)中的二氧化碳(CO2)进行二次碳化反应(反应温度250C )，得到1. 585吨碳酸氢钠沉淀(含NaHCO3 100% )和5. 45m3重碱母液(含有NaCl 71g/l、NH4Cl 179g/l、NH4HCO3 75g/l、(NH4)2CO3 75g/l) ；0. 944 吨碳酸钙沉淀物去石灰窑煅烧产生0.82吨石灰(含Ca(OH)2 85% )和1. 0375吨含二氧化碳窑气(含(X)2 40%)，石灰循环用于重碱母液转氨复分解反应，二氧化碳窑气循环用于一次、二次碳化反应；1. 585吨碳酸氢钠(含NaHCO3 100% )沉淀至转窑煅烧产生1. 0吨纯碱(含Na2CO3 100% )产品和
1.0375吨二氧化碳尾气(含(X)2 40%)，二氧化碳尾气循环用于一次、二次碳化反应。实施例2 取1. 15吨盐(含NaCl 95% )为原料与5. 45m3重碱母液(含有NaCl 71g/l、NH4Cl 179g/l、NH4HCO3 75g/l、(NH4)2CO3 75g/l)、0· 77 吨石灰窑产石灰(含 Ca(OH)2 90% )进行复分解转氨反应(反应温度30°C )后获得6. Om3转氨盐水(NaCl 71g/l、NH4OH 116g/l、CaCl2 186g/l)、同时产生少量氢氧化镁(Mg(OH)2)、碳酸钙(CaCO3)沉淀物；6. Om3 转氨盐水悬浮液(主要含有NaCl、NH4OH, CaCl2和少量Mg (OH) 2、CaCO3)与0. 943吨石灰窑气(含(X)2 44%)中的二氧化碳(CO2)进行一次碳化反应(反应温度35°C)后得到1.0489 吨碳酸钙沉淀(含CaCO3 90% )和6. Om3 —次碳化氨盐水(NaCl 7lg/UNH4OH 116g/l)以及2. 057吨氯化氢尾气(含HC133% ) ；6. Om3 一次碳化氨盐水(NaCl 71g/l、NH4OH 116g/ 1)与0. 943吨石灰窑气(含(X)2 44% )中的二氧化碳(CO2)进行二次碳化反应(反应温度 350C )，得到1. 617吨碳酸氢钠沉淀(含NaHC0398% )和5. 45m3重碱母液(含有NaCl 71g/ 1、NH4Cl 179g/l、NH4HCO3 75g/l、(NH4)2CO3 75g/l) ； 1. 0489 吨碳酸钙沉淀物去石灰窑煅烧产生0. 77吨石灰窑产石灰(含Ca(OH)2 90% )和0. 943吨石灰窑气(含(X)2 44% )，石灰循环用于重碱母液转氨复分解反应，二氧化碳窑气循环用于一次、二次碳化反应；1. 617吨碳酸氢钠沉淀(含NaHCO3 98% )沉淀至转窑煅烧产生1. 01吨纯碱(含Na2CO3 99% )产品和0. 943吨石灰窑气(含(X)2 44% )，二氧化碳尾气循环用于一次、二次碳化反应。实施例3 取1. 109吨盐(含NaCl 98。5% )为原料与5. 45m3重碱母液(含有 NaCl 71g/l、NH4Cl 179g/l、NH4HCO3 75g/l、(NH4)2CO3 75g/l)、0· 866 吨石灰窑产石灰(含 Ca(OH)2 80% )进行复分解转氨反应(反应温度20°C )后获得6. Om3转氨盐水(NaCl 71g/ 1、NH4OH 116g/l、CaCl2 186g/l)、同时产生少量氢氧化镁(Mg (OH) 2)、碳酸钙(CaCO3)沉淀物；6. Om3转氨盐水悬浮液(主要含有NaCl、NH4OH, CaCl2和少量Mg (OH) 2、CaCO3)与1. 178 吨石灰窑气(含(X)2 35.2%)中的二氧化碳(CO2)进行一次碳化反应(反应温度45°C )后得到1. 1654吨碳酸钙沉淀(含CaCO3 81% )和6. Om3 一次碳化氨盐水(NaCl 7lg/UNH4OH 116g/l)以及1.939吨氯化氢尾气(含HCl 35% ) ；6. Om3 —次碳化氨盐水(NaCl 71g/l、 NH4OH 116g/l)与1. 178吨石灰窑气(含(X)2 35. 2% )中的二氧化碳(CO2)进行二次碳化反应(反应温度45°C )，得到1. 668吨碳酸氢钠沉淀(含NaHCO3 95% )和5. 45m3重碱母液(含有 NaCl 71g/l、NH4Cl 179g/l、NH4HCO3 75g/l、(NH4)2CO3 75g/l) ；1.16 吨碳酸钙沉淀物去石灰窑煅烧产生0. 866吨石灰窑产石灰(含Ca (OH)2 80% )和1. 178吨石灰窑气 (含(X)2 35. 2 % )，石灰循环用于重碱母液转氨复分解反应，二氧化碳窑气循环用于一次、二次碳化反应；1. 668吨碳酸氢钠沉淀(含NaHC0395% )沉淀至转窑煅烧产生1. 015吨纯碱 (含Na2CO3 98.5% )产品和1. 178吨石灰窑气(含(X)2 35. 2% )，二氧化碳尾气循环用于一次、二次碳化反应。
权利要求
1.一种以循环利用的碳酸钙与盐为原料联产纯碱与盐酸的工艺，其特征在于它包括以下步骤1)它以盐为原料与重碱母液、石灰窑产石灰进行复分解转氨反应后获得转氨盐水，和同时产生氢氧化镁、碳酸钙沉淀物，所述的氨盐水含有NaCl、NH4OH, CaCl2，所述的盐主要含 NaCl 以及少量 MgS04、CaS04、MgCl2，所述的重碱母液含有 NaCl、NH4Cl、NH4HCO3、(NH4)2CO3 ；2)转氨盐水悬浮液，主要含有NaCl、NH4OH,CaCl2和Mg(OH)2、CaCO3)与石灰窑气中的二氧化碳或锅炉烟道气进行一次碳化反应，得到碳酸钙沉淀和一次碳化氨盐水和氯化氢尾气，所述的碳化氨盐水含有NaCl、NH40H ；3)氯化氢尾气用水吸收后得到盐酸；4)转氨反应和一次碳化反应得到的碳酸钙沉淀物循环去石灰窑煅烧产生石灰 (Ca(OH)2)和含二氧化碳窑气；5)一次碳化氨盐水与石灰窑气中的二氧化碳或锅炉烟道气进行二次碳化反应，得到碳酸氢钠沉淀和含有NaCl、NH4Cl、NH4HCO3、(NH4)2CO3的重碱母液；6)碳酸氢钠沉淀经转窑煅烧得到纯碱产品和二氧化碳尾气。
2.根据权利要求1所述的以循环利用的碳酸钙与盐为原料联产纯碱与盐酸的工艺，其特征在于所述的复分解转氨反应的温度为15-75°C。
3.根据权利要求1以循环利用的碳酸钙与盐为原料联产纯碱与盐酸的工艺，其特征在于所述的一次碳化反应的温度为15-75°C。
4.根据权利要求1以循环利用的碳酸钙与盐为原料联产纯碱与盐酸的工艺，其特征在于转氨反应和一次碳化反应得到的碳酸钙沉淀物循环去石灰窑煅烧产生石灰(Ca(OH)2) 和含二氧化碳窑气。
5.根据权利要求1以循环利用的碳酸钙与盐为原料联产纯碱与盐酸的工艺，其特征在于所述的二次碳化反应温度为15-75°C。
6.根据权利要求1以循环利用的碳酸钙与盐为原料联产纯碱与盐酸的工艺，其特征在于碳酸氢钠沉淀经转窑煅烧得到纯碱产品和二氧化碳尾气。
7.根据权利要求1以循环利用的碳酸钙与盐为原料联产纯碱与盐酸的工艺，其特征在于以盐为原料与重碱母液和石灰进行转氨复分解反应铵盐石灰法转化成氢氧化铵，同时石灰除去氯化镁和硫酸镁，碳铵除去硫酸钙。
全文摘要
本发明提供一种以循环利用的碳酸钙与盐为原料联产纯碱与盐酸工艺，本工艺用盐(含氯化钠和少量硫酸钙、硫酸镁等)与重碱母液(含有氯化钠、氯化铵、碳酸氢铵、碳酸铵)和石灰进行转氨反应获得转氨盐水(含有氯化钠、氢氧化铵、氯化钙)和氢氧化镁、碳酸钙固形物；转氨盐水与二氧化碳进行一次碳化反应得到碳酸钙沉淀和一次碳化氨盐水以及盐酸尾气；一次碳化氨盐水与二氧化碳进行二次碳化反应，得到碳酸氢钠沉淀物和重碱母液；碳酸钙沉淀物去石灰窑煅烧产生石灰和含二氧化碳窑气；碳酸氢钠沉淀物至纯碱转窑煅烧产生纯碱和二氧化碳尾气；石灰循环用于盐与重碱母液转氨反应，含二氧化碳气体循环用于一次、二次碳化反应。本发明具有产品质量高；盐的钠和氯的利用率为100％；能耗和生产成本低；闭路循环无“三废”排放环境友好，主副产品市场容量大的特点。
文档编号C01B7/03GK102424404SQ201110266918
公开日2012年4月25日 申请日期2011年9月9日 优先权日2011年9月9日
发明者彭志成, 彭赛军 申请人:中国中轻国际工程有限公司