专利名称：用于生产碳酸氢钠的方法
技术领域：
本申请要求于20.12.11提交的美国临时申请号61/578160的优先权，为所有目的将该申请的全部内容通过引用结合在此。本发明涉及一种方法用于从含碳酸钠的流生产碳酸氢钠，同时最小化在生产碳酸钠时需要的最终清除液量，并且还最小化与这样的清洗相关的碳酸钠的损失，该流的一部分通过碳酸钠结晶器产生，这样的含碳酸钠的流包括碳酸钠和一种水溶性杂质。
背景技术：
碳酸钠(Na2CO3)或苏打灰，是世界范围制造的最大量碱性商品之一，它在2008年的总产量为4800万吨。碳酸钠的主要用途在玻璃、化学品、洗涤剂工业中，并且还在碳酸氢钠生产工业中。用于碳酸钠生产的主要方法是索维尔(Solvay)氨合成方法，氯化铵方法，以及基于天然碱的方法。天然碱矿石是包含约99%的倍半碳酸钠(Na2CO3.NaHCO3.2H20)的一种矿物。通过传统地下开采技术，通过溶液开采或湖水处理，从绿河(怀俄明州)、土耳其、中国及肯尼亚的天然碱矿石矿床得到基于天然碱的苏打灰。来自怀俄明州的基于天然碱的碳酸钠包括了整个美国苏打灰产量的大约90 %。对在绿河开采的天然碱矿石的典型分析如下:表I
权利要求
1.一种从含碳酸钠的流(A)生产碳酸氢钠的方法，该流的一部分由碳酸钠结晶器产生，所述含碳酸钠的流(A)包含碳酸钠和按重量计至少2%，有利地至少3%，更有利地至少4%的氯化钠和/或硫酸钠，该方法包括以下步骤: a)将该含碳酸钠的流(A)与流(B)的至少一部分混合以产生流(C)， b)使用包含CO2的气体(D)来碳酸氢盐化该流(C)，以产生水性悬浮液(E)，该水性悬浮液(E)包含晶体(F)，所述晶体(F)包含碳酸氢钠晶体， c)分离该水性悬浮液(E)，以一方面得到包含碳酸氢钠晶体的晶体(F)，并且另一方面得到水性母液(G)， d)将该水性母液(G)部分地脱碳酸氢盐，并且移除部分水，以获得该流(B)和任选的气体⑶， e)将该流(B)的至少一部分再循环至步骤a)，并且 f)移除该流(B)的剩余物(I)或者该水性母液(G)的一部分(J)以进行进一步处理。
2.如权利要求1所述的方法，其中该碳酸钠结晶器选自下组，该组由以下各项组成:无水碳酸钠结晶器、一水合碳酸钠结晶器、七水合碳酸钠结晶器、十水合碳酸钠结晶器、倍半碳酸钠结晶器、碳酸氢钠石结晶器以及它们的任何组合；有利地，该碳酸钠结晶器为一水合碳酸钠结晶器。
3.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中来自该含碳酸钠的流(A)的碳酸钠部分地或完全地衍生自天然碱。
4.如权利要求3所述的方法，其中来自该含碳酸钠的流(A)的碳酸钠部分地或完全地衍生自通过常规开采而加工的天然碱`。
5.根据权利要求3所述的方法，其中来自该含碳酸钠的流(A)的碳酸钠部分地或完全地衍生自通过溶液开采而加工的天然碱。
6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中该含碳酸钠的流(A)部分或全部源自包含碳酸钠的尾矿池固体。
7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中该含碳酸钠的流(A)是包含碳酸钠的水溶液(A，)。
8.如权利要求7所述的方法，其中该水溶液(A’)为来自一水合碳酸钠结晶器的清除液。
9.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤d)中，任选的气体(H)为包含以干气体表示的至少20体积％、有利地为30体积％、更有利地为40体积％、还更有利地为80体积％的CO2气体。
10.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤d)产生该任选的气体(H)，并且其中所述气体(H)的至少一部分与气体(D) —起使用，用于碳酸氢盐化该流(C)。
11.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中在至少20°C、有利地至少为38°C、更有利地至少为55°C、且还更有利地至少为70°C的温度下进行步骤b)。
12.如上述权利要求中任一项所述的方法，所述方法进一步包含: g)任选地洗涤这些包含碳酸氢钠的晶体(F)，以产生任选地洗涤过的包含碳酸氢钠的晶体，并且 h)干燥这些任选地洗涤过的碳酸氢钠晶体。
13.如上述权利要求中任一项所述的方法，所述方法进一步包含: g)任选地洗涤这些包含碳酸氢钠晶体的晶体(F)，以产生任选地洗涤过的包含碳酸氢钠的晶体，并且 i)将这些任选地洗涤过的包含碳酸氢钠的晶体煅烧为包含碳酸钠的晶体。
14.根据权利要求13所述的方法，其中在所述煅烧步骤i)中产生包含二氧化碳的气体(O)，并且其中该方法进一步包括: j)回收该包含二氧化碳的气体(0)的至少一部分，并且将其再循环至步骤b)。
15.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中在所述步骤d)中，在脱碳酸氢盐器中使该水性母液(G)脱碳酸氢盐，以产生耗尽或贫乏碳酸氢钠的母液(K)和包含二氧化碳的蒸气(H)，并且在其中部分蒸发该耗尽或贫乏碳酸氢钠的母液(K)，以除去部分水，从而获得该流(B)，任选地在所述步骤b)中，进一步包括再循环该包含二氧化碳的蒸气(H)的至少一部分。
16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括在将该耗尽或贫乏碳酸氢钠的母液(K)部分蒸发以除去部分水而获得该流(B)以前，添加含碳酸钠的流(A”)至该母液。
17.如上述权利要求中任一项所述的方法，其进一步包含: k)在一个尾矿池中沉淀该流(B)的剩余物(I)，其中在该尾矿池中剩余碳酸钠的一部分结晶为包含十水碳 酸钠的固体料，并且其中形成的浓缩溶液(Q)包含选自由硅酸盐、氯化钠、硫酸钠、有机物质、以及它们中的两种或更多种的组合组成的组中的杂质， I)任选地将所述固体料与浙滤液接触，用以将来自接触的料中的第一种杂质的至少一部分选择性地溶解于浙滤液中，以形成浙滤液以及浙滤残渣，收集浙滤残渣，将所述浙滤残渣的至少一部分溶解在水性介质中以形成液体；任选地执行一个第二种杂质的移除步骤，该步骤包含进行镁处理以形成处理液，所述处理包含在浙滤残渣溶解期间，添加镁化合物或者在浙滤残渣溶解之后添加该镁化合物至所述液体中或所述液体的一部分中，以形成具有至少一部分第二种杂质的不溶于水的物质，接着将所述处理液通过至少一个分离单元以移除不溶于水的物质，从而获得纯化的溶液，以及 m)提供所述固体料、或所述液体、或所述纯化的溶液作为生产包含碳酸钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠或其他衍生物的晶体产物的方法的原料。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其进一步包括: n)处理掉溶液开采腔或采空腔或深井注入中的该流(B)的剩余物(I)或该母液(G)的一部分(J)或该液体(K)的一部分(L)。
19.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其进一步包括: 0)循环溶液开采腔或采空腔中的该流(B)的剩余物(I)或该母液(G)的一部分(J)或该液体(K)的一部分(L)，并且从溶液开采腔或者从采空腔中回收碳酸钠水溶液，其中所回收的碳酸钠水溶液包含氯化钠和/或硫酸钠，其中该氯化钠和/或硫酸钠的浓度小于剩余物(I)或部分(J)或部分(L)中的氯化钠浓度和/或硫酸钠浓度。
20.一种碳酸钠和碳酸氢钠晶体的联合生产方法，该方法包含:在第一步骤中，将包含碳酸钠和至少一种由氯化钠和/或硫酸钠组成的杂质的碳酸钠溶液引入碳酸钠结晶器中，从而产生包含碳酸钠晶体的第一种水性悬浮液，将该第一种水性悬浮液分离，以一方面得到增值的包含碳酸钠的晶体，以及另一方面得到母液，将该母液的一部分移出所述碳酸钠结晶器以构成含碳酸钠的流(A)，根据上述权利要求中任一项所述的生产碳酸氢钠的方法进行进一步处 理该流(A)。
全文摘要
一种从含碳酸钠的流(A)生产碳酸氢钠的方法，该流的一部分由碳酸钠结晶器产生，所述含碳酸钠的流(A)包括碳酸钠和按重量计至少2％的氯化钠和/或硫酸钠，该方法包括以下步骤a)将流(A)与流(B)的一部分混合以产生流(C)；b)使用包括CO2的气体(D)来碳酸氢盐化该流(C)，以产生水性悬浮液(E)，该水性悬浮液(E)包括晶体(F)，这些晶体(F)包括碳酸氢钠晶体；c)分离该水性悬浮液(E)，以一方面得到包括碳酸氢钠晶体的晶体(F)，并且另一方面得到水性母液(G)；d)将水性母液(G)部分地脱碳酸氢盐，并且移除至少一部分的水，以获得流(B)以及任选的气体(H)；e)将流(B)的至少一部分再循环至步骤a)；f)移除流(B)的剩余物或者该水性母液(G)一部分以进行进一步处理。
文档编号C01D7/24GK103172090SQ20121058570
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者H·沃尔拉玟斯, K·艾伦, T-D·乔, A·范登多伦 申请人:索尔维公司