專利名稱：以循環利用的碳酸鈣與鹽為原料聯產純堿與鹽酸的工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于無機化工領域，特別是一種以循環利用的碳酸鈣與鹽為原料聯產純堿與鹽酸的工藝。
背景技術：
已知的以氯化鈉為原料生產純堿工藝主要有氨堿法和聯堿法，其中，氨堿法工藝存在原料氯化鈉利用率低(鈉的利用率約75%、氯的利用率為0%)，制堿廢液(含有大量氯化鈣、氯化鈉)排出系統量大，浪費資源并形成新的環境污染；聯堿法工藝存在冷析、鹽析氯化銨結晶過程電能消耗高，析銨母液循環量大，氯化銨市場容量等問題。因此，上述工藝在實際生產中應用都有局限性。

發明內容
本發明的目的是針對上述已有生產工藝存在問題，提供一種以循環利用的碳酸鈣與鹽為原料聯產純堿與鹽酸的工藝，該工藝具有產品質量高；鹽的鈉和氯的利用率為 100%;能耗和生產成本低、閉路循環無“三廢”排放環境友好，主副產品市場容量大的特點。為達到上述發明目的，本發明采用以下技術方案本發明是以鹽(主要含氯化鈉、含有少量硫酸鈣、硫酸鎂、氯化鎂等成分)與重堿母液(含有氯化鈉、氯化銨、碳酸氫銨、碳酸銨)加入石灰(氫氧化鈣)轉氨復分解反應銨鹽(氯化銨、碳酸氫銨、碳酸銨)石灰法轉化成氫氧化銨、氯化鈣和碳酸鈣，同時石灰除去氯化鎂和硫酸鎂，碳銨除去硫酸鈣；并得到的氨鹽水(含有氯化鈉、氫氧化銨、氯化鈣)；采用一次碳化法利用二氧化碳與氯化鈣反應轉化成碳酸鈣沉淀和一次碳化氨鹽水(含有氯化鈉、氫氧化銨)以及氯化氫尾氣，氯化氫尾氣用水吸收后得到鹽酸；—次碳化氨鹽水采用二次碳化法利用二氧化碳與一次碳化氨鹽水反應轉化成碳酸氫鈉沉淀和重堿母液(含有氯化鈉、氯化銨、碳酸氫銨、碳酸銨)；轉氨反應和一次碳化反應后得到的碳酸鈣沉淀循環至石灰窯煅燒產生石灰和二氧化碳；氯化氫尾氣吸收后產生鹽酸；碳酸氫鈉沉淀至轉窯煅燒產生純堿產品和二氧化碳；石灰和二氧化碳再循環用于上述純堿生產過程。以鹽為原料與重堿母液和石灰進行轉氨復分解反應銨鹽石灰法轉化成氫氧化銨，同時石灰除去氯化鎂和硫酸鎂，碳銨除去硫酸鈣。所述的復分解轉氨反應的溫度為15-75°c。所述的一次碳化反應的溫度為15_75°C。所述的二次碳化反應溫度為15_75°C。本工藝亦可用鍋爐煙道氣代替石灰窯氣。所述的重堿母液可以是聯堿法獲得的母液。冷卻水的溫度高低換熱時影響碳化溫度。
這種以循環利用的碳酸鈣與鹽為原料聯產純堿與鹽酸的工藝，它包括以下步驟1)它以鹽(含NaCl為主，少量MgS04、CaS04、MgCl2)為原料與重堿母液(含有NaCl、 NH4Cl、NH4HCO3、(NH4)2C03)、石灰窯產石灰(Ca(OH)2)進行復分解轉氨反應后獲得轉氨鹽水 (含有NaCl、NH40H、CaCl2)和同時產生少量氫氧化鎂(Mg(OH)2)、碳酸鈣(CaCO3)沉淀物；2)轉氨鹽水懸浮液(主要含有NaCl、NH4OH, CaCl2和Mg (OH) 2、CaCO3)與石灰窯氣中的二氧化碳(CO2)進行一次碳化反應，得到碳酸鈣沉淀(CaCO3)和一次碳化氨鹽水(含有 NaCl、NH4OH)以及氯化氫尾氣(HCl)；3)氯化氫尾氣用水吸收后得到鹽酸(HCl)；4)轉氨反應和一次碳化反應后得到的碳酸鈣沉淀物去石灰窯煅燒產生石灰 (Ca(OH)2)和含二氧化碳窯氣(CO2)；5) 一次碳化氨鹽水(含有NaCl、NH40H)與石灰窯氣中的二氧化碳(CO2)進行二次碳化反應，得到碳酸氫鈉沉淀(NaHCO3)和重堿母液(含有NaCl、NH4C1、NH4HC03、(NH4)2CO3)；6)碳酸氫鈉沉淀經轉窯煅燒產生純堿(Na2CO3)產品和二氧化碳尾氣(CO2)；本發明以循環利用的碳酸鈣與鹽為原料聯產純堿與鹽酸的工藝，本工藝用鹽 (含 NaCl 95-99%，少量 MgSO4、CaSO4、MgCl2)為原料與重堿母液(含有 NaC150_100g/l、 NH4Cl 150-200g/l、NH4HC0350-100g/l、(NH4)2C0350_100g/l)、石灰窯產石灰(Ca(OH)2)進行復分解轉氨反應(反應溫度15-75°C )后獲得轉氨鹽水(NaC1100-315g/l、NH40H25_50g/ 1、CaCl280-150g/l)、同時產生氫氧化鎂(Mg(OH)2)、碳酸鈣(CaCO3)沉淀物；轉氨鹽水懸浮液(主要含有 NaCl、NH4OH, CaCl2 和 Mg (OH) 2、CaCO3)與石灰窯氣(C0230-45% )中的二氧化碳(CO2)進行一次碳化反應(反應溫度15-75°C )后得到碳酸鈣沉淀(CaCO3)和一次碳化氨鹽水(NaCl 100-315g/l、NH4OH 25_50g/l)以及氯化氫尾氣(HCl)；氯化氫尾氣用水吸收后得到鹽酸(HCl)；—次碳化氨鹽水(NaCl 100-315g/l、NH4OH 25_50g/l)與石灰窯氣 (C0230-45% )中的二氧化碳(CO2)進行二次碳化反應(反應溫度15-75°C )，得到碳酸氫鈉沉淀(NaHCO3)和重堿母液(含有 NaC150-100g/l、NH4Cl 150-200g/l、NH4HC0350-100g/ 1、(NH4)2C0350-100g/l)；轉氨反應和一次碳化反應后得到的碳酸鈣沉淀物去石灰窯煅燒產生石灰(Ca(OH)2)和含二氧化碳窯氣(CO2),石灰循環用于鹽與重堿母液進行轉氨復分解反應，二氧化碳窯氣循環用于一次、二次碳化反應；碳酸氫鈉沉淀經轉窯煅燒產生純堿 (Na2CO3)產品和二氧化碳尾氣(C02)，二氧化碳尾氣循環用于一次、二次碳化反應。本發明的優點是工藝流程簡練安全、投資省，工藝過程無“三廢”排放，具有產品質量高，鹽為原料利用率高(鈉和氯的利用率為100% )，原料適應很強，能耗和生產成本低、閉路循環無三廢排放環境友好，主副產品市場容量大的特點，是符合科學發展觀、節能減排、循環經濟政策的聯產純堿和鹽酸新工藝。


圖1 本發明工藝流程示意1中，主要有以下幾個工序，例如轉氨反應工序，一次碳化工序，二次碳化工序，分離工序，煅燒工序，石灰窯煅燒工序等。
具體實施方式
實施例1 取1. 1噸鹽(含NaCl 99% )為原料與5. 45m3重堿母液(含有NaCl 71g/l、NH4Cl 179g/l、NH4HCO3 75g/l、(NH4)2CO3 75g/l)、0· 82 噸石灰窯產石灰(含 Ca(OH)2 85% )進行復分解轉氨反應(反應溫度25°C )后獲得6. Om3轉氨鹽水(NaCl 71g/l、 NH4OHl 16g/l, CaCl2 186g/l)、同時產生少量氫氧化鎂(Mg(OH)2)、碳酸鈣(CaCO3)沉淀物； 6. Om3轉氨鹽水懸浮液(主要含有NaCUNH4OH, CaCl2和少量Mg (OH) 2、CaCO3)與1. 0375噸石灰窯氣(含C0240% )中的二氧化碳(CO2)進行一次碳化反應(反應溫度25°C )后得到
0.944噸碳酸鈣沉淀(含CaCO3100% )和6. Om3 —次碳化氨鹽水(NaCl 7lg/UNH4OH 116g/ 1)以及2. 263噸氯化氫尾氣(含HCl 30% ) ；6. Om3 一次碳化氨鹽水(NaCl 71g/l、NH4OH 116g/l)與1.0375噸石灰窯氣(O)2 40%)中的二氧化碳(CO2)進行二次碳化反應(反應溫度250C )，得到1. 585噸碳酸氫鈉沉淀(含NaHCO3 100% )和5. 45m3重堿母液(含有NaCl 71g/l、NH4Cl 179g/l、NH4HCO3 75g/l、(NH4)2CO3 75g/l) ；0. 944 噸碳酸鈣沉淀物去石灰窯煅燒產生0.82噸石灰(含Ca(OH)2 85% )和1. 0375噸含二氧化碳窯氣(含(X)2 40%)，石灰循環用于重堿母液轉氨復分解反應，二氧化碳窯氣循環用于一次、二次碳化反應；1. 585噸碳酸氫鈉(含NaHCO3 100% )沉淀至轉窯煅燒產生1. 0噸純堿(含Na2CO3 100% )產品和
1.0375噸二氧化碳尾氣(含(X)2 40%)，二氧化碳尾氣循環用于一次、二次碳化反應。實施例2 取1. 15噸鹽(含NaCl 95% )為原料與5. 45m3重堿母液(含有NaCl 71g/l、NH4Cl 179g/l、NH4HCO3 75g/l、(NH4)2CO3 75g/l)、0· 77 噸石灰窯產石灰(含 Ca(OH)2 90% )進行復分解轉氨反應(反應溫度30°C )后獲得6. Om3轉氨鹽水(NaCl 71g/l、NH4OH 116g/l、CaCl2 186g/l)、同時產生少量氫氧化鎂(Mg(OH)2)、碳酸鈣(CaCO3)沉淀物；6. Om3 轉氨鹽水懸浮液(主要含有NaCl、NH4OH, CaCl2和少量Mg (OH) 2、CaCO3)與0. 943噸石灰窯氣(含(X)2 44%)中的二氧化碳(CO2)進行一次碳化反應(反應溫度35°C)后得到1.0489 噸碳酸鈣沉淀(含CaCO3 90% )和6. Om3 —次碳化氨鹽水(NaCl 7lg/UNH4OH 116g/l)以及2. 057噸氯化氫尾氣(含HC133% ) ；6. Om3 一次碳化氨鹽水(NaCl 71g/l、NH4OH 116g/ 1)與0. 943噸石灰窯氣(含(X)2 44% )中的二氧化碳(CO2)進行二次碳化反應(反應溫度 350C )，得到1. 617噸碳酸氫鈉沉淀(含NaHC0398% )和5. 45m3重堿母液(含有NaCl 71g/ 1、NH4Cl 179g/l、NH4HCO3 75g/l、(NH4)2CO3 75g/l) ； 1. 0489 噸碳酸鈣沉淀物去石灰窯煅燒產生0. 77噸石灰窯產石灰(含Ca(OH)2 90% )和0. 943噸石灰窯氣(含(X)2 44% )，石灰循環用于重堿母液轉氨復分解反應，二氧化碳窯氣循環用于一次、二次碳化反應；1. 617噸碳酸氫鈉沉淀(含NaHCO3 98% )沉淀至轉窯煅燒產生1. 01噸純堿(含Na2CO3 99% )產品和0. 943噸石灰窯氣(含(X)2 44% )，二氧化碳尾氣循環用于一次、二次碳化反應。實施例3 取1. 109噸鹽(含NaCl 98。5% )為原料與5. 45m3重堿母液(含有 NaCl 71g/l、NH4Cl 179g/l、NH4HCO3 75g/l、(NH4)2CO3 75g/l)、0· 866 噸石灰窯產石灰(含 Ca(OH)2 80% )進行復分解轉氨反應(反應溫度20°C )后獲得6. Om3轉氨鹽水(NaCl 71g/ 1、NH4OH 116g/l、CaCl2 186g/l)、同時產生少量氫氧化鎂(Mg (OH) 2)、碳酸鈣(CaCO3)沉淀物；6. Om3轉氨鹽水懸浮液(主要含有NaCl、NH4OH, CaCl2和少量Mg (OH) 2、CaCO3)與1. 178 噸石灰窯氣(含(X)2 35.2%)中的二氧化碳(CO2)進行一次碳化反應(反應溫度45°C )后得到1. 1654噸碳酸鈣沉淀(含CaCO3 81% )和6. Om3 一次碳化氨鹽水(NaCl 7lg/UNH4OH 116g/l)以及1.939噸氯化氫尾氣(含HCl 35% ) ；6. Om3 —次碳化氨鹽水(NaCl 71g/l、 NH4OH 116g/l)與1. 178噸石灰窯氣(含(X)2 35. 2% )中的二氧化碳(CO2)進行二次碳化反應(反應溫度45°C )，得到1. 668噸碳酸氫鈉沉淀(含NaHCO3 95% )和5. 45m3重堿母液(含有 NaCl 71g/l、NH4Cl 179g/l、NH4HCO3 75g/l、(NH4)2CO3 75g/l) ；1.16 噸碳酸鈣沉淀物去石灰窯煅燒產生0. 866噸石灰窯產石灰(含Ca (OH)2 80% )和1. 178噸石灰窯氣 (含(X)2 35. 2 % )，石灰循環用于重堿母液轉氨復分解反應，二氧化碳窯氣循環用于一次、二次碳化反應；1. 668噸碳酸氫鈉沉淀(含NaHC0395% )沉淀至轉窯煅燒產生1. 015噸純堿 (含Na2CO3 98.5% )產品和1. 178噸石灰窯氣(含(X)2 35. 2% )，二氧化碳尾氣循環用于一次、二次碳化反應。
權利要求
1.一種以循環利用的碳酸鈣與鹽為原料聯產純堿與鹽酸的工藝，其特征在于它包括以下步驟1)它以鹽為原料與重堿母液、石灰窯產石灰進行復分解轉氨反應后獲得轉氨鹽水，和同時產生氫氧化鎂、碳酸鈣沉淀物，所述的氨鹽水含有NaCl、NH4OH, CaCl2，所述的鹽主要含 NaCl 以及少量 MgS04、CaS04、MgCl2，所述的重堿母液含有 NaCl、NH4Cl、NH4HCO3、(NH4)2CO3 ；2)轉氨鹽水懸浮液，主要含有NaCl、NH4OH,CaCl2和Mg(OH)2、CaCO3)與石灰窯氣中的二氧化碳或鍋爐煙道氣進行一次碳化反應，得到碳酸鈣沉淀和一次碳化氨鹽水和氯化氫尾氣，所述的碳化氨鹽水含有NaCl、NH40H ；3)氯化氫尾氣用水吸收后得到鹽酸；4)轉氨反應和一次碳化反應得到的碳酸鈣沉淀物循環去石灰窯煅燒產生石灰 (Ca(OH)2)和含二氧化碳窯氣；5)一次碳化氨鹽水與石灰窯氣中的二氧化碳或鍋爐煙道氣進行二次碳化反應，得到碳酸氫鈉沉淀和含有NaCl、NH4Cl、NH4HCO3、(NH4)2CO3的重堿母液；6)碳酸氫鈉沉淀經轉窯煅燒得到純堿產品和二氧化碳尾氣。
2.根據權利要求1所述的以循環利用的碳酸鈣與鹽為原料聯產純堿與鹽酸的工藝，其特征在于所述的復分解轉氨反應的溫度為15-75°C。
3.根據權利要求1以循環利用的碳酸鈣與鹽為原料聯產純堿與鹽酸的工藝，其特征在于所述的一次碳化反應的溫度為15-75°C。
4.根據權利要求1以循環利用的碳酸鈣與鹽為原料聯產純堿與鹽酸的工藝，其特征在于轉氨反應和一次碳化反應得到的碳酸鈣沉淀物循環去石灰窯煅燒產生石灰(Ca(OH)2) 和含二氧化碳窯氣。
5.根據權利要求1以循環利用的碳酸鈣與鹽為原料聯產純堿與鹽酸的工藝，其特征在于所述的二次碳化反應溫度為15-75°C。
6.根據權利要求1以循環利用的碳酸鈣與鹽為原料聯產純堿與鹽酸的工藝，其特征在于碳酸氫鈉沉淀經轉窯煅燒得到純堿產品和二氧化碳尾氣。
7.根據權利要求1以循環利用的碳酸鈣與鹽為原料聯產純堿與鹽酸的工藝，其特征在于以鹽為原料與重堿母液和石灰進行轉氨復分解反應銨鹽石灰法轉化成氫氧化銨，同時石灰除去氯化鎂和硫酸鎂，碳銨除去硫酸鈣。
全文摘要
本發明提供一種以循環利用的碳酸鈣與鹽為原料聯產純堿與鹽酸工藝，本工藝用鹽(含氯化鈉和少量硫酸鈣、硫酸鎂等)與重堿母液(含有氯化鈉、氯化銨、碳酸氫銨、碳酸銨)和石灰進行轉氨反應獲得轉氨鹽水(含有氯化鈉、氫氧化銨、氯化鈣)和氫氧化鎂、碳酸鈣固形物；轉氨鹽水與二氧化碳進行一次碳化反應得到碳酸鈣沉淀和一次碳化氨鹽水以及鹽酸尾氣；一次碳化氨鹽水與二氧化碳進行二次碳化反應，得到碳酸氫鈉沉淀物和重堿母液；碳酸鈣沉淀物去石灰窯煅燒產生石灰和含二氧化碳窯氣；碳酸氫鈉沉淀物至純堿轉窯煅燒產生純堿和二氧化碳尾氣；石灰循環用于鹽與重堿母液轉氨反應，含二氧化碳氣體循環用于一次、二次碳化反應。本發明具有產品質量高；鹽的鈉和氯的利用率為100％；能耗和生產成本低；閉路循環無“三廢”排放環境友好，主副產品市場容量大的特點。
文檔編號C01B7/03GK102424404SQ201110266918
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月9日 優先權日2011年9月9日
發明者彭志成, 彭賽軍 申請人:中國中輕國際工程有限公司