专利名称:一种改进的复分解法生产硝酸钠的制作方法
本发明涉及到一种改进的复分解法生产硝酸钠。此种方法是适宜邻近盛产硫酸钠的硝酸铵厂，进行工业化生产硝酸钠的最佳方法。
目前硝酸钠的生产方法，一般有如下几种1、中和法系用纯碱或烧碱直接与硝酸中和而制得。用此种方法所得硝酸钠溶液，经过过滤，蒸发、结晶，并分离出母液之后加以干燥，即制得成品。此法操作简单，但投资大，消耗纯碱和硝酸量大，成本昂贵，工业上很少采用。
2、吸收法系用纯碱溶液吸收硝酸生产中，自吸收塔排出的含硝尾气而制得。此法利用废气，综合利用资源，可减少污染。其成分为亚硝酸钠和硝酸钠，并含有碳酸钠和碳酸氢钠等杂质，因此必须用硝酸加以转化处理，才能制得硝酸钠溶液，再经过过滤、蒸发、结晶、分离、干燥即得成品。此种方法中国和苏联普遍采用。但因国内尾气有限，加之耗纯碱量大。虽然成本较低，但产量有限，不能满足市场需要。
3、复分解法系用硝酸钙和硫酸钙复分解而得。整个生产过程见附图1复分解反应工序→分离工序→浓缩工序→结晶分离工序→干燥工序。在复分解反应釜(1)中加入50-52%的硝酸钙〔Ca(NO3)2〕溶液和循环硝酸钠(NaNO3)溶液及粉碎过的硫酸钠(Na2SO4)，反应温度为50-55℃，在搅拌下，反应时间3-4小时，反应完后，进入分离工序，即用离心机或真空过滤器(2)滤去石膏(硫酸钙)，滤液用泵(3)抽入压滤机(4)，进一步滤去杂质。石膏用水洗涤两次后排出，洗水和滤液合并进入浓缩工序蒸发器(5)浓缩。浓缩液再送到结晶器(6)冷却结晶，然后用离心机(7)把结晶的硝酸钠分离出来，进入干燥器(8)，干燥后即得硝酸钠成品。
此种方法使得人们寻找以最易取得原料作为基础的新的生产方法。用天然的硫酸钠来代替稀缺而比较昂贵的原料(纯碱)，这样就可以获得价廉的硝酸钠。此法节省纯碱、成本较低，但成品中经常含有小量硝酸钙，它使产品不但极易潮解、结块，而且影响产品纯度。由于易潮解，于是对硝酸钠的包装、运输要求格外严格。
本发明的目的，是对原复分解法生产硝酸钠的工艺进行改进，采用易取得的硝酸铵、石灰、硫酸钠为主要原料，生产出高纯度、低成本的硝酸钠的工业化生产方法，这种改进方法可克服上述复分解法存在的弊病，而且大大降低硝酸钠的成本。
本发明结合如下图2以硝酸铵和石灰及硫酸钠为主要原料，复分解生产硝酸钠的工艺流程图。
整个工艺过程可分为以下几个生产工序1、分解反应工序，2、复分解反应工序，3、分离工序，4、除杂工序，5、浓缩工序，6、结晶分离工序。分解反应工序是本发明在原复分解反应工序的前段增设的工序。它是用生石灰CaO＞90%，化灰用水(H2O)的水温控制在40-80℃配成一定浓度的石灰乳，再与硝酸铵(NH4NO3)在分解反应釜(1)中进行加热搅拌反应，直接生产硝酸钙和氨气(NH3)。氨气用塑料引风机引出，经过冷却器冷却、分离、水雾后进入氨压机，回收液氨或循环用以生产硝酸铵。分解反应直到没有氨气(NH3)放出时，视为反应的终点。反应生成的硝酸钙溶液排入带有冷却管的贮槽(2)，冷却到T＜50℃后，泵入搪瓷复分解反应釜(3)。分解反应工序，解决了由于硝酸钙易潮解给包装运输带来的困难，而且成本大大降低。因为，目前硝酸钙的国内市场价为1400元/吨，而硝酸铵的市场价格为280元/吨，硝酸铵的货源丰富为尤其是在中国。采用硝酸铵与石灰乳反应制取硝酸钙，再制取硝酸钠，每生产一吨硝酸钠，还可回收0.2吨氨。当硝酸钙泵入搪瓷复分解反应釜(3)时，便进入到复分解反应工序。在复分解反应釜(3)中，应计量加入硫酸钠(Na2SO4)，使之进行复分解反应，生成含水硫酸钙沉淀，立即进入分离工序，即经真空吸滤器(4)与硝酸钠溶液分离后，倾入洗涤池(5)，再用清水搅拌洗涤，洗液澄清经泵入真空吸滤器(4)。洗涤液经吸滤后放入一组洗液池(6)，洗液成逆流进行，洗液逐次增浓，浓液与滤液合并处理。多余稀液可送分解反应釜(1)供消化石灰用。滤液经真空罐(7)排入贮液池(8)，再泵入除杂釜(9)，即进入除杂工序。除杂工序是本发明在原浓缩工序前增设的工序，它的目的是要解决原复分解反应制出的硝酸钠中含有少量硝酸钙，致使产品易吸潮、结块，而且影响产品纯度的难题。当滤液泵入除杂釜(9)后，并计量加入纯碱(Na2CO3)
(8)、终点控制无氨气放出;
(9)、反应后清液比重1.5-1.55g/Cm3。
(二)复分解工宜(1)、配料比Ca(NO3)2∶Na2SO4＝1∶0.9～0.98(克分子比);
(2)硝酸钙溶液浓度比重为1.2～1.3g/Cm3;
(3)、硝酸钠含Na2SO4≥95%固体或成饱和溶液投料;
(4)、反应温度50-55℃;
(5)、搅拌速度60-100转/分;
(6)、反应时间2-6小时;
(7)、稀释料浆(加Na2SO4时)，母液比硝酸钙液＝1∶1～1.4(体积比);
(8)、终点控制以氯化钡检查溶液中硫酸根离子浓度。
(三)、除杂工序(1)碳酸钠纯度≥98.5%，配成10-30%溶液;
(2)、碳酸钠用量按Ca++、Mg++离子浓度等分子比计算。
(3)、反应时间1-3小时;
(4)、反应温度20-80°;
(5)、搅拌速度30-45转/分;
(6)、终点控制反应料浆用手摇式离心机取清液复检、无沉淀产生为合格。溶液，使硝酸钠溶液中钙、镁离子成为碳酸盐沉淀，然后泵入压滤机(10)分离并清除沉淀物，即得到精制的硝酸钠溶液。下一步即进入浓缩工序、将精致的硝酸钠溶液导入蒸发器(11)，浓缩到108-112℃左右，排入结晶池(12)，进入结晶分离工序。析出的硝酸钠输入离心机(13)，分离母液后，即可得合格的硝酸钠产品，如果含水量＞2%则还需经过干燥工序。母液导入母液槽(14)，部分泵入反应釜(3)，供稀释料浆用，其余部分返回蒸发器(11)。如果母液中钙、镁离子积累增多时，可泵入除杂釜(9)除杂。
洗净硝酸根后的石膏(CaSO4·2H2O)，晒干可作生产石膏板或水泥工业用原料。
本发明在生产过程中主要工艺控制条件如下(一)、分解反应工序(1)、石灰乳浓度为200～400gCaO/l(CaO＞90%，化灰水温40-80℃);
(2)硝硝酸铵含N34.4～34.6%固体或成饱和溶液投料;
(3)、配料比NH4NO3∶CaO＝1∶0.5～0.55(克分子比);
(4)、反应温度80～125℃;
(5)、搅拌速度30～60转/分;
(6)、反应时间6-10小时;
(7)、釜内操作压力-2～-20mmHg;
(四)、浓缩工序(1)进料质量外观无色透明，滴加1%纯碱无浑浊。
(2)蒸汽压力3-6kgf/cm2(3)浓缩终温108～112℃本发明按年产500吨的硝酸钠计，原材料年消耗量如下硝酸铵含N34.5% 500吨石灰含CaO＞90% 200吨硫酸钠含Na2SO495% 450吨纯碱Na2CO398.5% 20吨另外可得副产品氨100吨 石膏600吨按本发明工艺条件制得的硝酸钠产品质量与国家标准对照表指标名称 国家一级 本发明硝酸钠(NaNO3)以干基计% ≥99.2 ≥99.5氯化钠(NaNO3)以干基计% ≤0.40 ≤0.4亚硝酸钠(NaNO2)以干基计% ≤0.02 ≤0.0015碳酸钠(Na2CO3)以干基计% ≤0.1 ≤0.05水 % ≤2.0 ≤2.0水不溶物 % ≤0.04 ≤0.01铁(Fe) % ≤0.005 ≤0.005松散度(筛分试验)4目/吋筛余物% ≤10.0 /
图1、以硝酸钙和硫酸钠为原料复分解生产硝酸钠的工艺流程图复分解反应釜(1)，过滤器(2)，泵(3)，压滤机(4)，蒸发器(5)，结晶器(6)，离心机(7)，干燥器(7)。
图2、以硝酸铵和石灰及硫酸钠为原料复分解生产硝酸钠的工艺流程图。
分解反应釜(1)，带有冷却管的贮槽(2)，据瓷复分解反应釜(3)，真空吸滤器(4)，洗涤池(5)，洗液池(6)，真空罐(7)，贮液池(8)，除杂釜(9)、压滤机(10)，蒸发器(11)，结晶池(12)、离心机(3)、母液槽(14)。
权利要求
1.一种复分解法生产硝酸钠，通过复分解反应工序、分离工序、浓缩工序、结晶分离工序、干燥工序，其特征一是在复分解反应工序前段增设了一个用石灰乳与硝酸铵制取硝酸钙的分解反应工序，其分解反应的工艺条件为(1)、石灰乳浓度200-400gCaO/l；(2)、硝酸铵含N34.4-34.6%固体或成饱和溶液投料；(3)、配料比NH4NO3∶CaO=1∶0.5～0.55(克分子比)(4)、反应温度80-125℃；(5)、搅拌速度30-60转/秒；(6)、反应时间6-10小时；(7)、釜内操作压力-2--20mmH2O；(8)、反应终点判断无氨气放出；(9)、反应后清液比重为1.5-1.55g/cm3。二是在分离工序和浓缩工序之间增设一个除杂工序，除杂工序的工艺条件为(1)、碳酸钠的纯度≥98.5%，配成10-30%溶液；(2)、碳酸钠的用量，按分离工序后滤液中含Ca++、Mg++离子浓度等分子比计算；(3)、反应时间1-3小时；(4)、反应温度20-80℃；(5)、搅拌温度30-45转/分；(6)、终点判断取反应料浆，用手摇式离心机取清液复检、无沉淀产生。
专利摘要
本发明涉及到对用硝酸钙和硫酸钠复分解而得硝酸钠的工艺的改进方法。这种方法的特点，一是在原复分解反应工序前面增设了一个分解反应工序，即用硝酸铵和石灰乳直接生产硝酸钙，解决了由于硝酸钙易潮解给包装、运输带来的困难，使成本大大降低；二是在原复分解法中的浓缩工序前，增设了一个除杂工序。克服了原复分解反应制出的硝酸钠易吸潮、结块，产品纯度不高等弊病。这种方法，分解放出的氨气，可循环用以生产硝酸铵或作其它用途。
文档编号C01D9/00GK86107882SQ86107882
公开日1988年5月18日 申请日期1986年11月14日
发明者江容广, 雷宏康, 赵世卿, 袁松荣 申请人:江容广导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan