一种硫酸钠含量高的卤水净化工艺的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种硫酸钠含量高的卤水净化工艺，该卤水为Na2SO4-NaNO3-NaCl-H2O体系，它含有少量硫酸镁、硫酸钙杂质，工艺包括以下步骤：(1)卤水中加入石灰进行连续反应产生氢氧化镁沉淀物，同时卤水中硫酸钠与石灰反应后得到氢氧化钠，所形成的一次卤水含有硫酸钠、硝酸钠、氯化钠、氢氧化钠、硫酸钙成分；(2)固液分离得到氢氧化镁沉淀物、一次卤水澄清液；(3)一次卤水澄清液连续通入含有二氧化碳的混和气进行碳化反应，一次卤水中的氢氧化钠与二氧化碳反应得到纯碱，纯碱与硫酸钙反应产生碳酸钙沉淀物和二次卤水，二次卤水含有硫酸钠、硝酸钠、氯化钠成分；(4)固液分离得到碳酸钙沉淀物、产品二次卤水澄清液。本发明的优点是：具有产品质量高、原料适应性强、工艺连续简练、生产成本低等特点。
【专利说明】一种硫酸钠含量高的南水净化工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无机化工领域，特别是一种硫酸钠含量高的卤水净化工艺。
【背景技术】
[0002]已知的以氯化钠-硫酸钠-水(NaCl-Na2SO4-H2O)体系(含有少量硫酸镁、硫酸钙杂质)卤水净化工艺除去硫酸镁、硫酸钙杂质方法有:
[0003]以NaCl-Na2SO4-H2O体系(含有少量硫酸镁、硫酸钙杂质)分别与烧碱(NaOH)、纯碱(Na2CO3)反应除去硫酸镁、硫酸钙杂质，简称烧碱-纯碱法；以NaCl-Na2SO4-H2O体系(含有少量硫酸镁、硫酸钙杂质)分别与石灰(Ca(OH)2)、纯碱(Na2CO3)间歇反应除去硫酸镁、硫酸钙杂质，简称石灰-纯碱法；以NaCl-Na2SO4-H2O体系(含有少量硫酸镁、硫酸钙杂质)分别与石灰(Ca(OH)2)、芒硝(Na2SO4)、二氧化碳(CO2)反应除去硫酸镁、硫酸钙杂质，简称石灰-芒硝-二氧化碳法。其中，烧碱-纯碱法存在化学剂费用高、生产成本高问题；石灰-纯碱法存在化学剂费用高、生产成本较高、工艺间歇、只适应低硝(NaCl-Na2SO4-H2O)体系卤水；石灰-芒硝-二氧化碳法存在工艺间歇、只适应低硝(NaCl-Na2SO4-H2O)体系卤水。因此，上述工艺在实际生产应用中不能适应高硝卤水Na2SO4-NaNO3-NaCl-H2O体系(含有少量硫酸镁、硫酸钙杂质)卤水净化工艺含硝量高、工艺连续的需要。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对上述问题，提出一种硫酸钠含量高的卤水净化工艺，该工艺可以得到连续工艺过 程、大幅度降低生产成本，解决高硝卤水连续法卤水净化工艺的实际生产要求、填补工艺技术空白。
[0005]为达到上述的发明目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]本发明的卤水净化工艺，卤水为Na2SO4-NaNO3-NaCl-H2O体系，其含有少量硫酸镁、硫酸钙杂质，它包括以下步骤:
[0007](I)卤水中加入石灰进行连续反应后除去硫酸镁，同时卤水中硫酸钠与石灰反应后得到氢氧化钠，产生氢氧化镁沉淀物和一次齒水，一次齒水含有硫酸钠、硝酸钠、氯化钠、氢氧化钠、硫酸钙成分；
[0008](2)固液分离氢氧化镁沉淀物和一次卤水，分别得到氢氧化镁沉淀物和一次卤水澄清液，澄清液中含有硫酸钠、硝酸钠、氯化钠、氢氧化钠、硫酸钙成分；
[0009](3) 一次卤水澄清液连续通入含有二氧化碳的混和气进行碳化反应,一次卤水中的氢氧化钠与二氧化碳反应得到纯碱，纯碱与硫酸钙反应产生碳酸钙沉淀物和二次卤水，二次卤水含有硫酸钠、硝酸钠、氯化钠成分；
[0010](4)固液分离碳酸钙沉淀物和二次卤水，分别得到碳酸钙沉淀物、产品二次卤水澄清液。
[0011]本发明所述的硫酸钠含量高的卤水可以是Na2SO4-NaNO3-NaCl-H2O体系，其含有少量硫酸镁、硫酸钙杂质；或者是Na2SO4-NaCl-H2O体系，其含有少量硫酸镁、硫酸钙杂质或者是Na2SO4-NaNO3-H2O体系，其含有少量硫酸镁、硫酸钙杂质。本エ艺还可用于硫酸钠含量高的卤水Na2SO4-NaCl-H2O体系、硫酸钠含量高齒水Na2SO4-NaNO3-H2O体系。
[0012]上述的卤水体系中，根据溶解度硫酸镁的含量的范围(0-2.0g/1之间)；硫酸钙的含量的范围(0-3.0g/1之间)。[0013]本发明中所述的硫酸钠含量高的卤水是指:在Na2SO4-NaNO3-NaCl-H2O体系，Na2S0435-320g/l范围内，在Na2SO4-NaCl-H2O体系以及Na2SO4-NaNO3-H2O体系中硫酸钠的含量(Na2S0450-340g/l)；
[0014]CO2的混和气可以采用锅炉的烟道气，其成份为(CO2IL 9-14.8%、0216_19.4%、N264.8-71.1 %)或采用纯碱煅烧炉气，其成份为(C027 5.55 %, CO 6.00%, O20.53%,N217.93% )，其中％均为体积百分比。
[0015]本发明中，以硫酸钠含量高卤水Na2SO4-NaNO3-NaCl-H2O体系(含有少量MgS04、CaSO4 杂质)(Na2S0435-320g/l、NaN0350-900g/l、NaCl 50_250g/l)为原料进行卤水净化。
[0016]该エ艺取硫酸钠含量高卤水Na2SO4-NaNO3-NaCl-H2O体系(含有少量硫酸镁、硫酸钙杂质)(Na2S0435-3 20g/l、NaN0350_900g/l、NaCl 50_250g/l、)与石灰 Ca(OH)2)进行连续反应(反应温度25-60°C、反应时间2-8小时)后除去硫酸镁(MgSO4);卤水中硫酸钠(Na2SO4)与石灰(Ca(OH)2)反应(反应温度25_60°C、反应时间2_8小吋)后得到氢氧化钠(NaOH)，产生氢氧化镁(Mg(OH)2)沉淀物和一次卤水(含有 Na2S04、NaN03、NaCl、Na0H、Ca2S04等成分)；固液分离氢氧化镁(Mg(OH)2)沉淀物和一次卤水；一次卤水澄清液(含有Na2SO4.NaN03、NaCl、Na0H、Ca2S04等成分)连续通入含有二氧化碳(CO2)的混和气(如锅炉烟道气、纯碱煅烧炉气等)进行碳化反应(反应温度25-60°C、反应时间2-8小吋)，一次卤水中的氢氧化钠(NaOH)与二氧化碳(CO2)反应(反应温度25-60°C、反应时间2_8小时)得到纯碱(Na2CO3);纯碱(Na2CO3)与硫酸钙(Ca2SO4)反应(反应温度25_60°C、反应时间2-8小时)产生碳酸钙(CaCO3)沉淀物和二次卤水(含有Na2S04、NaN03、NaCl等成分)；固液分离碳酸钙沉淀物和二次卤水分别得到碳酸钙(CaCO3)沉淀物、产品二次卤水澄清液(含有Na2SO4.NaN03、NaCl 等成分)。
[0017]本发明的优点是:具有产品质量高、原料适应性強、エ艺连续简练、生产成本低等特点。
【具体实施方式】
[0018]实施例1:取 IOOm3 高硝卤水 Na2SO4-NaNO3-NaCl-H2O 体系(Na2S0448g/l、NaN03281g/l、NaC1207g/l、MgS040.65g/l,Ca2SO40.63 杂质)为原料与石灰 0.053 吨(含 Ca(OH)275% )进行连续反应(反应温度25°C、反应时间3小时)后除去硫酸镁0.065吨(MgSO4);卤水中硫酸钠0.144吨(Na2SO4)与石灰0.099吨(含Ca (OH) 275%，重量百分比)反应(反应温度25°C、反应时间3小吋)后得到氢氧化钠0.081吨(NaOH)，产生氢氧化镁0.031吨(Mg(OH)2)沉淀物和一次卤水IOOm3(含有Na2S04、NaN03、NaCl、NaOH、Ca2SO4等成分);固液分离氢氧化镁(Mg(OH)2)沉淀物和一次卤水；IOOm3 —次卤水澄清液(含有Na2S04、NaN03> NaCl、NaOH,Ca2SO4等成分)连续通入含有二氧化碳0.0444吨(CO2)的混和气(含C0212%，体积百分比)进行碳化反应(反应温度25°C、反应时间4小时)，IOOm3 一次卤水中的氢氧化钠0.081吨(NaOH)与二氧化碳0.0444吨(CO2)反应(反应温度25°C、反应时间4小时)得到纯碱0.107吨(Na2CO3);纯碱0.107吨(Na2CO3)与硫酸钙0.137吨(Ca2SO4)反应(反应温度25°C、反应时间4小时)产生碳酸钙0.101吨(CaCO3)沉淀物和IOOm3 二次卤水(含有Na2S04、NaN03、NaCl等成分);固液分离碳酸钙沉淀物和二次卤水分别得到碳酸钙0.101吨(CaCO3)沉淀物、产品 IOOm3 二次卤水澄清液(Na2S0448g/l、NaN03281g/l、NaCl 207g/l)。
[0019]实施例2:取 90m3 高硝卤水 Na2SO4-NaNO3-NaCl-H2O 体系(Na2S0458g/l、NaN03278g/UNaCl 200g/l、MgS04l.30g/l、Ca2S04l.26 杂质)为原料与石灰 0.103 吨(含 Ca (OH) 270 % )进行连续反应(反应温度30°C、反应时间3.5小时)后除去硫酸镁0.117吨(MgSO4);齒水中硫酸钠0.261吨(Na2SO4)与石灰0.192吨(含Ca (OH) 270 %，重量百分比)反应(反应温度30°C、反应时间3.5小时)后得到氢氧化钠0.145吨(NaOH)，产生氢氧化镁0.057吨(Mg(OH)2)沉淀物和一次卤水 90m3 (含有 Na2S04、NaN03、NaCl、Na0H、Ca2S04 等成分);固液分离氢氧化镁(Mg(OH)2)沉淀物和一次卤水；90m3 —次卤水澄清液(含有Na2S04、NaN03、NaCl、NaOH, Ca2SO4等成分)连续通入含有二氧化碳0.080吨(CO2)的混和气(含C0213%，体积百分比)进行碳化反应(反应温度30°C、反应时间3.5小时)，90m3 —次卤水中的氢氧化钠
0.145吨(NaOH)与二氧化碳0.080吨(CO2)反应(反应温度30°C、反应时间3.5小时)得到纯碱0.192吨(Na2CO3);纯碱0.192吨(Na2CO3)与硫酸钙0.246吨(Ca2SO4)反应(反应温度30°C、反应时间3.5小时)产生碳酸钙0.181吨(CaCO3)沉淀物和90m3 二次卤水(含有Na2S04、NaN03、NaCl等成分);固液分离碳酸钙沉淀物和二次卤水分别得到碳酸钙0.181吨(CaCO3)沉淀物、产品 90m3 二次卤水澄清液(Na2S0458g/l、NaN03278g/l、NaC1200g/l)。
[0020]实施例3:取 1 10m3 高硝卤水 Na2SO4-NaNO3-NaCl-H2O 体系(Na2S0438g/l、NaN03285g/
1、NaCl210g/l、 MgSO4L Og/1、Ca2SO4LO 杂质)为原料与石灰 0.085 吨(含 Ca(OH)280%，重量百分比)进行连续反应(反应温度35°C、反应时间4小时)后除去硫酸镁0.110吨(MgSO4);卤水中硫酸钠0.245吨(Na2SO4)与石灰0.160吨(Ca(OH)2)反应(反应温度35°C、反应时间4小时)后得到氢氧化钠0.138吨(NaOH)，产生氢氧化镁0.053吨(Mg(OH)2)沉淀物和一次卤水IlOm3 (含有Na2S04、NaNO3> NaCl, NaOH, Ca2SO4等成分);固液分离氢氧化镁(Mg(OH)2)沉淀物和一次卤水；IIOm3 —次卤水澄清液(含有Na2S04、NaN03> NaCl、NaOH, Ca2SO4等成分)连续通入含有二氧化碳0.076吨(CO2)的混和气(含C0270%，体积百分比)进行碳化反应(反应温度35°C、反应时间4小时)，IlOm3 一次卤水中的氢氧化钠
0.138吨(NaOH)与二氧化碳0.038吨(CO2)反应(反应温度35°C、反应时间4小时)得到纯碱0.183吨(Na2CO3);纯碱0.183吨(Na2CO3)与硫酸钙0.235吨(Ca2SO4)反应(反应温度35°C、反应时间4小时)产生碳酸钙0.173吨(CaCO3)沉淀物和IlOm3 二次卤水(含有Na2S04、NaNO3、NaCl等成分);固液分离碳酸钙沉淀物和二次卤水分别得到碳酸钙0.173吨(CaCO3)沉淀物、产品 IlOm3 二次卤水澄清液(Na2S0438g/l、NaN03285g/l、NaCl 210g/l)。实施例 4:取 IOOm3 高硝卤水 Na2SO4-NaCl-H2O 体系(Na2S04220g/l、NaCl 110g/l、MgSO40.65g/
1、Ca2SO40.63杂质)为原料与石灰0.053吨(含Ca(0H)275% )进行连续反应(反应温度25°C、反应时间3小时)后除去硫酸镁0.065吨(MgSO4);卤水中硫酸钠0.144吨(Na2SO4)与石灰0.099吨(含Ca (OH) 275%，重量百分比)反应(反应温度25°C、反应时间3小时)后得到氢氧化钠0.081吨(NaOH)，产生氢氧化镁0.031吨(Mg(OH)2)沉淀物和一次卤水IOOm3(含有Na2S04、NaCl, NaOH, Ca2SO4等成分)；固液分离氢氧化镁(Mg(OH)2)沉淀物和一次卤水；IOOm3 —次卤水澄清液(含有Na2S04、NaCUNaOH, Ca2SO4等成分)连续通入含有二氧化碳0.0444吨(CO2)的混和气(含C0212%，体积百分比)进行碳化反应(反应温度25で、反应时间4小时)，IOOm3 一次卤水中的氢氧化钠0.081吨(NaOH)与二氧化碳0.0444吨(CO2)反应(反应温度25°C、反应时间4小时)得到纯碱0.107吨(Na2CO3);纯碱0.107吨(Na2CO3)与硫酸钙0.137吨(Ca2SO4)反应(反应温度25°C、反应时间4小时)产生碳酸钙0.101吨(CaCO3)沉淀物和IOOm3 二次卤水(含有Na2SO4' NaCl等成分);固液分离碳酸钙沉淀物和二次卤水分别得到碳酸钙0.101吨(CaCO3)沉淀物、产品IOOm3 二次卤水澄清液(Na2S04220g/l, NaCl 110g/l)。[0021 ]实施例 5:取 90m3 高硝南水 Na2SO4-NaNO3-H2O 体系(Na2S0493g/l、NaN03443g/l、NaC1200g/l、MgSO4L 30g/l、Ca2SO4L 26 杂质)为原料与石灰 0.103 吨(含 Ca (OH) 270 % )进行连续反应(反应温度30°C、反应时间3.5小时)后除去硫酸镁0.117吨(MgSO4)適水中硫酸钠0.261吨(Na2SO4)与石灰0.192吨(含Ca (OH) 270 %，重量百分比)反应(反应温度30°C、反应时间3.5小时)后得到氢氧化钠0.145吨(NaOH)，产生氢氧化镁0.057吨(Mg (OH) 2)沉淀物和一次卤水90m3 (含有Na2S04、NaN03、Na0H、Ca2S04等成分)；固液分离氢氧化镁(Mg(OH)2)沉淀物和一次卤水；90m3—次卤水澄清液(含有Na2S04、NaNO3、NaOHXa2SO4等成分)连续通入含有二氧化碳0.080吨(CO2)的混和气(含C0213%，体积百分比)进行碳化反应(反应温度30°C、反应时间3.5小时)，90m3 —次卤水中的氢氧化钠0.145吨(NaOH)与二氧化碳0.080吨(CO2)反应(反应温度30°C、反应时间3.5小时)得到纯碱0.192吨(Na2CO3);纯碱0.192吨(Na2CO3)与硫酸钙0.246吨(Ca2804)反应(反应温度30°C、反应时间3.5小时)产生碳酸钙0.181吨(CaCO3)沉淀物和90m3 二次卤水(含有Na2S04、NaN03等成分)；固液分离碳酸钙沉淀物和二次卤水分别得到碳酸钙0.181吨(CaCO3)沉淀物、产品90m3 二次卤水澄清液(Na2S0493g/l、NaN03443g/l、NaC1200g/l)。
【权利要求】
1.ー种硫酸钠含量高的卤水净化工艺，该卤水为Na2SO4-NaNO3-NaCl-H2O体系，体系中含有少量硫酸镁、硫酸钙杂质，其特征在于:它包括以下步骤: (1)卤水中加入石灰进行连续反应后除去硫酸镁，同时卤水中硫酸钠与石灰反应后得到氢氧化钠，产生氢氧化镁沉淀物和一次南水，一次南水含有硫酸钠、硝酸钠、氯化钠、氢氧化纳、硫酸韩成分； (2)固液分离氢氧化镁沉淀物和一次卤水，分别得到氢氧化镁沉淀物和一次卤水澄清液，澄清液中含有硫酸钠、硝酸钠、氯化钠、氢氧化钠、硫酸钙成分； (3)一次卤水澄清液连续通入含有二氧化碳的混和气进行碳化反应，一次卤水中的氢氧化钠与二氧化碳反应得到纯碱，纯碱与硫酸钙反应产生碳酸钙沉淀物和二次卤水，二次卤水含有硫酸钠、硝酸钠、氯化钠成分； (4)固液分离碳酸钙沉淀物和二次卤水，分别得到碳酸钙沉淀物、产品二次卤水澄清液。
2.ー种硫酸钠含量高的卤水净化工艺，该卤水为Na2SO4-NaCl-H2O体系，其含有少量硫酸镁、硫酸钙杂质，其特征在于:它包括以下步骤: (1)卤水中加入石灰进行连续反应后除去硫酸镁，同时卤水中硫酸钠与石灰反应后得到氢氧化钠，产生氢氧化镁沉淀物和一次南水，一次南水含有硫酸钠、硝酸钠、氯化钠、氢氧化纳、硫酸韩成分； (2)固液分离氢氧化镁沉淀物和一次卤水，分别得到氢氧化镁沉淀物和一次卤水澄清液，澄清液中含有硫酸钠、硝酸钠、氯化钠、氢氧化钠、硫酸钙； (3)一次卤水澄清液连续通入含有二氧化碳的混和气进行碳化反应，一次卤水中的氢氧化钠与二氧化碳反应得到纯碱，纯碱与硫酸钙反应产生碳酸钙沉淀物和二次卤水，二次卤水含有硫酸钠、硝酸钠、氯化钠成分； (4)固液分离碳酸钙沉淀物和二次卤水，分别得到碳酸钙沉淀物、产品二次卤水澄清液。
3.ー种硫酸钠含量高的卤水净化工艺，该卤水为Na2SO4-NaNO3-H2O体系，其中含有少量硫酸镁、硫酸钙杂质)连续法卤水净化工艺，其特征在于:它包括以下步骤: (1)卤水中加入石灰进行连续反应后除去硫酸镁，同时卤水中硫酸钠与石灰反应后得到氢氧化钠，产生氢氧化镁沉淀物和一次南水，一次南水含有硫酸钠、硝酸钠、氯化钠、氢氧化纳、硫酸韩成分； (2)固液分离氢氧化镁沉淀物和一次卤水，分别得到氢氧化镁沉淀物和一次卤水澄清液，澄清液中含有硫酸钠、硝酸钠、氯化钠、氢氧化钠、硫酸钙； (3)一次卤水澄清液连续通入含有二氧化碳的混和气进行碳化反应，一次卤水中的氢氧化钠与二氧化碳反应得到纯碱，纯碱与硫酸钙反应产生碳酸钙沉淀物和二次卤水，二次卤水含有硫酸钠、硝酸钠、氯化钠成分； (4)固液分离碳酸钙沉淀物和二次卤水，分别得到碳酸钙沉淀物、产品二次卤水澄清液。
4.根据权利要求1或2或3所述的ー种硫酸钠含量高的卤水净化工艺，其特征在于:所述的二氧化碳混和气为锅炉烟道气或纯碱煅烧炉气。
5.根据权利要求1或2或3所述的ー种硫酸钠含量高的卤水净化工艺，其特征在于:卤水与石灰进行连续反应温度25-60°C、反应时间2-8小时，为连续反应。
6. 根据权利要求1或2或3或5所述的一种硫酸钠含量高的卤水净化工艺其特征在于:一次卤水中的氢氧化钠与二氧化碳反应温度25-60°C、反应时间2-8小时；纯碱与硫酸钙反应温度25-60°C、反应时间2-8小时，为连续反应。
7.根据权利要求1所述的一种硫酸钠含量高的卤水净化工艺，其特征在于水中硫酸钠含量为 Na2S0435-3 20g/l。
8.根据权利要求2或3所述的一种硫酸钠含量高的卤水净化工艺，其特征在于:?水中硫酸钠含量为Na2S0450-340g/l。
9.根据权利要求1或2或3三种体系中，其特征在于:杂质范围硫酸镁含量为MgS040-2.0g/1之间；硫酸钙含量为CaS040-3.0g/1之间。
【文档编号】C01F5/22GK103570041SQ201210277371
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年8月6日 优先权日:2012年8月6日
【发明者】彭赛军, 孙英, 阙勇, 彭志成 申请人:中国中轻国际工程有限公司