专利名称：天然碱电离苛化法制烧碱工艺及设备的制作方法
技术领域：
本发明是一种以天然碱为原料用电离苛化法制取烧碱的工艺方法及其专用设备。
目前工业上生产烧碱的方法有电解法和苛化法二种，食盐电解法已形成大规模工业化生产。苛化法其原料为纯碱溶液加入石灰乳反应而得烧碱，有的从碳酸氢氨与食盐反应生成碳酸氢钠，再与消石灰反应制得烧碱;有的从含氯化钠和硫酸钠大于30%的劣质天然碱溶化加入碳酸氢氨制得纯碱，再与氢氧化钙反应制取烧碱;有的从天然纯碱(含量50%左右)与石灰乳反应制取烧碱。这些苛化法制取烧碱一般属小规模生产，其优点是充分利用天然的矿产资源，但因其反应速度慢，生产周期长，反应不完全，难于发展成大规模工业生产，分析其原因，主要是氢氧化钙在水中的溶解度很小，如温度为25℃时，100克水中只能溶解0.12克，因而反应速度缓慢，为了能大力开发利用天然矿源，使其能发展成大规模工业生产，提高反应速度是其关键所在。
本发明提出了一种用电离苛化法从天然碱制取烧碱的工艺方法，它利用外加电场通入直流电促进反应物解离，从而提高反应速度，大大缩短生产周期，使其发展成大规模工业生产成为现实，并设计了此种电离法的专用设备。
从天然碱用电离苛化法制取烧碱的工艺方法，按如下反应进行反应是可逆的，热效应很小，反应前后体积改变极微，故温度和压力对平衡几乎没有影响。对原料利用率起决定作用的是反应物的浓度。反应是溶解度很小的二种钙盐之间的关系，由溶解度略大的氢氧化钙转化成溶解度更小的碳酸钙。反应物只有溶解后才成离子状态才能反应成生成物，因此提高反应物的解离度，有利于反应进行，反应液中通入直流电电离，是提高解离度最有效的途径，这也是发明的要点。本工艺方法所用原材料为含有50%左右纯碱的天然碱或含有碳酸氢钠的天然碱或从含氯化钠和硫酸钠的天然碱，溶化加入碳酸氢氨制得的纯碱或其他纯碱及碳酸氢钠。另一种原料为石灰，将石灰制成消石灰。其工艺流程如下配料-电离法反应-沉淀-过滤-浓缩-化验-产品。其所用设备有配料槽、塔式电离反应器，浓缩锅，沉清池，过滤机等，其步骤如下配料槽内先注入水，然后加入消石灰制成石灰乳，另一配料槽中先注入水，逐渐将天然碱加入，在不断搅拌下使其溶解，然后将石灰乳和天然碱溶液用泵抽入塔式电离反应器内，在室温下，不断搅拌，在反应器内的正、负电极上通入直流电电离，使反应分子加速解离，促进反应速度加快，使反应迅速完成。电离所用的直流电压为12V～220V，通入的直流电流为10A～100A，根据塔式电离反应器的容积大小，可调整电流的大小，大容积电离反应器可加大电流。为安全起见电压不宜过高，以低电压为好。搅拌电离6小时，取样化验，碳酸钠含量在1%以下，反应完毕，将反应液放入沉淀池沉淀16小时，将沉清液过滤后放入浓缩锅进行浓缩，浓缩至重量浓度为30～40%即为产品-液碱。滤渣用水清洗二次，清洗水返回作配料用。
电离法反应可采用间断式进行，即投料一批，电离反应一批，也可采用连续式进行，将反应液放满反应器后，再边进料边电离边出料，利于大规模工业化生产。
所采用的专用设备-塔式电离反应器，它装有电动搅拌器，温度计，正、负电离栅、正、负电离栅各由一层或二层以上由不锈钢条或丝或其他导电金属制成网状结构，呈半圆形，它与反应器之间用绝缘垫隔离，并将正、负极接头引向器外。并带有一个直流电源箱，该箱由单相变压器和整流电路组成，其直流电压和直流电流均可调节，根据塔式电离反应器的容积大小，选定具体的电压值和直流值。
从天然碱用电离苛化法制取烧碱的工艺方法，可大大缩短生产周期，原来反应液需搅拌反应48小时，反应才能完成，采用本电离法后，在塔式电离反应器内只需搅拌反应6小时就能反应完毕，缩短反应时间8倍以上。电离法反应可提高反应物的浓度，电离法反应不仅反应速度快，而且反应完全，收率提高，由原来85%提高至95%，使苛化法制取烧碱能走向大规模工业化生产成为现实。本法原材料利用率高，可降低成本，降低能耗，并可充分利用天然矿产资源，促进矿源开发。塔式电离反应器结构简单，制作简便，成本低。
图1，为塔式电离反应器的结构2，为电离栅的结构中(1)电离栅(2)绝缘垫(3)正、负电极接头(4)直流电源箱实施例1，在配料槽内注入4吨水，将2吨含有50%纯碱的天然碱逐渐加入配料槽中使其溶解。在另一配料槽中加入1吨水，缓慢加入85%消石灰1吨，制成石灰乳，将上述二种反应液用泵抽入塔式电离反应器内，放满后，接通直流电源箱，在电离栅上加直流电压40V，通入直流电流20A，搅拌电离6小时，反应全部完毕，取样化验碳酸钠含量在1%以下，即可将其放入沉淀池内沉淀16小时，沉清液用帆布或过滤机过滤后，放入浓缩锅内浓缩至重量浓度为30～40%即为产品-液碱。
实施例2，参照图1，塔式电离反应器，由钢板制成圆筒形，装有电动搅拌器，温度计，并装有正、负电离栅，电离栅由不锈钢条制成网状半圆形栅，有二层，二层之间用不锈钢条互相连接，电离栅与反应器壁之间用绝缘垫隔离，栅的正、负极伸向器外与直流电源箱相接。直流电源箱由单相变压器和整流电路组成，整流电路采用桥式整流和一级或二级LC滤波。
权利要求
1.一种从天然碱用电离苛化法制取烧碱的工艺方法，它由碳酸钠或碳酸氢钠与氢氧化钙反应生成氢氧化钠和碳酸钙沉淀，其特征在于碳酸钠与氢氧化钙混合反应液内通入直流电电离，促进反应物解离，加速反应，同时不断搅拌，在室温下，使反应迅速完成。
2.根据权利要求1所述的电离法制取烧碱的工艺方法，其特征在于电离所采用的直流电压为12V～220V，通入直流电流为10A～100A。
3.根据权利要求1所述的电离法制取烧碱的工艺方法，其特征在于电离法反应可间断式进行或连续式进行。
4.一种适于从天然碱用电离苛化制取烧碱的专用设备，它是一个塔式电离反应器，器中装有电动搅拌器，温度计，其特征在于在塔式反应器内，还装有正、负电离栅，并带有一个直流电源箱。
5.根据权利要求4所述的专用设备，其特征在于正、负电离栅由不锈钢条或丝或其他导电金属制成网状结构，正、负极各由一层或二层以上半圆形栅组成，与反应器之间用绝缘垫隔离，正、负极接头引向器外。
6.根据权利要求4所述的专用设备，其特征在于直流电源箱由单相变压器和整流电路组成。
全文摘要
一种由天然碱用电离苛化法制取烧碱的工艺方法。它由纯碱与石灰乳反应生成氢氧化钠及碳酸钙沉淀。此法反应速度缓慢，生产周期长，耗能高。本发明在反应液中通入直流电电离，促进反应物解离，从而加速反应，原反应需48小时，电离法只需6小时，大大缩短生产周期，且反应完全，原材料利用率高，可降低成本，降低能耗。专用设备为塔式电离反应器，其正、负电离栅由不锈钢制成网状结构，呈半圆形，该设备结构简单、制作容易，成本低。
文档编号C01D1/22GK1049831SQ8910575
公开日1991年3月13日 申请日期1989年9月2日 优先权日1989年9月2日
发明者曾智 申请人:曾智