硫酸钠制纯碱的系统的制作方法

本技术涉及制碱及副产品与固废资源转化，特别是涉及一种硫酸钠制纯碱的系统。

背景技术：

1、芒硝，其主要成分是na2so4·xh2o。其中na2so4含量在98％以上的俗称为“元明粉”，低于95％的叫95硝、85硝和土硝。芒硝是一种基础化工原料，广泛应用于医药、建材、纺织等工业生产的各个领域。除天然芒硝外，在化工、采矿、冶炼、水处理等工业生产过程中都会有芒硝作为副产品产生。这些副产芒硝多含有有机物、重金属等杂质，导致工业生产中所产生的副产芒硝多数处于积存状态，甚至被认定一般固废或危废。加之芒硝的市场价格较低，附加值亦较低，因此如何对芒硝进行资源转化使其成为高附加值产品是芒硝深加工与芒硝废盐资源化行业所面临的一个重大课题。

2、目前，芒硝资源转化主要分为两种途径，分别是芒硝制硫化钠和芒硝制纯碱。硫化钠的市场消耗量小于纯碱，且硫化钠的生产过程复杂，其本身也具有毒性，往往需要更多的运输和维护成本，导致一些厂家的利润低下。因此，芒硝制纯碱已经日趋成为芒硝资源转化的主要途径。

3、目前文献中推荐较多的芒硝制纯碱为利用碳酸氢钠、硫酸铵、碳酸氢铵、硫酸钠四种物质溶解度的巨大差异，使用碳酸氢铵与硫酸钠为原料，通过复分解反应，使之生成碳酸氢钠固体沉淀和含有未反应的碳酸氢铵、硫酸钠与生成的硫酸铵的反应母液。然而本申请发明人发现，原料中的碳酸氢铵价格昂贵，导致生产的成本增加；此外，在反应中硫酸钠过量投加，并从母液中提取未反应的硫酸钠进行循环利用。且由于硫酸钠与硫酸铵能够形成na2so4·(nh4)2so4·4h2o复盐，导致所得反应母液需要进行“加酸调节ph值+蒸发结晶析出硫酸钠+冷冻结晶析出复盐+蒸发结晶析出硫酸铵”处理，所产生的硫酸钠返回复分解反应单元，所产生的复盐返回上一级蒸发结晶单元，整个过程能耗较高。碳酸氢铵价格高与母液处理过程复杂且能耗高制约着这一工艺的推广。因此，开发出一条流程简单、成本低廉、能耗低的芒硝制纯碱工艺路线已成为这一行业急需解决的问题。

技术实现思路

1、根据本实用新型的一个实施方式，其目的在于提供一种新的硫酸钠制纯碱的系统。该系统结构简单，可操作性强，采用该系统可以解决采用碳酸氢铵与硫酸钠为原料制备碳酸钠的工艺存在的工艺复杂、能耗高等问题，具有良好的市场效益。上述目的可以是通过以下技术方案的实施方式实现：

2、根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供的一种硫酸钠制纯碱的系统，包括：通过管道和泵依次相连的氨水存储装置，配料装置、碳化反应釜、离心设备、中和罐和蒸发结晶系统，以及与所述离心设备相连的煅烧系统，其中，

3、所述氨水存储装置，与蒸发结晶系统的蒸发冷凝水出口相连，具有氨水原料加入口和去离子水加入口，用于采用蒸发结晶排出的蒸发冷凝水或和外加去离子水配置得到浓度为5％～25％的氨水；

4、所述配料装置，用于采用送入其内的氨水和外排母液，以及外加的固体硫酸钠，配制得到硫酸钠铵盐水且使硫酸钠铵盐水中钠与氮的摩尔比为0.003:1～1.4:1；

5、所述碳化反应釜，用于通入二氧化碳并使二氧化碳与送入其内的硫酸钠铵盐水进行碳化反应，得到晶浆；

6、所述离心设备，用于对送入其内的晶浆进行离心处理，得到碳酸氢钠湿盐和滤液；

7、所述中和罐，用于对送入其内的滤液进行中和；

8、所述蒸发结晶系统，用于对送入其内的中和后物料进行蒸发结晶，具有用于产出硫酸铵产品的产品出口和用于排出外排母液的外排母液出口，且所述外排母液出口通过管道和泵与所述配料装置相连，用于将所述外排母液送入所述配料装置中；

9、所述煅烧系统与所述离心设备的湿盐出口相连，用于对离心处理得到的碳酸氢钠湿盐进行煅烧，得到纯碱。

10、可选地，所述蒸发结晶系统为低温多效蒸发器，且效数为1～3效。

11、可选地，所述蒸发结晶系统为mvr蒸发器。

12、可选地，所述碳化反应釜中具有压力控制件，且所述压力控制件用于控制碳化反应釜内压力为0.1mpa～0.6mpa。

13、可选地，所述离心设备具有洗涤液加入口，用于加入水或碳酸氢钠饱和溶液。

14、可选地，所述中和罐中具有硫酸加入口，用于加入硫酸将其内滤液的ph值调至4～7。

15、可选地，所述蒸发结晶系统具有温度控制器，所述温度控制器用于将蒸发结晶系统的操作温度控制为60℃～100℃。

16、有益效果：根据本实用新型的一个实施方式，通过先在配料装置中将氨水和外排母液及外加固体硫酸钠配制得到特定的硫酸钠铵盐水，然后在碳化反应釜中通入二氧化碳碳化反应得到晶浆，使离心设备所获得的离心母液在进入蒸发结晶系统之前就处于硫酸铵的结晶区间，该晶浆再经离心设备离心，中和罐中和后，最后通过蒸发结晶系统能够直接大量蒸发结晶；从而避免了采用“先蒸发结晶产生硫酸钠+再冷冻结晶产生复盐+最后再蒸发结晶产生硫酸铵”这种高能耗的母液处理方式，同时能够得到高纯度的硫酸铵。此外，采用该系统制备纯碱是使用氨水、二氧化碳为原料，代替了碳酸氢氨，降低了原料成本。本实用新型该系统具有结构简单，可操作性强，使用流程简单，能耗低的优点，具有良好的市场效益。

技术特征：

1.一种硫酸钠制纯碱的系统，其特征在于，包括：通过管道和泵依次相连的氨水存储装置，配料装置、碳化反应釜、离心设备、中和罐和蒸发结晶系统，以及与所述离心设备相连的煅烧系统，其中，

2.根据权利要求1所述的硫酸钠制纯碱的系统，其特征在于，所述蒸发结晶系统为低温多效蒸发器，且效数为1～3效。

3.根据权利要求1所述的硫酸钠制纯碱的系统，其特征在于，所述蒸发结晶系统为mvr蒸发器。

4.根据权利要求2所述的硫酸钠制纯碱的系统，其特征在于，所述碳化反应釜中具有压力控制件，且所述压力控制件用于控制碳化反应釜内压力为0.1mpa～0.6mpa。

5.根据权利要求2所述的硫酸钠制纯碱的系统，其特征在于，所述离心设备具有洗涤液加入口，用于加入水或碳酸氢钠饱和溶液。

6.根据权利要求2所述的硫酸钠制纯碱的系统，其特征在于，所述中和罐中具有硫酸加入口，用于加入硫酸将其内滤液的ph值调至4～7。

7.根据权利要求2所述的硫酸钠制纯碱的系统，其特征在于，所述蒸发结晶系统具有温度控制器，所述温度控制器用于将蒸发结晶系统的操作温度控制为60℃～100℃。

技术总结
本技术属于制碱及副产品与固废资源利用系统技术领域，公开了一种硫酸钠制纯碱的系统。包括：通过管道和泵依次相连的氨水存储装置，配料装置、碳化反应釜、离心设备、中和罐和蒸发结晶系统，以及与所述离心设备相连的煅烧系统。该系统结构简单，且通过采用该系统先在配料装置中将氨水和外排母液及外加固体硫酸钠配制得到特定的硫酸钠铵盐水，然后在碳化反应釜中通入二氧化碳碳化反应得到晶浆，使得离心设备所获得的离心母液在进入蒸发结晶系统之前就处于硫酸铵的结晶区间，再经离心，中和及蒸发结晶，可使硫酸铵能够直接大量蒸发结晶，可降低能耗，操作方便，流程简单，具有良好的市场效益。

技术研发人员：张旭,于淼,陈宋璇,孙文亮
受保护的技术使用者：中国恩菲工程技术有限公司
技术研发日：20221208
技术公布日：2024/1/11