[发明专利]一种生产泡花碱同时回收二氧化硫生产硫酸的工艺方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种生产泡花碱的方法，以及同时回收二氧化硫生产硫酸的方法，属于脱硫方法技术领域。

二、背景技术

纯碱为原料生产泡花碱，污染较轻，但成本高。元明粉为原料生产泡花碱成本低，但污染重。如何做到既降低成本，又减少污染，同时回收有用的资源。

泡花碱(又名水玻璃)是一种用途很广的化工产品，广泛应用于建筑、铸造、电力、耐火材料、洗涤剂、硅胶、粘合剂等许多方面，其分子式一般可写为Na₂O·nSiO₂。泡花碱生产工艺可分为干法和湿法两种，湿法生产工艺为石英砂、氢氧化钠→经蒸汽溶化→液体泡花碱，由于湿法生产的泡花碱品质差、模数低，故工业上很少采用。干法生产工艺是用石英砂(SiO₂)、纯碱(Na₂CO₃)或元明粉(Na₂SO₄)按一定比例混合后进入泡花碱煅烧炉中经高温共熔而成。通常所使用的是干法生产的固体泡花碱，再经蒸汽加热溶解转变成所需规格的液体泡花碱。传统的泡花碱煅烧炉均采用直接燃煤或燃油的方式进行加热，但直接燃煤炉温较低影响产量且产品中杂质较多，而直接燃油虽然解决了炉温和杂质问题，却由于成本太高，经济上承担不起。

泡花碱的生产，若以石英砂、纯碱为原料，虽然对大气污染轻，但高昂的生产成本使企业难以承受。但若以石英砂、元明粉为原料，虽然降低了生产成本，增加了企业利润，其代价却是使环境受到了污染。如何做到既降低企业的生产成本，又不污染环境，实现“双赢”，这就是本文探讨的中心问题。

目前泡花碱生产的现状情况：

目前大多数泡花碱生产企业均采用原煤制成煤气后入炉燃烧的工艺，其优点一是成本低；二是炉温高，可以做到连续出料，产量大；三是运行稳定；四是产品质量好。

其生产工艺过程如图2所示。

纯碱(碳酸钠)为原料：

化学反应式为：Na2CO3+nSiO2→Na2O·nSiO3+CO2↑

石英砂、纯碱→混合→煅烧→水淬→固体泡花碱→经蒸汽溶化→液体泡花碱

无水硫酸钠(元明粉)为原料：

Na₂SO₄+C+nSiO₂→Na₂O·nSiO₂+1/2CO₂↑+SO₂↑

石英砂、无水硫酸钠(元明粉)、煤粉→混合→煅烧→水淬→固体泡花碱→经蒸汽溶化→液体泡花碱

元明粉生产泡花碱过程中对环境的污染和资源的浪费：早期的泡花碱生产，大多是采用石英砂和纯碱为原料，但由于纯碱的生产工艺复杂，价格较高，而我国元明粉资源丰富且价格远低于纯碱，故逐渐用元明粉来代替纯碱，以降低生产成本。二者的生产过程和生产工艺基本相同，但在化学反应方面，用硫酸钠为原料每个氧化钠要多消耗1个碳，多产生一个二氧化硫。随着社会经济的发展，环境保护工作的进一步深入，对二氧化硫的排放要求也越来越严，传统的以元明粉为原料的生产工艺由于生产过程中排出大量的二氧化硫，从而加重了酸雨的形成，造成了环境污染。

为了加强对二氧化硫污染的控制，1998年1月12日，国务院发布了《国务院关于酸雨控制区和二氧化硫污染控制区有关问题的批复》，首次在全国范围内划出了酸雨控制区和二氧化硫控制区并提出了具体控制要求。2006年，又提出了“节能减排”的口号并要求各省、市提出具体的减排计划和方案。而以元明粉为原料生产泡花碱的传统生产工艺，由于二氧化硫排放量大，自然成为首要的减排对象。许多地区已经明文禁止使用元明粉为原料生产泡花碱，这将导致泡花碱的生产成本大幅度增加。

二氧化硫是由于人类活动而产生的一种大气污染物，是使大气受到污染的元凶之一。但同时二氧化硫也是一种重要的化工原料，是应用最广泛的无机酸之一的硫酸的生产原料。可见，同样是二氧化硫，若排向大气，则是一种有害的污染物；但若回收利用，则是一种重要的资源。然而，人类活动产生的各类废气中的二氧化硫，绝大多数都没有得到回收利用而直接排向了大气，造成了环境污染。

以通常用途较广泛的3.2模数(模数＝SiO₂与Na₂O的分子比，模数越低S2O的排放量越大)的泡花碱生产计算，其生产过程中的原料配比是1.35吨石英砂/1吨元明粉，在泡花碱煅烧炉中经高温熔融后，生产出1.9吨3.2模数的泡花碱，同时排出0.45吨二氧化硫。元明粉分解反应方程式为：