[发明专利]一种无废液排放氨循环制取纯碱的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机化工技术领域，特别涉及利用氯化铵和碳酸钙反应得到二氧化碳和氨气的工艺，具体地说是以氯化铵和碳酸钙为原料，经过加热分解，得到氯化钙、二氧化碳和氨气。二氧化碳和氨气经过冷却、盐水吸收反应、分离、煅烧及析铵等工序制得纯碱和氯化铵，氯化铵回头使用；固体经过加工得到氯化钙的方法。整个过程无废液排放。

背景技术

目前国内外工业上生产纯碱的方法主要有联碱法，氨碱法和天然碱法。联碱法该工艺由我国化学家侯德榜发明，以工业盐为主要原料生产制得，副产品为氯化铵，可作为化肥生产的原料或直接农用，我国近50%的厂家使用该工艺；氨碱法又称“索尔维法”，该工艺由比利时人索尔维以工业盐、氨水、二氧化碳为原料制得，副产品为氯化钙，我国约44%的厂家使用此工艺；天然碱法是一种蒸发盐矿物，为水合碳酸钠，杂质较多，经过适当加工制成纯碱。

在联碱生产过程中，有大量的副产物氯化铵生成。目前，氯化铵主要作为农作物的氮肥肥料被广泛应用，小部分应用于电池、电镀等工业领域。自1964年联合制碱第一套工业化装置成功开车后，联合制碱在中国得到飞速发展，生产能力和技术水平处于世界领先水平，在我国联合制碱法的产量约占纯碱产量的50%，我国纯碱工业“十二五”规划纯碱总产量控制在3000万吨，届时氯化铵产量将达到甚至超过1500万吨，供大于求。因此，氯化铵的出路问题将是制约纯碱行业发展的重要瓶颈问题之一。关于氯化铵再利用的方法仍处于研究阶段，主要有联碱法副产的氯化铵与甲醇反应生产氯甲烷和氨的研究，分解氯化铵得到盐酸和氨的研究等。

我国部分企业采用氨碱法。据统计，氨碱法每生产1吨纯碱要排放10立方米废液废渣，排放的废渣每年吞噬大量土地，形成的'白海'变为不毛之地，废液又污染了江河湖海，并使港湾淤塞。这种排污方式不仅浪费了资源又污染了环境，成为世界性难题。已公开中国专利CN1112088A循环法生产纯碱的工艺,在制气过程中由NH₄Cl和CaCO₃在95—105℃时,发生复分解反应得到NH₃、CaCl₂、CO₂和H₂O。该反应时间约为100分钟(通过实验100分钟反应率小于20%),这使得该方法实现工业化生产变得非常困难。

为解决氨碱法纯碱生产的废渣废液污染问题，综合利用资源，降低纯碱生产的消耗定额，河北工业大学海水利用中心经过多年研究，研制出一种制碱新工艺。新工艺的特点是在氨碱法纯碱生产工艺与联碱法相结合，将氨碱法的母液蒸氨改为固体析氨并制取二氧化碳，固体回收氯化钙，实现了无废液排放。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用氯化铵、氯化钠和碳酸钙制取纯碱的方法。首先将NH₄Cl结晶及粒径≤0.20毫米的石灰石（CaCO₃），按NH₄Cl和CaCO₃摩尔比2∶1.01—1.8从回转窑的加料口加入到回转窑中，在预热段与窑气充分换热预热到150℃，此时少量的未反应的NH₄Cl冷却结晶到石灰石粉中，物料在预热段停留时间是8--15分钟；随后物料进入回转窑的加热反应段，反应初始温度为150℃终止温度为350℃，此段发生NH₄Cl在≥337.8℃完全分解,得到NH₃气和HCl气;HCl气在和CaCO₃反应,得到CO₂和H₂O的混合气体和CaCl₂。反应过程：NH₄Cl=HCl+NH₃HCl+CaCO₃=CaCl₂+CO₂+H₂O；固体物料反应段停留时间是20--40分钟；窑气出口得到的是NH₃和CO₂的混合气体，该气体经过除尘、水洗，送到制碱工序与NaCl反应制得纯碱、析铵母液和氯化铵,析铵母液和氯化铵回头使用；回转窑底部排出的是固体物料（主要成份是无水氯化钙），其可以作为干燥剂直接使用，也可以用作融雪剂或配制压井液，这种方法得到的无水氯化钙加工成本很低，其氯化钙生产过程无蒸汽消耗,且工艺设备简单。该方法还减少了制碱母液蒸氨过程节约了大量蒸汽。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：

一种无废液排放氨循环制取纯碱的方法，包括以下步骤：