[发明专利]一种气相流态化还原硫酸钠的硫化钠生产系统及其工艺

说明书

本发明涉及硫化钠工业生产技术领域，提供一种气相流态化还原硫酸钠制硫化钠的生产系统及其工艺，生产系统由硫酸钠流态化升温、还原气升温、硫酸钠流态化还原反应、产品余热回收及冷却，产品包装五个单元组成；工艺方法步骤为：（1）硫酸钠和催化剂与过热蒸汽在脱氧加热器内混合、加热、脱氧并分离；（2）固相原料逐级加热后送入流化床反应器；（3）还原气逐级加热后送入流化床反应器；（4）还原气与硫酸钠在流化床反应器内反应；（5）回收固体产品余热及电磁除铁后包装。本发明实现固相全程流态化连续生产，充分利用产物热量加热原料，无浸取和蒸发浓缩工段，无废气、碱渣和废水排放，整体能耗低，产品为高纯无水硫化钠。

技术领域

本发明涉及由硫酸钠生产硫化钠的生产制备领域，具体涉及一种气相流态化还原硫酸钠的硫化钠生产系统及工艺。

背景技术

目前，碳还原法生产硫化钠是将硫酸钠和煤炭置入高温转炉内煅烧还原，反应结束后将固体产物倒出冷却，产物冷却后用稀碱液热化溶解和静置，将上层清液排出后进行蒸发浓缩，最终得到含量为60%的片状工业硫化钠制品。其化学方程式包含如下反应：

Na₂SO₄+2C=Na₂S+2CO₂

Na₂SO₄+4C=Na₂S+4CO

Na₂SO₄+4CO=Na₂S+4CO₂

Na₂SO₄+4H₂=Na₂S+4H₂O

工业上该生产工艺采用转炉操作，不能连续稳态化生产，间歇操作繁琐且效率低，整体能耗高，成本高；反应产物需浸取和蒸发提纯，操作流程长，产品含结晶水；生产过程会产生大量固体碱渣，并排放出大量有害硫化氢气体。

中国专利CN112010266A、CN110589775A、CN110589775B、CN 112028031A、CN107619025A均提出气体还原法制备硫化钠的方法。其化学方程式包含如下反应：

Na₂SO₄+4H₂=Na₂S+4H₂O

Na₂SO₄+4CO=Na₂S+4CO₂

Na₂SO₄+CH₄=Na₂S+CO₂+2H₂O

这些方法需要首先将硫酸钠加热至熔融状态，然后通入还原性气体，生产需要间歇性倒炉操作，需要在出入料前后进行冷却降温，氮气置换，退料清扫，才能重新上料开始新的生产，虽然固废排放大幅改善，但整体生产过程变化不大，仍然存在间歇法操作的所有弊端，诸如操作步频繁，产量效率低，能耗高等问题。

发明内容

为解决现有硫化钠生产技术中存在的间歇性生产效率低、碱渣固废排放多、废气排放大、系统整体能耗高、工人劳动强度大的种种问题，本发明提供了一种气相流态化还原硫酸钠的硫化钠生产系统及其工艺，同时也为化工冶金行业副产硫酸钠的资源化利用开辟了新工艺。

一种气相流态化还原硫酸钠的硫化钠生产系统及其工艺的技术方案为：