[发明专利]一种利用硫酸钠制备碳酸钠联产硫酸铵的方法

说明书

本发明提供一种利用硫酸钠制备碳酸钠联产硫酸铵的方法，包括以下步骤：（1）混合硫酸钠、碳酸氢铵回收液、碳酸氢铵固体或氨气与二氧化碳的混合气，经复分解反应得到碳酸氢钠和复分解母液；所得碳酸氢钠经煅烧制得碳酸钠；（2）将复分解母液经过纳滤膜分离，得到碳酸氢铵回收液和硫酸盐浓缩液；（3）混合复盐、蒸发母液和硫酸盐浓缩液，经升温结晶得到硫酸钠和复盐洗液；（4）将复盐洗液进行冷却结晶得到复盐和富硫酸铵溶液；（5）将富硫酸铵溶液进行蒸发结晶得到硫酸铵和蒸发母液。本发明提供的方法缓解了硫酸钠过剩问题，实现了硫酸钠的高值化利用，同时降低了能耗，简化了工艺流程，兼顾了环保性和经济性。

技术领域

本发明属于制碱技术领域，涉及一种利用硫酸钠制备碳酸钠的方法，尤其涉及一种利用硫酸钠制备碳酸钠联产硫酸铵的方法。

背景技术

硫酸钠是一种基础化工原料，主要应用于合成洗涤剂、生产硫化钠、纺织印染和玻璃制造。根据国家统计局公布的数据，2019年国内芒硝（十水硫酸钠）查明资源储量为1190.6亿吨，高居世界首位。以矿产芒硝为原料生产的硫酸钠纯度高、成本低。硫酸钠的另一种来源方式是以副产品形式产生于各种化工生产过程，比如酸碱中和、钠化提钒、有色金属冶炼和碳酸锂制备等。我国每年产生的硫酸钠副产品预计超过1000万吨，而且多数因含有有机物、氯和重金属离子只能置于堆场堆存或者付出高昂的处理费用进行无害化处理。我国硫酸钠资源丰富，但是由于自身的局限性，硫酸钠仅能少量应用于部分行业，绝大部分硫酸钠难以被市场消纳，造成资源的极大浪费。如能将硫酸钠转化为碳酸钠和硫酸铵等大宗化工原料，将能极大地缓解硫酸钠过剩问题，实现硫酸钠的高值化利用，在避免环境污染的同时，又为企业带来了经济性。

CN110563007A公开了一种利用氧化钙及二氧化碳将硫酸钠转化为碳酸氢钠的方法，所述方法以硫酸钠和氧化钙为原料，在球磨和液相反应过程中通入足量的二氧化碳，生成石膏和碳酸氢钠，石膏难溶于水，以固体形式析出。由于这种方法需要通入过量的二氧化碳，会产生二氧化碳废气，石膏中也会存在少量的碳酸钙，降低石膏的品质，而且碳酸氢钠溶解度非常低，在整个体系中需要引入过量的水，增加钙的残留，碳酸氢钠后续用于脱硫极易造成反应器结疤严重的现象。

CN112850747A公开了一种以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的方法及装置，所述方法在电场内的电渗析单元中设置多个阴阳离子交换膜，将钠离子、硫酸根离子、铵根离子和碳酸氢根离子重新组合，形成硫酸铵溶液和碳酸氢钠溶液，但是这种方法和装置对原料要求严格，如果原料中含有氯离子、金属离子或有机物，不仅会给产品质量带来不利影响，而且还会对设备造成损坏。此外，由于电渗析设备的结构复杂性，操控比较繁琐，后期设备维护和更换成本高。

由此可见，如何提供一种利用硫酸钠制备碳酸钠联产硫酸铵的方法，缓解硫酸钠过剩问题，实现硫酸钠的高值化利用，同时降低能耗，简化工艺流程，兼顾环保性和经济性，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用硫酸钠制备碳酸钠联产硫酸铵的方法，所述方法通过复分解反应制备碳酸氢钠，经煅烧制得碳酸钠产品，采用膜分离技术回收碳酸氢铵，省去了蒸氨过程，降低了能耗，简化了工艺流程，实现了硫酸钠的高值化利用，且无废气和废液产生，兼顾了环保性和经济性。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种利用硫酸钠制备碳酸钠联产硫酸铵的方法，所述方法包括以下步骤：

（1）混合硫酸钠、碳酸氢铵回收液、碳酸氢铵固体或氨气与二氧化碳的混合气，在20-50℃下进行复分解反应，固液分离后得到碳酸氢钠和复分解母液；所得碳酸氢钠经煅烧制得碳酸钠；

（2）将步骤（1）所得复分解母液经过纳滤膜分离，得到碳酸氢铵回收液和硫酸盐浓缩液；所得碳酸氢铵回收液回用于步骤（1）；

（3）混合复盐、蒸发母液和步骤（2）所得硫酸盐浓缩液，进行升温结晶，固液分离后得到硫酸钠和复盐洗液；所得硫酸钠回用于步骤（1）；