科研人員實現硫酸鈉制純鹼及小蘇打的工業化

2021-01-15 中科院之聲

硫酸和鈉鹼在化工冶金行業的大量使用，使工業生產過程產生大量廢硫酸鈉，硫酸鈉大量堆存，難以實現資源化。近日，中國科學院過程工程研究所開發的硫酸鈉短流程製備純鹼聯產硫酸銨新技術，應用在遼寧葫蘆島日處理700立方米硫酸鈉廢水示範線，實現連續穩定運行，使該企業純鹼及硫酸銨實現自給自足，每噸純鹼成本較市場採購價低400元左右，成本降低約22%。 

　　

硫酸鈉制純鹼是緩解副產硫酸鈉堆存壓力的有效途徑，但由於能耗高、硫酸銨雜質含量高等問題，未能實現工業應用。科研人員進行過相關研究工作，但未能取得進展。以硫酸鈉與碳酸氫銨進行複分解反應制碳酸鈉聯產硫酸銨，是一種理想的方法，但無法得到高純度硫酸銨。國外科研人員人員曾採取兩次冷凍-高溫蒸氨的技術路線，可實現流程的穩定，但能耗高、工業化難度大，經過擴試後即停滯不前。 

　　

過程工程所資源環境研究部研究員鄭詩禮課題組的副研究員張洋帶領研究團隊克服硫酸鈉制純鹼的技術難題，並實現工業應用。研究人員基於複雜五元體系相平衡規律，建立硫酸鈉短流程製備純鹼聯產硫酸銨新技術，全過程無低溫冷凍及高溫蒸發過程，工藝流程升級為複分解反應-碳銨循環-硫酸銨結晶-常溫結晶四步，電能及蒸汽等能源消耗較此前降低約20%。 

　　

2018年至2019年，該技術先後在遼寧葫蘆島及四川攀枝花完成工業試驗。2020年9月，在遼寧葫蘆島建成日處理700立方米硫酸鈉廢水（100噸硫酸鈉）示範線，一次開車成功，且實現連續穩定運行。據該企業負責人介紹，該項目可年生產純鹼2.5萬噸（以小蘇打計4萬噸），硫酸銨3萬噸，實現了鈉和硫酸根的自循環，且純鹼純度大於97%，小蘇打純度大於98%；硫酸銨中N含量大於20.5%。運用該技術後，將硫酸銨產值計入成本，每噸純鹼的車間成本低於1400元，與氯化鈉制純鹼成本相當。 

　　

該技術解決了副產硫酸鈉的利用難題，可應用於礦產芒硝制純鹼過程，具有經濟效益和應用前景，推動了綠色化工及循環經濟的發展。過程工程所擁有該技術完全自主智慧財產權，目前已申請相關發明專利。　


硫酸鈉制純鹼項目部分裝置 


來源：中國科學院過程工程研究所


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  • 天然鹼:國內純鹼行業潛在的低成本供給變量
    根據百川盈孚，目前國內純鹼產能3307萬噸，其中25家聯鹼法工廠合計產能1601萬噸，產能佔比48%；12家氨鹼法工廠產能合計1546萬噸，產能佔比47%；2家天然鹼法工廠產能合計160萬噸，產能佔比5%。目前氨鹼法和聯鹼法依然是國內純鹼主流工藝。與氨鹼法、聯鹼法工藝相比，採用天然鹼法生產純鹼具有綠色環保、低能耗、低成本的特點和優勢。
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    / 實驗材料 /小蘇打、檸檬酸、色素、取樣勺、漏鬥、洗潔精、玻璃杯、量杯、水/ 實驗步驟 /1.往瓶子中裝入四分之三的水（約150毫升）、3勺小蘇打、滴入幾滴洗潔精、滴數滴色素並攪拌均勻。2.往量杯中裝入3勺檸檬酸，將檸檬酸迅速倒入杯中（此處使用礦泉水瓶實驗效果更明顯），噴泉源源不斷地湧出。
  • 純鹼現貨基礎研究:純鹼專題系列之一
    來源：曾寧黑色團隊作者： 曾寧黑色團隊 純鹼的定義：純鹼（Soda Ash），又名蘇打、鹼灰、鹼面或洗滌鹼，成分為碳酸鈉，分子式為Na2CO3，分子量105.99。二是化工生產領域，純鹼廣泛用於製造矽酸鈉（俗稱泡花鹼、水玻璃）、碳酸氫鈉（俗稱小蘇打）、氟化鈉、重鉻酸鹽等產品。三是印染冶金領域，純鹼充當紡織物生產過程的軟水劑，或是用作冶煉的助溶劑、選礦的浮選劑以及煉鋼的脫硫劑等。
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