專利名稱：液相法低能耗生產(chǎn)高模數(shù)硅酸鈉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬無機(jī)鹽硅化合物的生產(chǎn)方法，一種硅酸鈉生產(chǎn)方法的改進(jìn)。
國內(nèi)外生產(chǎn)硅酸鈉的方法有固相法(又稱干法)和液相法(又稱濕法)固相法的特點(diǎn)是可根據(jù)需要生產(chǎn)不同模數(shù)的產(chǎn)品，對(duì)原料的適應(yīng)性較廣，可用純堿、芒硝、天然堿、氯化鈉等。但耗能較大，是濕法的2至3倍，液相法是使二氧化硅溶于高溫下的氫氧化鈉溶液，雖然能耗低于干法生產(chǎn)，但只能生產(chǎn)低模數(shù)的硅酸鈉(2.8模數(shù)以下)主要因設(shè)備壓力、溫度實(shí)際因素所限。
中國專利871046229公開了濕法制高模數(shù)硅酸鈉的方法，此法是利用低模數(shù)硅酸鈉與硫酸反應(yīng)生成硅酸膠凍，經(jīng)洗滌干燥后來調(diào)制高模數(shù)硅酸鈉。但工藝流程長且消耗硫酸有大量的硫酸鈉廢水污染環(huán)境，調(diào)模后的硅酸鈉需加熱蒸發(fā)水份，實(shí)際能耗成本比固相法還高，沒有實(shí)用性。
中國專利901002895熱液生產(chǎn)高硅鈉比硅酸鈉溶液的方法，發(fā)明公開了結(jié)晶二氧化硅與氫氧化鈉水溶液反應(yīng)，熱液生產(chǎn)高SiO2對(duì)Na2O摩爾比硅酸鈉溶液的方法，其特征在于1100℃～1700℃其溶點(diǎn)的溫度老化石英作為結(jié)晶二氧化硅，再用它與濃度為10～50％的氫氧化鈉水溶液反應(yīng)，反應(yīng)在150℃～300℃的密閉容器內(nèi)與此溫度相應(yīng)的飽和水蒸氣壓的壓力下進(jìn)行，這種方法使結(jié)晶二氧化硅轉(zhuǎn)化為方石英，同樣消耗大量的熱能，比固相法能耗還要更高，沒有實(shí)用性。
中國專利901002879熱液生產(chǎn)硅酸鈉溶液的方法，公開以石英砂與氫氧化鈉水溶液反應(yīng)形成SiO2對(duì)Na2O摩爾比低于2.9∶1硅酸鈉水溶液，再用此硅酸鈉水溶液為半成品與于1100℃～1700℃老化過的石英反應(yīng)，熱液生產(chǎn)高SiO2對(duì)Na2O摩爾比的硅酸鈉溶液的方法，這種方法雖然比中國專利901002895的方法能耗有所降低，但仍然比液相法能耗高。
本發(fā)明在于提供一種能耗低的液相法，又能生產(chǎn)不同模數(shù)，尤其是高模數(shù)的硅酸鈉新工藝。
本發(fā)明是采用制取方石英熔爐的煙道氣余熱制取蒸氣和加熱導(dǎo)熱油為液相法提供熱能。而降低能耗，熔爐以改性結(jié)晶二氧化硅轉(zhuǎn)化成方石英為主來實(shí)現(xiàn)的。這種熔爐可以用縱火焰爐、馬蹄爐或是雙拱頂爐，將熔爐熔池縮短，熔池容積以所需處理轉(zhuǎn)化的方石英量而定，熔爐尾部和煙道上放置串聯(lián)的余熱鍋爐和導(dǎo)熱油爐。熔滬溶池底為一圓錐形的出料口、是熔池深度的3倍。熔池焙燒液相法分離出未轉(zhuǎn)化的結(jié)晶二氧化硅并加入新的結(jié)晶二氧化硅壓制成型的粒狀物。利用儲(chǔ)存熔融熱與幅射熱相結(jié)合、從而提高熔爐熔池的熱效率，由于熔爐的縮短，相應(yīng)提高了熔爐尾部煙道氣的溫度到1200°～1350℃，使之高溫?zé)煹罋饨?jīng)串聯(lián)的余熱鍋爐能保持穩(wěn)定在1.6MPa以上的壓力。經(jīng)余熱鍋爐交換后煙氣溫度仍在500℃左右，加熱煙道上的導(dǎo)熱油爐，油爐為容積6m3保溫的貯罐，由兩臺(tái)高溫油泵組成，為充分吸收煙道氣的余熱，一臺(tái)高溫油泵連接油爐的進(jìn)油管，出油管進(jìn)行循環(huán)吸收煙道氣余熱。進(jìn)油管和出油管均彎曲成弧形管排(增加受熱面積，其面積可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際而定)，密布于煙道內(nèi)。使導(dǎo)熱油溫度達(dá)320℃以上，以滿足液相法生產(chǎn)的技術(shù)要求，一臺(tái)油泵供反應(yīng)釜供熱用，熔爐以生產(chǎn)轉(zhuǎn)化成方石英為主。以日產(chǎn)240噸硅酸鈉溶液熔爐的熔池為例，寬2米，深0.5米，長2米，熔爐可產(chǎn)方石英40噸，熔爐尾部及煙道廢氣，使余熱鍋爐的氣壓穩(wěn)定在1.6MPa以上，產(chǎn)生的蒸氣供液相法生產(chǎn)，而加熱的導(dǎo)熱油主要用于液相法反應(yīng)釜夾套的供熱。這樣利用熔爐制取方石英的余熱制取蒸氣和加熱導(dǎo)熱油供給液相法的熱能，既降低液相法生產(chǎn)的能耗，又能生產(chǎn)高模數(shù)的硅酸鈉。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，不但降低了液相法的能耗，而且又能生產(chǎn)高模數(shù)的硅酸鈉溶液，由固相法3.2模數(shù)硅酸鈉耗能90公斤/噸，下降到50公斤/噸以下，(均以標(biāo)煤計(jì))解決了濕法不能生產(chǎn)高模數(shù)硅酸鈉的弊病，又節(jié)省了濕法熱能的成本，從而實(shí)現(xiàn)低能耗生產(chǎn)高模數(shù)的硅酸鈉。
實(shí)施例在縱火焰爐的煙道上串聯(lián)安裝蒸發(fā)量2噸/時(shí)，壓力1.6MPa的余熱鍋爐及導(dǎo)熱油爐(30萬卡/時(shí))供給液相法工藝所需的熱能，熔爐長5米，寬4.5米，高3米，有效轉(zhuǎn)化面積4m2，外墻、爐底、爐拱均設(shè)有0.15米厚莫來石保溫磚，墻厚為0.75米，液相法反應(yīng)鍋容積10米34臺(tái)，熔爐以煙煤(Q低＝4200大卡)為燃料，每小時(shí)耗煤700KG，煙氣流量4500-5000m3/H，煙氣進(jìn)余熱鍋爐最高溫度1350℃，最低溫度1200℃，每天可產(chǎn)3.2模數(shù)40度硅酸鈉240噸。
操作步驟首先將結(jié)晶二氧化硅與30％的NaOH在1MPa的飽和蒸氣壓和溫度下制取2.8模數(shù)的硅酸鈉溶液，以此溶液再與方石反應(yīng)制取高模數(shù)硅酸鈉溶液。
權(quán)利要求
1.以焙燒結(jié)晶二氧化硅轉(zhuǎn)化成方石英的余熱同時(shí)制取蒸氣和加熱導(dǎo)熱油供液相法反應(yīng)熱能的工藝和方法生產(chǎn)高模數(shù)硅酸鈉。
2.以焙燒結(jié)晶的二氧化硅轉(zhuǎn)化方石英的余熱制取蒸氣供液相法熱能的工藝和方法生產(chǎn)高模數(shù)硅酸鈉。
3.以焙燒結(jié)晶二氧化硅轉(zhuǎn)化成方石英的余熱加熱導(dǎo)熱油供液相法反應(yīng)的熱能的工藝和方法生產(chǎn)高模數(shù)硅酸鈉。
4.以焙燒結(jié)晶二氧化硅轉(zhuǎn)化成方石英的余熱制取蒸氣和加熱導(dǎo)熱油供液相法的工藝和方法生產(chǎn)不同模數(shù)的硅酸鈉。
全文摘要
本發(fā)明涉及液相法低能耗生產(chǎn)高模數(shù)硅酸鈉的方法。使用熔爐焙燒結(jié)晶二氧化硅轉(zhuǎn)化成方石英的余熱制取蒸汽和加熱導(dǎo)熱油為液相法提供熱能，液相法制取的低模數(shù)硅酸鈉溶液與方石英反應(yīng)制取高模數(shù)硅酸鈉溶液。
文檔編號(hào)C01B33/00GK1590293SQ200410059199
公開日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2001年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月9日
發(fā)明者張振慧 申請(qǐng)人:張振慧