專利名稱：分解氯化銨水溶液的方法和生產碳酸鈉的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種目的在于生產氨的氯化銨水溶液的分解方法。
氨-堿法(也稱蘇爾維法)是當今生產碳酸鈉應用最廣泛的一種工業(yè)方法(TE PANG HOU，蘇打的制造，附氨法的專用參考文獻，1969，Hafner出版公司;Zoran RANT Die Erzeugung Von Soda nach dem Solvay-Verfahren(The production of sodium carbonate by the Solvay process)，1968，F(xiàn)erdinand Enke Verlag，Stuttgart)。在該已知方法中，氨氣被溶解于氯化鈉的水溶液中，產生充氨鹽水后用含二氧化碳的氣體加以處理，以便碳酸氫鈉由此結晶。將產生的碳酸氫鈉懸浮水溶液過濾，為的是將混合物分成固體碳酸氯鈉濾餅和母液。所得母液含有氨衍生物，尤其是氫氧化銨和氯化銨。為了獲得氨，隨后必須將其處理以分解這些衍生物，得到的氨再循環(huán)至工藝過程。母液氯化銨的分解采用石灰乳法通常是有效的。石灰乳是由生石灰制成的，而生石灰是石灰石在石灰窯中煅燒后產生的。煅燒石灰石法所獲得的石灰通常為各種雜質所沾污，這些雜質主要來源于石灰石，用于石灰窯的焦碳以及窯的耐火襯里。二氧化硅是一種石灰石不希望有的雜質。確實發(fā)現(xiàn)了至少其中的一些，以硅酸鈣Cao·SiO2、2CaO·SiO2和3CaO·SiO2形式，與石灰處于結合態(tài)。
由于含過量氫氧化鈣溶液中的硅酸鈣對于氯化銨是非反應性的，所以它們將導致石灰乳利用效率的下降，因而也降低了石灰石的利用效率。
本發(fā)明通過提供一種方法來克服這一缺點，該方法為分解氯化銨而改進含硅酸鈣的石灰乳利用效率。
因此，本發(fā)明有關一種借助于含硅酸二鈣(2CaO·SiO2)的石灰乳分解氯酸銨水溶液的方法;按照本發(fā)明，所述溶液連續(xù)處理，在第一步使用的石灰乳量不足以分解全部氯化銨所必須的化學計量，而在第二步使用剩余的石灰乳。
按照本發(fā)明方法，氯化銨水溶液的來源并不嚴格，通常是上述氨法碳酸氫鈉結晶的母液。
通過用水水合生石灰獲得石灰乳，生石灰是由煅燒含二氧化硅的石灰石產生的，一般二氧化硅大于1%(按重量計)，例如在2-8%之間，二氧化硅是以結合態(tài)硅酸鈣CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·SiO2形式存在的。
按照本發(fā)明，氯化銨水溶液的處理是用石灰乳分兩步連續(xù)進行的。第一步，石灰乳用量不足以全部氯化銨分解所需的精確量。雖然發(fā)明者不希望受理論解釋的束縛，然而他們認為在該方法第一步的持續(xù)過程中，在酸性介質中硅酸二鈣按反應分解，釋放出來的石灰立即與氯化銨反應，按反應分解它。
在第二步，加入剩余的石灰乳為第一步尚未分解的氯化銨分解必需的量。
在本發(fā)明的方法中，第一步石灰乳的不足額要足夠高，以便獲得反應介質足夠的酸度，使硅酸二鈣分解。例如，在方法的第一步，可使用的石灰乳量為分解全部氯化銨所需準確重量的30-70%。測量反應介質的PH，能適當?shù)目刂圃摲ǜ鞑剿檬胰榈南鄳俊?br> 在本發(fā)明方法的一有益實施例中，石灰乳被分成兩種大小級分，一份粗粒級分，一份細粒級分，粗粒級分用于第一步，細粒級分用于第二步。按本發(fā)明該實施例改進石灰乳利用效率甚至更顯著。確實觀察到若一切別的條件相同，石灰乳中的硅酸二鈣強烈傾向聚集在粗粒級分中。在本發(fā)明方法的這一實施例中，粗粒級分相應于被篩目大小最多為125μm(如20-44μm)篩子留住的級分，而細粒級分相應于通過所述篩的級分，用這樣的方式按大小控制其分離是有利的。
本發(fā)明方法適用于分解殘留母液中所含氯化銨，所述母液來自上述氨法碳酸氫鈉的結晶。
因此，本發(fā)明還有關一種碳酸鈉的生產方法，使用該法時，充氨鹽水用含二氧化碳的氣體處理，以便生成碳酸氫鈉的含水懸浮液，經過處理的含水懸浮液分成含于其中的固體碳酸氫鈉和含氯化銨的母液，為了生成碳酸鈉，碳酸氫鈉要經過煅燒，而母液用石灰乳處理以便分解氯化銨;按照本方法，使用含硅酸二鈣的石灰乳，母液分兩個連續(xù)步驟(如上所述)用石灰乳加以處理。
根據下列對附圖
單一數(shù)字的說明，本發(fā)明的特征和細節(jié)更加明顯，表明本發(fā)明方法特定實施例的示意圖適于氨法生產碳酸鈉。
示意圖中用數(shù)字表示的裝置，包括氨吸收室1，緊接著是碳化室2。吸收室1是加入濃氯化鈉水溶液3和氨氣4的柱。充氨鹽水5由室1流出，進入碳化室2。其中，充氨鹽水與含二氧化碳的氣體6上升氣流反向循環(huán)。在室2中，充氨鹽水逐漸被碳酸氫鹽化，碳酸氫鈉含水懸浮液7由此排出，含水的碳酸氫鈉懸浮液輸入過濾器8，以便分離其所含的固體碳酸氫鈉和母液9。收集過濾器上的碳酸氫鈉26輸送到煅燒窯(未標出)，在那里熱分解后得到碳酸鈉。
母液9含氫氧化銨和氯化銨，回收是合理的。為達此目的，將母液送至蒸餾柱10，在柱底加入蒸汽流11。在蒸餾柱10中，氫氧化銨分解得到氨氣12(在柱頂)和氯化銨水溶液13。
為了分解其中所含的氯化銨，水溶液13用石灰乳19處理。所用石灰乳19是通過水合生石灰得到的，生石灰來源于加入含二氧化硅[例如二氧化硅為4%(重量計)]石灰石的石灰窯(未標出)。因此，石灰乳19含反應性的石灰和對氯化銨是非反應性的石灰，存在的非反應性石灰，至少是其部分，以硅酸二鈣(2CaO·SiO2)形式存在。
按照本發(fā)明，石灰乳通入旋液分離器15，在那里石灰乳分級成為粗粒級分20和細粒級分21。分粒的作用在于使硅酸二鈣分布在不等的大小級分20和21之間。大部分的硅酸二鈣集中在粗粒級分20。這一結果根據下面的表是顯而易見的，在所有情況下按其清楚規(guī)定的大小級分在表中列出鈣和硅的量，所述大小級分是通過石灰乳分粒獲得的。
大小級分 鈣重量(g) 硅重量(g) 硅/鈣重量比＞125μm 40.17 8.99 0.22125-44μm 48.01 2.94 0.0644-20μm 49.55 1.72 0.03＜20μm 49.51 1.61 0.03蒸留柱10的下游，裝置包括兩個反應室16和17。反應室16加入來源于柱10的氯化銨水溶液13和石灰乳的粗粒級分20?？刂扑星闆r下的溶液13和石灰乳20的加料速率，采用這樣的方式，即就分解全部隨溶液13通入的氯化銨所必須的量而言，石灰不足額在室16中是存在的。因此，反應室16中的反應介質具有酸性特征，這有利于硅酸二鈣的分解，結果使反應性石灰被釋放出來。因此，溶液13的氯化銨在室16中按所存在的石灰量成比例地分解。含氨的氣體22和含有在室16中尚未分解的氯化銨的水溶液23由室16排出。水溶液23與石灰乳細粒級分21一塊送入反應室17。
在室17中，溶液23的氯化銨被石灰乳21的反應性石灰所分解。含氨的氣體24和無氯化銨的水溶液25由室17排出。水溶液25和由室16和17排放出來的氣流22和24流入蒸餾柱10中。柱10頂部排出的氣體12循環(huán)至氨吸收室1中。
權利要求
1.分解氯化銨水溶液(13)的方法，其中氯化銨與石灰乳反應，其特征在于使用含硅酸二鈣的石灰乳(19)，和所述溶液連續(xù)被處理，在第一步(16)中使用的石灰乳量就分解全部氯化銨所必須的化學計量而言是不足的，在二步(17)中使用剩余的石灰乳(21)。
2.按權利要求1的方法，其特征在于所用石灰乳來源于至少含1%(重量計)二氧化硅的石灰分解。
3.按權利要求2的方法，其特征在于所用石灰乳來源于含有2%和8%(重量計)間二氧化硅的石灰石分解。
4.按權利要求1-3之一的方法，其特征在于石灰乳(19)經分粒(15)成兩種大小級分，它包含粗粒級分(20)和細粒級分(21)，粗粒級分(20)用于第一步(16)而細粒級分(21)用于第二步(17)。
5.按權利要求4的方法，其特征在于控制大小分粒(15)的方法為粗粒級分(20)相應于被至多125μm篩目大小的篩留住的級分，而細粒級分(21)相應于通過該號篩的級分。
6.按權利要求5的方法，其特征在于控制大小分粒(15)的方法為粗粒級分(20)相應于被篩目大小在20和44μm間的篩所留住的級分，而細粒級分(21)相應于通過所述篩的級分。
7.按權利要求4-6之一的方法，其特征在于大小分粒是在于流分離器(15)中完成的。
8.按權利要求1-7之一的方法，其特征在于第一步(16)所用石灰乳(20)的量在分解所有氯化銨所須石灰乳精確重量的30%和70%之間。
9.按權利要求1-8之一的方法，其特征在于完成反應介質pH的測量是為了控制相應用于第一步(16)和第二步(17)石灰乳的量。
10.生產碳酸鈉的方法，其中充氨鹽水(5)用含二氧化碳的氣體(6)處理以便形成碳酸氫鈉含水懸浮液(7)，經過處理的含水懸浮液分成含于其中的固體碳酸氫鈉(26)和含氯化銨的母液(9)，為了生成碳酸鈉，碳酸氫鈉(26)要經煅燒，而母液(9)用石灰乳(19)處理以分解氯化銨，其特征在于母液按權利要求1-9之一的方法用石灰乳處理。
全文摘要
用含硅酸二鈣的石灰乳(19)分解氯化銨水溶液(13)的方法，石灰乳由含硅的石灰石獲得的，其中溶液(13)連續(xù)處理，在第一步(16)使用的石灰乳(20)的量就分解全部氯化銨所必須的化學計量而言是不足的，以及在第二步(17)使用剩余的石灰乳(21)。應用適于氨-堿生產法所產生的氯化銨水溶液(9)的處理方法。
文檔編號C01C1/10GK1061760SQ9111065
公開日1992年6月10日 申請日期1991年10月10日 優(yōu)先權日1990年10月10日
發(fā)明者C·布爾溫, P·德米利 申請人:索爾維公司