序使用。
NaHSO3+NaOH=Na2SO3+H2O NaHSO3+Na2CO3=Na2SO3+H2O+ CO2
在中和操作过程要点:由于碳酸氢钠的溶解度低,为防止碳酸氢钠析出导致堵塞设备管道,只能使中和作业在酸性介质中经行,即纯碱溶液缓慢加入亚硫酸氢钠(45~47%)溶液中,同时为防止CO2使溶液起泡,溶碱槽设强搅拌以充分驱除溶液中的CO2。原料溶液的浓度应使制得的亚硫酸钠溶液于38~40℃时接近饱和。考虑到中和反应虽然放出大量的热量,但水合肼碱渣温度约0℃,故溶液的温度可以通过加水合肼的碱渣调节。
碱吸收液成分见表1。
表1 碱吸收液成分表
种类
Na2SO3 Na2SO4 NaCl Fe3+
游离碱(以Na2CO3计)
重金属(以Pb2- 计)
含量/(g/L)
239 157 20 0.4 34 0.28
② 吸收工序:碱液加入碳酸钠量的5/10000对苯二胺做阻氧化剂,加入苛性碱使苛性碱为碳酸钠量的5%以沉降铁离子和重金属离子,配成的碱液用泵送入吸收塔循环槽中。在吸收塔复喷复挡尾气与亚硫酸钠-亚硫酸氢钠接触,脱硫后放空。吸收液循环吸收至pH5.3-5.6相对密度1.24的高浓度亚硫酸氢钠溶液送入中和槽,用碳酸钠溶液尽心中和至pH6.5-7.0,以0.4MPa蒸汽间接加热至沸腾,搅拌排尽CO2,加入少量相对密度1.12的硫化钠溶液除尽铁和重金属离子,再加入少量活性炭脱色。最后加入苛性钠调节pH=12,使NaHSO3全部转化成Na2SO3经过滤除尽杂质、制得含量为21%亚硫酸清夜送
蒸发工序。
Fe+3+3OH-3→Fe(OH)3↓
③ 结晶蒸发工序:在蒸浓器中加热亚硫酸钠溶液至95~100℃,期间亚硫酸钠的溶解度下降,析出无水亚硫酸钠。当溶液pH值=12时,有苛性钠存在,由于同离子效应,亚硫酸钠溶解度进一步下降,举例,100℃时亚硫酸钠的溶解度为21.2%,加入3%苛性钠则亚硫酸钠溶解度下降到15%,故调整pH值可以达到提高结晶产率的目的。(由于Na2SO3的溶解度比NaHSO3低,Na2SO3在结晶过程中,不会析出NaHSO3。)
物料结晶可以分为间歇结晶和连续结晶两种类型。我公司一直采用的间歇式的结晶釜,有资料[4]介绍用连续性结晶,产量可以达到8-12t/d。
根据目前我公司硫酸生产规模为16万t/a,尾气(冶炼尾气)排放量为7万Nm3/h,尾气浓度按0.5%计,最终排放大气的浓度为0.014%,气体温度为80℃,设反应转化率为100%时
n = VP/(RT) = 7*1.02/8.206*10-2(273+80)=2464.8kmol/h 2464.8*(32*0.06+64*0.005+0.935*28)=24648*28.42=70050kg/h 70050*(0.5%-0.4/1.29/1000)=328.5kg/h 可以生成亚硫酸钠:328.5*126/64=646 kg /h
由于产量比较少,考虑到间歇生产投资少、灵活性强的特点故无需采用连续法生产。
④ 离心干燥工序:将结晶物料加入离心机进行离心脱水,甩干物料经过200~250℃气流干燥后作为成品包装。离心母液用于化碱配制或打入结晶蒸发器结晶。
四、产品检测
亚硫酸钠产品检测分析结果见表2。
表2 亚硫酸钠产品成分分析
种类 Na2SO3 Na2SO4 NaCl Fe3+
重金属(以Pb2- 计)
水不溶物 砷(As)
游离碱(以Na2CO3计)
含量/g 96.2 0.20 0.11 未检出 未检出 未检出 未检出 0.04
五、成本估算
亚硫酸钠产品生产成本估算见表3。
表3 亚硫酸钠成本估算表
序号 1 2 3 4 5 6 7
名称 十水碳酸钠
SO2 烧碱 蒸汽 动力电 包装 其它 合计
消耗定额 单价
t/t (元)
含量≥33% 吨 3.5 400 尾气 / / / 30% Kg 30 2220 ≥0.4MPa 吨 4.5 135 380v KW.h 100 0.63 25Kg 只 40 3 生产用水、环保费用、阻氧剂等 规格
单位
成本 1400
0 66.6 607.5 63 120 19.9 2277
六、结论
采用水合肼副产盐渣吸收硫酸尾气制纯碱,二氧化硫的回收率可以达
到98%以上,尾气实现达标排放。投资省见效快,为降低硫酸生产的成本提供了一个很好的参考。该工艺既能降低硫酸尾气处理的成本同时拓宽了水合肼碱渣的处理途径,一举两得。
参考文献:
[1]{苏联}M.E.波任,无机盐工艺学[M],中国工业出版社,北京,290~307,1960 [2]汤桂华,赵增,泰郑冲,化肥工业丛书--硫酸[M],化学工业出版社,北京,(1999)331~347 [3]刘存宝,用亚硫酸钠脱除烟气中二氧化硫的工艺方法及设备[P],中国专利:CN101444699 A,2011-04-13
[4]陈建,环境保护和循环经济,辽宁沈阳,辽宁省环境科学研究院;辽宁省环境科学学会,
*〔作者简介〕彭祥燕(1982-),男,湖南桑植人,工程师,2003年毕业于湖南科技大学,
现任中盐湖南株洲化工集团有限公司技术发展部副部长。
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