阅读说明：本技术 从氨碱法生产碳酸钠和碳酸氢钠得到的蒸馏废料中获取氯化钙和氯化钠的方法 (Method for obtaining calcium chloride and sodium chloride from distillation waste obtained in production of sodium carbonate and sodium bicarbonate by ammonia-soda process ) 是由 赛兰·伊斯梅尔 阿娜古丽·阿里 埃米尔·阿德南 拉提夫·喀亚汗·*** 麻颉多维·艾丽莎 于 2020-03-04 设计创作，主要内容包括：一种从氨碱法生产碳酸钠和碳酸氢钠得到的蒸馏废料中获取氯化钙和氯化钠的回收方法。如果苏打厂附近有平坦适宜的田地或者盐湖,则可以利用这些田地和盐湖作为本发明生产池,将稀溶液蒸发至特定浓度,根据浓度差,先结晶出氯化钠,然后结晶出氯化钙,随后将池中的固体氯化钙和氯化钠通过汽提机运输到产品储存区,获得的产品可以销售一年。通过这种方法,产品一年生产一次,年内即可实现库存和销售。(A recovery method for obtaining calcium chloride and sodium chloride from distillation waste obtained in the production of sodium carbonate and sodium bicarbonate by an ammonia-soda process. If there are flat suitable fields or salt lakes in the vicinity of the soda plant, these fields and salt lakes can be used as production ponds according to the present invention, the dilute solution is evaporated to a specific concentration, sodium chloride is crystallized out first and then calcium chloride is crystallized out according to the concentration difference, and then the solid calcium chloride and sodium chloride in the pond are transported to a product storage area through a stripper, and the obtained product can be sold for one year. By the method, the product is produced once a year, and can be stored and sold within a year.)

从氨碱法生产碳酸钠和碳酸氢钠得到的蒸馏废料中获取氯化 钙和氯化钠的方法

技术领域

本发明涉及从氨碱法(Solvay process)生产碳酸钠和碳酸氢钠得到的蒸馏废料中获取氯化钙和氯化钠。

背景技术

氨碱法的主要原料是盐、石灰石和无烟煤(硬煤)，氨作为这个过程的催化剂。最合适的石灰石(96－97％CaCO₃(碳酸钙))是坚硬的石灰石，并且该石灰石含有少量的二氧化硅和杂质，并将其制成合适尺寸的颗粒。无烟煤的用处是，通过燃烧石灰石获得CaO(氧化钙)，并且可以另外提供CO₂。

原盐作为饱和洁净的盐溶液(盐水)进入反应，通常原盐是从岩盐中获得。

在该过程中，当加至饱和原盐溶液(NH₄)HCO₃(碳酸氢铵)时，形成的氯化铵溶解，NaHCO₃(碳酸氢钠)沉淀为固体；如果NaHCO₃被过滤、分离和煅烧，则转化为Na₂CO₃(碳酸钠)：

2NaHCO+heat→Na₂CO₃+H₂O+CO₂

对氨碱法来说，氨的回收是一个非常重要的改进，而且该工艺可以节约成本。

氨碱法通过以下主要反应实现：

CaCO₃→CaO+CO₂

C+O₂→CO₂

CaO+H₂O→Ca(OH)₂

NH₃+H₂O→NH₄OH

2NH₄OH+2CO₂→2NH₄HCO₃+H₂O

2NaHCO₃→Na₂CO₃+H₂O+CO₂

2NH₄Cl+Ca(OH)₂→2NH₃+CaCl₂+2H₂O

工艺最终得到如下反应：

CaCO₃+2NaCl→Na₂CO₃+CaCl₂

实际上，NH₃和CO₂作为气体被吸收到饱和氯化钠溶液中，然后，CO₂在这个含氨的盐溶液达到饱和状态，在反应结束时，在NH₄Cl溶液中以悬浮形式形成NaHCO₃晶体，过滤、分离、洗涤，煅烧这些NaHCO₃晶体，得到Na₂CO₃产品。NH₄Cl滤液在蒸馏器中与石灰乳和水蒸气反应回收氨，回收的氨被刚进入反应体系的新盐溶液再次吸收。

在现有技术中，在氨碱法中，氯化钙和氯化钠是从蒸馏废料中产生的。文献中，对废料进行过滤，然后在多级蒸发器(3-5级)中蒸发溶液并提高其浓度，NaCl首先沉淀，然后CaCl₂沉淀并离心干燥，然后将其出售。当该方法采用特殊合金不锈钢材料时，由于液体蒸发浓度低，投资成本高，能耗高。因此，产品的成本很高。

因此，由于上述所有问题，需要对相关技术领域进行改进，下面对本发明进行详细说明。

发明内容

本发明涉及采用氨碱法生产碳酸钠和碳酸氢钠产生的蒸馏废料中生产氯化钙和氯化钠，为相关技术领域带来新的优势。

本发明的主要目的是，从氨碱法蒸馏废料中获得氯化钠。

本发明的主要目的是，提供从氨碱法蒸馏废料中获得氯化钙的方法。

本发明的主要目的是，通过提供回收氨碱法蒸馏废料来减少对环境的损害。

本发明的另一个目的是，实现具有适当成本的废料回收方法。

本发明的另一个目的是，实现具有更高效率的废料回收方法。

本发明涉及通过回收采用氨碱法产生的废料获得氯化钙和氯化钠的方法。因此，如果苏打厂附近有平坦且适宜的田地或盐湖，则通过在该田地或湖泊中形成的生产池(类似于通过盐湖生产固体盐的方法)，将稀溶液蒸发至特定浓度，根据溶解度差，先结晶氯化钠，再结晶氯化钙，然后用汽提机将池中的固体氯化钙和氯化钠带到产品储存区。

在本发明的优选实施例中，设置至少四个生产池以实现回收方法。

在本发明的优选实施例中，所述生产池的宽度在8到10米之间，高度在1到2米之间，并且用土壤作为底壁。从而实现了自然蒸发过程的高效化。

附图说明

图1为本发明所述方法的流程示意图。

附图标记列表：

1 固体废料存储区

10 第一倾析器

11 第一泵

12 第一过滤器

13 第二泵

20 中和柱

21 第三泵

30 第二倾析器

31 第四泵

32 第五泵

33 第二过滤器

34 第六泵

40 第一池

41 第七泵

42 第八泵

43 第九泵

50 第二池

60 第三池

61 第十泵

70 第四池

80 氯化钠最终产物储存区

90 氯化钙最终产物储存区

具体实施方式

本部分内容涉及从采用氨碱法产生的蒸馏废料中提取氯化钙和氯化钠。

在苏打厂，氨分离装置废料中的大部分固体是氯化物。在生产过程中并不使用氯化物，但在废料中存在氯化物，可见，氯化物来源于所使用的盐。

溶液中的氯化钙进入土壤，使水源变脏。水中的游离石灰和氯化钙会杀死河里的鱼。考虑现有的经济方法，从废料中存在的氯化钙生产氯气或盐酸不现实。

在氨碱法的应用过程中，会产生大量的废料液，这些废料包括氯化钙、氯化钠和其他不可溶解和可溶解的杂质。通常，在宽槽中调节悬浮液中存在的固体后，废水被排放到局部的水通道中。

生产一吨碳酸钠，大约产生10吨蒸馏废料。从蒸馏塔底部取出的废料浆含有少量的氨和石灰。废料浆包括约10-12％CaCl₂，4-5％的NaCl。由于废料浆中氯化钠和氯化钙的浓度较低，采用经典蒸发法(通过去除溶剂使溶液更加浓缩的过程)生产低浓度NaCl和CaCl₂的成本较高。正因为如此，本发明提出的回收工艺，从废料中生产NaCl和CaCl₂将解决一个重要的环境问题。

本发明涉及一种回收通过氨碱法产生的废料生产氯化钠和氯化钙的方法。因此，如果苏打厂附近有平坦且适宜的田地或盐湖，可以将该田地或湖泊用作生产池(类似于通过盐湖生产固体盐的方法)，将稀溶液蒸发至特定浓度，根据溶解度差，先结晶NaCl，再结晶CaCl₂，然后将池中的固体CaCl₂和NaCl通过汽提机带到产品储存区，生产的产品可以销售一年。通过这种方法，产品一年生产一次，年内即可实现库存和销售。

本发明包括两个步骤：

a)准备处理后的废料和清水，

b)从生产池的清水中获得氯化钙和氯化钠

在a)部分，废料浆包括约含有10-12％CaCl₂、4-5％的NaCl以及各种污垢。为了从废料浆中获得含有NaCl和CaCl₂的清水，提供以下步骤：

i.将废料浆放入第一倾析器(10)中；

ii.通过第一泵(11)将从第一倾析器(10)相分离出的清水转移至中和柱(20)；

iii.通过第二泵(13)将废料浆输送至第一过滤器(12)，废料浆在第一倾析器(10)中为另一个相，并将清水转移到中和柱(20)，清水通过过滤固体废料浆产生；

iv.用二氧化碳气体处理输送到中和柱(20)的清水；

v.通过第三泵(21)将清水放入第二倾析器(30)中，清水的pH值已降低至适合环境条件；

vi.通过第五泵(32)将已经存在于清水中的固体废料浆输送至第二过滤器(33)，以便在第二倾析器(30)处理后过滤废料浆；

vii.通过第四泵(31)将清水的上层输送至第一池(40)，清水在第二倾析器(30)中相分离；

viii.通过第六泵(34)将通过第二过滤器(33)过滤的固体废料浆的清水输送至第一池(40)中；

ix.将经第二过滤器(33)过滤后的固体废料浆转移至固体废料储存区(1)；

在步骤(i)中，废料浆是包括约10-12％CaCl₂、4-5％的NaCl以及各种污垢的混合物。氨碱法完成后产生的废料浆通过卡车或其他车辆运至回收处理区域。

在步骤(ii)中，为了将废料浆进行相分相，废料浆应置于第一倾析器(10)中6-8小时。在相分离的废料浆上层是清水，可用于后续各阶段的工艺，在下部是固体泥浆，不能用于固体工艺。

在步骤(iii)和(V)中，在开始到达中和柱(20)之前，清水的pH值大约为11-12。在后续过程中，使用清水时的pH值应在6至7之间。在步骤(iv)中，为了降低清水的pH值，在适当设计的色谱柱中通过CO₂气体对清水进行15-20分钟的处理。

在步骤(iii)中，在开始时，从第一倾析器(10)中获得的不能使用的固体废料浆通过第一过滤器(12)。借此，提供了在第一过滤器(12)中的清水吸收。所吸收的固体废料浆通过卡车转运至固体废料储存区(1)。

在步骤(vi)中，从第二倾析器(30)中相分离时间持续6至8小时，以使清水所含污垢最小化，清水的pH值降低到所需水平。将获得的清水中的固体废料运至固体废料存储区(1)。

在步骤(vii)中，将获得的所需水平pH值且不含废料浆的清水输送至第一池(40)进行第二部分的处理。

本发明的第二部分包括，利用氯化钠和氯化钙的溶解度差，采用自然蒸发法单独获得清水的工艺。因此，从第一倾析器(10)中提取的将pH值降低到环境标准值的澄清溶液被转移到第一池(40)中。

共有4个生产池。池的大小可以根据废料量和产量来确定。池壁为粘土壁，宽度在8-10米之间，高度在1-2米之间。入口匝道由通往水池的壁形成，产品利用卡车通过这些匝道运送到最终产品储存区。在4个并排放置的池中，首先将废料送入第一池，实现自然蒸发。相应地，第二部分包括以下步骤：

x.将来自第1部分的清水排至第一池(40)中；

xi.通过在第一池(40)中自然蒸发，将存在于液体中的所有氯化钠结晶沉淀到池底上，直到液体中CaCl₂浓度达到约45％；

xii.通过第八泵(42)和第九泵(43)，检查所有氯化钠是否沉淀，及将废料浆排入第四池(70)中；

xiii.通过水位和第七泵(41)，将第一池(40)中的上层液体(CaCl₂溶液)排入第二池(50)后，继续蒸发；

xiv.将保留在第一池(40)中的氯化钠晶体，通过汽提机和收集器以及卡车运送至最终产品存储区(80)；

xv.通过在第二池(50)中蒸发含有氯化钙的溶液，获得CaCl₂晶体，然后通过汽提机和收集器以及卡车将CaCl₂带到最终产品储存区(90)；

xvi.当所有的盐沉淀、CaCl₂浓度达到大约45％(如在开始时第一池中)时，检查第四池(70)溶液的浓度，将废料溶液引至空的第一池(40)中；

xvii.通过水位和第十泵(61)，将第四池(70)中的CaCl₂溶液，排入第三池(60)，在第三池(60)中蒸发CaCl₂溶液，直到CaCl₂晶体沉淀；

xviii.将第三池(60)和第四池(70)干燥后的氯化钙和氯化钠晶体转移到氯化钠最终产品储存区(80)和氯化钙最终产品储存区(90)，并继续此循环。

在步骤(xi)中，第一池(40)中的清水的蒸发过程持续至上层溶液中CaCl₂的浓度为45％。

在步骤(xi)中，第一池(40)中的溶液蒸发后，上层溶液为浓度为45％的氯化钙溶液，下层有结晶固体氯化钠。

在步骤(xii)中，在蒸发过程之后，形成的上层溶液保留在第二池(50)中，废料液保留在第四池(70)中，氯化钠固体晶体留在第一池(40)中。

在步骤(xvi)中，所述废料液，包括从第一池(40)中提取的氯化钠和氯化钙溶液。为了使存在于废料液中的氯化钠和氯化钙结晶，将它们转移到第四池(70)中，来实现相同的工艺。

如果需要生产液体混合盐(CaCl₂+NaCl)，则监测提供废料液的第一池(40)或第四池(70)的溶液浓度，当溶液达到所需浓度时，通过泵将溶液送至槽中，并销售。如果需要生产固体混合盐(CaCl₂+NaCl)，溶液在第一池(40)和第四池(70)中完全干燥。固体产品中氯化钙和氯化钠的百分比可以根据池的情况调整到所需的水平。