一种用二氧化碳制备氢氧化钠的方法
阅读说明：本技术 一种用二氧化碳制备氢氧化钠的方法 (Method for preparing sodium hydroxide by using carbon dioxide ) 是由 汪伟国 张维帮 于 2020-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种用二氧化碳制备氢氧化钠的方法,属于二氧化碳回收利用技术领域。一种用二氧化碳制备氢氧化钠的方法,包括以下步骤；(1)将氧化钙、硫酸钠固体进行得到混合粉料；(2)将混合粉料加入水中；(3)在搅拌的情况下通入二氧化碳气体,得到混合溶液；(4)向混合溶液中加入氢氧化钙溶液,反应完全后得到浑浊溶液；(5)将步骤(4)的浑浊溶液静置后过滤,得到碳酸钙沉淀和硫酸钙、氢氧化钠混合溶液；(6)调节硫酸钙、氢氧化钠混合溶液的温度使得硫酸钙逐渐析出,得到氢氧化钠溶液。本申请能够吸收汽车尾气等产生的二氧化碳,不但提高了二氧化碳的吸收率还生产出价格更高的氢氧化钠,终产物碳酸钙也可以作为其他的生产原料。(The invention provides a method for preparing sodium hydroxide by using carbon dioxide, belonging to the technical field of carbon dioxide recycling. A method for preparing sodium hydroxide by using carbon dioxide comprises the following steps; (1) carrying out solid treatment on calcium oxide and sodium sulfate to obtain mixed powder; (2) adding the mixed powder into water; (3) introducing carbon dioxide gas under the condition of stirring to obtain a mixed solution; (4) adding a calcium hydroxide solution into the mixed solution, and obtaining a turbid solution after complete reaction; (5) standing the turbid solution obtained in the step (4), and filtering to obtain calcium carbonate precipitate and a mixed solution of calcium sulfate and sodium hydroxide; (6) and adjusting the temperature of the mixed solution of calcium sulfate and sodium hydroxide to gradually separate out the calcium sulfate to obtain a sodium hydroxide solution. The method can absorb the carbon dioxide generated by automobile exhaust and the like, not only improves the absorption rate of the carbon dioxide, but also produces the sodium hydroxide with higher price, and the final product calcium carbonate can also be used as other production raw materials.)
技术领域
本发明属于二氧化碳回收利用技术领域，具体涉及一种用二氧化碳制备氢氧化钠的方法。
背景技术
现如今，可持续发展是每个国家宏观经济发展战略的必然选择，环境保护与能源合理利用成为全球关注焦点，CO2等温室气体的排放所带来的温室效应已经对人类赖以生存的环境带来很大影响。然而，为实现社会的发展，不可避免需要使用大量的煤、石油、天然气等能源，这些能源的使用势必造成大气中CO2的含量增加，这些CO2的直接排放，不仅造成严重的环境污染，又浪费了宝贵的碳资源。如何实现CO2综合利用，减少排放，是成为国内外研究的重点。
CO2作为一种碳资源，被广泛应用于如石油化工、农业、食品、医药等行业，随着研究的不断深入，新的技术不断开发，CO2的应用市场将不断扩大，因此，CO2的分离回收及综合利用有着广阔的市场前景。
目前，CO2回收利用技术主要有溶剂吸收法、变压吸附法、催化燃烧(催化氧化)法以及CO2捕捉封存技术。
二氧化碳的来源CO2的来源非常广泛，主要排放来源主要有如下几类:
(1)化工厂制氢生产过程:化肥厂、炼油厂或其他有机化工厂都需要H2
，这些H2是通过甲烷气、碳、一氧化碳等物质与水蒸气转化而来，此过程中生成CO2和H2，CO2含量大约为15%以上或更高，而这些副产的CO2大部分以尾气的形式排放大气。
(2)矿石分解过程:炼钢、涂料、纯碱等生产过程需要氧化钙，一般由石灰石加热分解而来，镁砂、耐火砖生产过程需要氧化镁，一般由镁矿石加热分解而来，此过程排放大量CO2。
(3)油气田:在石油和天然气开采过程中，经常可以开采出混合油田气，其中CO2气体含量15%～99%。
(4)生化、食品及制药行业:在白酒、啤酒等发酵法生产酒精的过程中，总伴生大量CO2气体，含量都在90%～98%之间，这是比较好的高浓度CO2气源。
CO2回收利用技术方法有:物理吸收法，化学吸收法，吸附分离法，膜分离法等。
(1)物理吸收法原理:在吸收剂中，原料气中的CO2溶解度较大，而其他气体溶解度较小，从而除去CO2。通常应用于溶质气体分压较高的场合。一般吸收采用高压、低温，解吸采用减压、加温，其中，减压解吸可大幅度降低能耗。物理吸收法所选用的吸收剂必须对CO2的选择性良好、溶解度大，性能稳定且无腐蚀性。
(2)化学吸收法
原理:利用CO2与某种溶剂起化学反应，从而生成中间化合物，而其他气体不与该溶剂反应;生成的中间化合物在另外一个装置中又分解成CO2和溶剂，CO2连续排出，溶剂反复利用，从而达到CO2与其他混合气分离的目的。此法不需要高压或低温，且选择性高，排出的CO2浓度可以达到98%以上，但是从溶剂中解吸CO2需要蒸汽加热。
3)吸附分离法
原理:利用吸附剂(天然沸石、分子筛、活性炭、活性氧化铝和硅胶等)对原料混合气中的CO2进行选择性的可逆吸附。吸附法主要分为变温吸附法(TSA)和变压吸附法(PSA)。吸附剂通常在低温/高压条件下吸附CO2，并在升温/降压后解吸CO2，通过周期性的温度/压力变化，实现CO2与其他气体的分离。其中，变压吸附法具有工艺过程简单、适应性强、能耗较低、无腐蚀等优点，但对CO2的选择性较差，回收CO2效率较低，适用于CO2浓度比较高的情况。
(4)膜分离法
目前，气体分离膜主要分为无机膜和有机膜，已广泛应用于H2的分离和回收，N2、O2的富集，CO2的分离回收等方面，用于气体分离的高分子膜为非对称结构或复合膜，其膜表面为非孔结构，即:致密的高分子层。而无机膜往往是多孔多层结构。在非孔结构和多孔结构中，气体渗透机理存在显著差异。
已公开的申请号为CN201610497833.2的中国专利中公开了一种氯化烃水解尾气中二氧化碳的回收再利用系统及方法，包括氯化烃水解装置、尾气吸收塔、碱液储存罐以及循环泵，其中，氯化烃水解装置为氯化烃提供水解反应的环境；氯化烃水解装置的尾气出口与尾气吸收塔的气体入口连接，使尾气中的二氧化碳与碱性溶液接触，吸收二氧化碳；尾气吸收塔的液体出口与碱液储存罐连通，碱液储存罐的下端通过循环泵与尾气吸收塔连通，循环泵提供动力，使氢氧化钠溶液循环地进入尾气吸收塔吸收二氧化碳，直到氢氧化钠溶液中的碳酸钠达到设定浓度。本发明通过将尾气中的CO2进行吸收，并得到氯化烃水解反应的反应物，使废物得到利用，还可以弥补对尾气进行处理带来的生产成本的提高，符合绿色环保的理念。
现有技术中提取了二氧化碳以后的大多上收集，这样在储存上会有很大的问题，而且对于二氧化碳的是吸收直接使用氢氧化钠吸收，会造成资源的浪费，而且成本太高，二氧化碳的利用率，吸收率低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用二氧化碳制备氢氧化钠的方法，该方法能够吸收汽车尾气等产生的二氧化碳，同时生产出氢氧化钠，操作简单，不但提高了二氧化碳的吸收率还生产出价格更高的氢氧化钠，终产物碳酸钙也可以作为其他的生产原料。
本发明为一种用二氧化碳制备氢氧化钠的方法，包括以下步骤；
（1）将氧化钙、硫酸钠固体进行混合、研磨、过筛后得到混合粉料，氧化钙、硫酸钠混合均匀有利于提高反应的速度；
（2）将混合粉料加入水中，不断搅拌；
（3）在搅拌的情况下通入二氧化碳气体，得到混合溶液，在水系条件下碳酸钙、硫酸钠、二氧化碳会进行反应，具体的反应方程式如下;
CaO + Na2SO4 +2CO2 + H2O CaSO4+2NaHCO3
Ca（OH）2+Na2SO4 +2CO2 CaSO4+2NaHCO3
（4）向混合溶液中加入氢氧化钙溶液，氢氧化钙溶液的浓度为0.015-0.2mol/L，反应完全后得到浑浊溶液，加入氢氧化钙的量一定要充足，所以选用的浓度很高的氢氧化钙的溶液，以防生成碳酸钠，加入氢氧化钙溶液时要注意加入的速度，加入氢氧化钙溶液以后的化学反应如下；
NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+NaOH+H2O
（5）将步骤（4）所述的浑浊溶液静置后过滤，得到碳酸钙沉淀和硫酸钙、氢氧化钠混合溶液；
（6）调节硫酸钙、氢氧化钠混合溶液的温度使得硫酸钙逐渐析出，得到氢氧化钠溶液，因为硫酸钙微溶于水，其溶解度是随着温度的变化变化，可以将其析出，得到氢氧化钠溶液。
其中，所述氧化钙、硫酸钙的质量比为大于28:71。
步骤（3）中通入二氧化碳气体时体系的压强为0.5-0.7MPa，温度为15-20℃。温度、压强能够直接影响二氧化碳的溶解度，气体的溶解度随着压强的增大而增大，随压强的减小而减小。气体的溶解度随着温度的升高而减小，随着温度的降低而增大。本发明中将压强设为0.5-0.7 MPa，温度为15-20℃，以使得二氧化碳在混合溶液中的溶解度能够高一些，以提高反应的速率和二氧化碳的吸收率。
步骤（2）所述的搅拌的转速为150-180rpm，搅拌的时间为50-100min。
本申请能够吸收汽车尾气等产生的二氧化碳，同时生产出氢氧化钠，操作简单，不但提高了二氧化碳的吸收率还生产出价格更高的氢氧化钠，终产物碳酸钙也可以作为其他的生产原料。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1
本发明为一种用二氧化碳制备氢氧化钠的方法，包括以下步骤；
（1）将氧化钙、硫酸钠固体进行混合、研磨、过筛后得到混合粉料，氧化钙、硫酸钠混合均匀有利于提高反应的速度；
（2）将混合粉料加入水中，不断搅拌；
（3）在搅拌的情况下通入二氧化碳气体，得到混合溶液，在水系条件下碳酸钙、硫酸钠、二氧化碳会进行反应，具体的反应方程式如下;
CaO + Na2SO4 +2CO2 + H2O CaSO4+2NaHCO3
Ca（OH）2+Na2SO4 +2CO2 CaSO4+2NaHCO3
（4）向混合溶液中加入氢氧化钙溶液，氢氧化钙溶液的浓度为0.015mol/L，反应完全后得到浑浊溶液，加入氢氧化钙的量一定要充足，所以选用的浓度很高的氢氧化钙的溶液，以防生成碳酸钠，加入氢氧化钙溶液时要注意加入的速度，加入氢氧化钙溶液以后的化学反应如下；
NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+NaOH+H2O
（5）将步骤（4）所述的浑浊溶液静置后过滤，得到碳酸钙沉淀和硫酸钙、
氢氧化钠混合溶液；
（6）调节硫酸钙、氢氧化钠混合溶液的温度使得硫酸钙逐渐析出，得到氢
氧化钠溶液，因为硫酸钙微溶于水，其溶解度是随着温度的变化变化，可以将其析出，得到氢氧化钠溶液。
其中，所述氧化钙、硫酸钙的质量比为29:71。
步骤（3）中通入二氧化碳气体时体系的压强为0.5MPa，温度为15℃。温度、压强能够直接影响二氧化碳的溶解度，气体的溶解度随着压强的增大而增大，随压强的减小而减小。气体的溶解度随着温度的升高而减小，随着温度的降低而增大。本发明中将压强设为0.5-0.7 MPa，温度为15-20℃，以使得二氧化碳在混合溶液中的溶解度能够高一些，以提高反应的速率和二氧化碳的吸收率。
步骤（2）所述的搅拌的转速为150rpm，搅拌的时间为100min。
实施例2
本发明为一种用二氧化碳制备氢氧化钠的方法，包括以下步骤；
（1）将氧化钙、硫酸钠固体进行混合、研磨、过筛后得到混合粉料，氧化钙、硫酸钠混合均匀有利于提高反应的速度；
（2）将混合粉料加入水中，不断搅拌；
（3）在搅拌的情况下通入二氧化碳气体，得到混合溶液，在水系条件下碳酸钙、硫酸钠、二氧化碳会进行反应，具体的反应方程式如下;
CaO + Na2SO4 +2CO2 + H2O CaSO4+2NaHCO3
Ca（OH）2+Na2SO4 +2CO2 CaSO4+2NaHCO3
（4）向混合溶液中加入氢氧化钙溶液，氢氧化钙溶液的浓度为0.2mol/L，反应完全后得到浑浊溶液，加入氢氧化钙的量一定要充足，所以选用的浓度很高的氢氧化钙的溶液，以防生成碳酸钠，加入氢氧化钙溶液时要注意加入的速度，加入氢氧化钙溶液以后的化学反应如下；
NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+NaOH+H2O
（5）将步骤（4）所述的浑浊溶液静置后过滤，得到碳酸钙沉淀和硫酸钙、
氢氧化钠混合溶液；
（6）调节硫酸钙、氢氧化钠混合溶液的温度使得硫酸钙逐渐析出，得到氢
氧化钠溶液，因为硫酸钙微溶于水，其溶解度是随着温度的变化变化，可以将其析出，得到氢氧化钠溶液。
其中，所述氧化钙、硫酸钙的质量比为33:71。
步骤（3）中通入二氧化碳气体时体系的压强为0.7MPa，温度为20℃。
步骤（2）所述的搅拌的转速为170rpm，搅拌的时间为60min。
实施例3
本发明为一种用二氧化碳制备氢氧化钠的方法，包括以下步骤；
（1）将氧化钙、硫酸钠固体进行混合、研磨、过筛后得到混合粉料，氧化钙、硫酸钠混合均匀有利于提高反应的速度；
（2）将混合粉料加入水中，不断搅拌；
（3）在搅拌的情况下通入二氧化碳气体，得到混合溶液，在水系条件下碳酸钙、硫酸钠、二氧化碳会进行反应，具体的反应方程式如下;
CaO + Na2SO4 +2CO2 + H2O CaSO4+2NaHCO3
Ca（OH）2+Na2SO4 +2CO2 CaSO4+2NaHCO3
（4）向混合溶液中加入氢氧化钙溶液，氢氧化钙溶液的浓度为0.018mol/L，反应完全后得到浑浊溶液，加入氢氧化钙的量一定要充足，所以选用的浓度很高的氢氧化钙的溶液，以防生成碳酸钠，加入氢氧化钙溶液时要注意加入的速度，加入氢氧化钙溶液以后的化学反应如下；
NaHCO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+NaOH+H2O
（5）将步骤（4）所述的浑浊溶液静置后过滤，得到碳酸钙沉淀和硫酸钙、
氢氧化钠混合溶液；
（6）调节硫酸钙、氢氧化钠混合溶液的温度使得硫酸钙逐渐析出，得到氢
氧化钠溶液，因为硫酸钙微溶于水，其溶解度是随着温度的变化变化，可以将其析出，得到氢氧化钠溶液。
其中，所述氧化钙、硫酸钙的质量比为29:71。
步骤（3）中通入二氧化碳气体时体系的压强为0.6MPa，温度为17℃。步骤（2）所述的搅拌的转速为180rpm，搅拌的时间为50min。
本申请能够吸收汽车尾气等产生的二氧化碳，同时生产出氢氧化钠，操作简单，不但提高了二氧化碳的吸收率还生产出价格更高的氢氧化钠，终产物碳酸钙也可以作为其他的生产原料。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种利用光卤石矿提取氯化钾的高回收率生产工艺