本發(fā)明屬于資源回收技術領域，具體涉及以危廢渣鹽硫酸鈉為原料通過氨堿法，反應生產(chǎn)碳酸氫鈉和硫酸銨產(chǎn)品的方法。
背景技術：
近年來，我國煤化工發(fā)展迅速，煤化工為我國實施石油替代戰(zhàn)略及化學工業(yè)結(jié)構調(diào)整起到了十分重要的積極意義。
煤化工產(chǎn)業(yè)通常含鹽廢水量大，且難以處理，煤化工行業(yè)的廢水排放問題成為環(huán)保治理的重點。企業(yè)通常將含鹽廢水預處理后再采用蒸發(fā)結(jié)晶過程來減少含鹽廢水積聚量，結(jié)晶渣鹽作為危險廢物通常采用填埋手段進行處理。填埋渣鹽占用土地的同時也浪費了結(jié)晶渣鹽資源。
煤化工雜鹽主要包含可溶性鹽類(主要為Na+,C1-,SO42-等)，以及少量有機物，國家環(huán)保部門將煤化工蒸發(fā)結(jié)晶的雜鹽列入危險廢物嚴格管控。如何把危廢雜鹽減量化、資源化利用或者轉(zhuǎn)變成具有高附加值相關鹽化工產(chǎn)品的開發(fā)是充分實現(xiàn)化工企業(yè)零排放的關鍵。同時符合國家和地方政府的產(chǎn)業(yè)和技術政策，也是推動危險廢物資源綜合利用的必然要求。
我國芒硝儲量較大，但芒硝本身利用價值小低，市場容量小。同時煤化工產(chǎn)業(yè)每年產(chǎn)出相當量的硫酸鈉，開發(fā)芒硝新的利用途徑具有重要意義。
根據(jù)目前國內(nèi)煤化工濃縮廢水處理狀況，結(jié)合國家環(huán)保政策要求，本發(fā)明提供的方法以分質(zhì)結(jié)晶鹽硫酸鈉為原料轉(zhuǎn)化為硫酸銨，處理危廢的同時又將危廢雜鹽變?yōu)楦郊又递^高的化工產(chǎn)品，滿足煤化工零排放目的。
小蘇打是一種重要的化工原料，可直接作為制藥工業(yè)的原料，用于治療胃酸過多，還可以用于電影制片、鞣革、選礦、冶煉、金屬熱處理，以及用于纖維、橡膠工業(yè)等。目前，常用氯化鈉、氨、二氧化碳反應，在生產(chǎn)小蘇打的同時聯(lián)產(chǎn)氯化鈉，該工藝路線在我國應用廣泛，但對設備防腐要求高，設備建設投資費用高。
硫酸銨主要用作肥料，適用于各種土壤和作物。還可用于紡織、皮革、醫(yī)藥等方面。生物學上的用途也很多，多用于蛋白純化工藝方面。
技術實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有的技術中化工濃鹽水難以處理的問題,本發(fā)明提供了一種化工濃鹽水制取小蘇打和硫酸銨的方法，實現(xiàn)雜鹽資源化處理。該方法將蒸發(fā)濃縮的化工濃鹽水除硬后得到的精致芒硝液利用氨堿法反應制得小蘇打與硫酸銨產(chǎn)品，此方法既解決了化工濃鹽水難以處理的問題，又實現(xiàn)了濃鹽水中鹽分的回收利用，滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：
一種化工濃鹽水制取小蘇打和硫酸銨的方法，其特征在于，所述的方法采用的處理系統(tǒng)包括通過管道依次連接的原料罐、反應池、混凝澄清池、精致芒硝罐、碳化塔、鹽漿桶、增稠器、第一離心機、離心液桶、一次蒸發(fā)濃縮裝置、結(jié)晶器、第二離心機和二次蒸發(fā)濃縮裝置；所述的增稠器上端的排液口通過管道直接連接至離心液桶；采用上述處理系統(tǒng)制取小蘇打和硫酸銨的方法包括以下步驟：
1)預處理：將化工濃鹽水進行蒸發(fā)濃縮得到飽和的硫酸鈉溶液，將硫酸鈉溶液通入原料罐儲存；
2)去除鈣鎂離子：將步驟1)中原料罐內(nèi)的溶液通入反應池，向反應池中添加氫氧化鈉和碳酸鈉固體反應以除去溶液中的鈣鎂離子，防止碳化塔中結(jié)垢，進一步提純硫酸鈉溶液；
3)混凝澄清：將步驟2)去除鈣鎂離子的溶液通入混凝澄清池中并加入混凝劑攪拌，攪拌一段時間后靜置澄清得到上清液，去除飽和硫酸鈉中的不溶物物及雜質(zhì)；
4)碳酸氫銨制備：將步驟3)中的上清液通入精致芒硝罐，將氨氣和二氧化碳氣體通入精致芒硝罐中反應生成碳酸氫銨，生成碳酸氫銨與硫酸鈉混合，發(fā)生如下反應：
5)碳化反應：將步驟4)中充分混合反應后的溶液通入碳化塔進行碳化反應，在反應過程中持續(xù)加入二氧化碳氣體反應生成的碳酸氫鈉晶體從塔底析出通入鹽漿桶，加入二氧化碳氣體防止反應可逆，發(fā)生如下反應：
6)增稠：將步驟5)得到的碳酸氫鈉晶漿在增稠器中增稠得到碳酸氫鈉晶漿和上清液，提高進第一離心機前晶漿固液比；
7)第一次離心處理：將步驟6)中得到的碳酸氫鈉晶漿在第一離心機的離心力作用下處理，得到母液和含水率較低的碳酸氫鈉晶體，碳酸氫鈉晶體輸送至干燥器中干燥即得到小蘇打；
8)氨氣和二氧化碳回收：將步驟6)得到的上清液和步驟7)得到的母液儲存于離心液桶中，并加入硫酸調(diào)節(jié)pH值，將未反應完全的氨氣生成硫酸銨并將二氧化碳回收；水中的碳酸氫根離子在pH≤4以下可以轉(zhuǎn)化為碳酸氫分子并釋放二氧化碳氣體，發(fā)生如下反應：
9)第一次蒸發(fā)濃縮：將步驟8)中的離心液桶中儲存液通入一次蒸發(fā)濃縮裝置，在一次蒸發(fā)濃縮裝置內(nèi)的加熱室進行加熱，加熱后的料液在蒸發(fā)室進行蒸發(fā)濃縮，對母液進行進一步濃縮；
10)結(jié)晶：將步驟9)中蒸發(fā)濃縮后的物料在結(jié)晶器中冷卻結(jié)晶，將母液中未反應完全的硫酸鈉降溫結(jié)晶析出并回收再次利用；
11)第二次離心處理：將步驟10)結(jié)晶后的晶體采用第二離心機進行離心處理，冷卻降溫至25℃時會有復鹽Na2SO4·(NH4)SO4·4H2O析出，需要離心機離心此雜鹽去除；
12)第二次蒸發(fā)濃縮：將步驟11)離心處理后的物料通入二次蒸發(fā)濃縮裝置，在二次蒸發(fā)濃縮裝置內(nèi)的加熱室進行加熱，加熱后的料液在蒸發(fā)室進行蒸發(fā)濃縮，蒸發(fā)濃縮后的物料排出通過干燥器干燥即得到硫酸銨，蒸發(fā)結(jié)晶制得高純度硫酸銨產(chǎn)品。
優(yōu)選的，步驟2)中添加氫氧化鈉和碳酸鈉固體的質(zhì)量比為1：4。
優(yōu)選的，步驟3)中采用的混凝劑為聚合氯化鋁，加入混凝劑后攪拌10-15min，攪拌后溶液靜置30min澄清。
優(yōu)選的，步驟4)中加入氨氣和二氧化碳氣體體積比是1:10。
優(yōu)選的，步驟5)中，碳化塔壓力為0.35-0.4MPa，通入CO2體積含量為65-75％，CO2進塔溫度為40℃-45℃，提高二氧化碳的在反應中溶解度，碳化時間需要3-4h。
優(yōu)選的，步驟8)中，加入硫酸調(diào)節(jié)離心液桶內(nèi)的pH為4以下。
優(yōu)選的，步驟9)中，一次蒸發(fā)濃縮裝置中加熱室通入的飽和蒸汽溫度≤143℃，加熱室壓力≤0.4MPa，加熱后的料液在蒸發(fā)室進行蒸發(fā)濃縮，蒸發(fā)室溫度≤100℃，蒸發(fā)室壓力≤0.27MPa。
優(yōu)選的，步驟10)中，結(jié)晶器內(nèi)部的溫度冷卻至60℃。
優(yōu)選的，二次蒸發(fā)濃縮裝置中加熱室通入的飽和蒸汽溫度≤143℃，加熱室壓力≤0.4MPa，加熱后的料液在蒸發(fā)室進行蒸發(fā)濃縮，蒸發(fā)室溫度≤130℃，蒸發(fā)室壓力≤0.27MPa。
本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明方法解決了化工濃鹽水的難處理的問題，實現(xiàn)了濃鹽水中鹽分的回收利用，且無廢液排出，滿足可持續(xù)發(fā)展要求。同時，與食鹽法制取小蘇打相比，利用此法可以降低設備的防腐要求，節(jié)省制小蘇打的工程投資，副產(chǎn)的硫酸銨的價值也高于氯化銨，在經(jīng)濟效益上有明顯優(yōu)勢。
(1)該方法以化工濃鹽水為原料生產(chǎn)小蘇打和硫酸銨產(chǎn)品，實現(xiàn)了對硫酸鈉的有效利用，節(jié)省了企業(yè)危廢雜鹽處置費用的支出，同時產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟效益；
(2)通過此雜鹽資源化技術，避免了危廢雜鹽填埋對土地資源的占用，將環(huán)境污染程度降低到最低；
(3)制小蘇打反應時間較短，生產(chǎn)工藝簡單。
附圖說明
圖1為本發(fā)明采用的處理系統(tǒng)的結(jié)構示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明：
如圖1所示，為本發(fā)明所使用的處理系統(tǒng)，所述的處理系統(tǒng)包括通過管道依次連接的原料罐10、反應池11、混凝澄清池12、精致芒硝罐13、碳化塔14、鹽漿桶15、增稠器16、第一離心機17、離心液桶18、一次蒸發(fā)濃縮裝置19、結(jié)晶器20、第二離心機21和二次蒸發(fā)濃縮裝置22；所述的增稠器16上端的排液口通過管道直接連接至離心液桶18。
采用上述系統(tǒng)通過如下幾個實施例處理某化工濃鹽水，化工濃鹽水中危廢渣鹽硫酸鈉質(zhì)量百分比為91％。
實施例1：
1)預處理：將化工濃鹽水進行蒸發(fā)濃縮得到質(zhì)量百分比為91％的硫酸鈉溶液，將150t百分比為91％的硫酸鈉溶液通入原料罐儲存；
2)去除鈣鎂離子：將步驟1)飽和硫酸鈉溶液通入反應池，向反應池中添加2t氫氧化鈉和8t碳酸鈉，消除溶液中的鈣鎂離子制成精制芒硝液；
3)混凝澄清：將步驟2)去除鈣鎂離子的溶液通入混凝澄清池中并加入聚合氯化鋁攪拌，攪拌13min后靜置30min澄清得到上清液；
4)碳酸氫銨制備：將步驟3)中的上清液通入精致芒硝罐，將氨氣和二氧化碳氣體通入精致芒硝罐中反應生成碳酸氫銨；
5)碳化反應：將步驟4)中充分混合反應后的溶液通入碳化塔進行碳化反應，在反應過程中持續(xù)加入二氧化碳氣體，碳化塔壓力為0.38MPa，通入CO2體積含量為70％，CO2進塔溫度為43℃，碳化時間需要3h，反應生成的碳酸氫鈉晶體從塔底析出通入鹽漿桶；
6)增稠：將步驟5)得到的碳酸氫鈉晶體在增稠器中增稠得到碳酸氫鈉晶漿和上清液；
7)第一次離心處理：將步驟6)中得到的碳酸氫鈉晶漿在第一離心機的離心力作用下處理，得到母液和含水率較低的碳酸氫鈉晶體，碳酸氫鈉晶體輸送至干燥器中干燥即得到小蘇打；
8)氨氣和二氧化碳回收：將步驟6)得到的上清液和步驟7)得到的母液儲存于離心液桶中，加入硫酸調(diào)節(jié)pH值至3，回收氨氣和二氧化碳氣體；
9)第一次蒸發(fā)濃縮：將步驟8)中的離心液桶中儲存液通入一次蒸發(fā)濃縮裝置，在一次蒸發(fā)濃縮裝置內(nèi)的加熱室進行加熱，加熱后的料液在蒸發(fā)室進行蒸發(fā)濃縮，一次蒸發(fā)濃縮裝置中加熱室通入的飽和蒸汽溫度≤143℃，加熱室壓力≤0.4MPa，加熱后的料液在蒸發(fā)室進行蒸發(fā)濃縮，蒸發(fā)室溫度≤100℃，蒸發(fā)室壓力≤0.27MPa；
10)結(jié)晶：將步驟9)中蒸發(fā)濃縮后的物料在結(jié)晶器中冷卻結(jié)晶，結(jié)晶器內(nèi)部的溫度冷卻至60℃；
11)第二次離心處理：將步驟10)結(jié)晶后的晶體采用第二離心機進行離心處理；
12)第二次蒸發(fā)濃縮：將步驟11)離心處理后的物料通入二次蒸發(fā)濃縮裝置，在二次蒸發(fā)濃縮裝置內(nèi)的加熱室進行加熱，加熱后的料液在蒸發(fā)室進行蒸發(fā)濃縮，蒸發(fā)濃縮后的物料排出通過干燥器干燥即得到硫酸銨，二次蒸發(fā)濃縮裝置中加熱室通入的飽和蒸汽溫度≤143℃，加熱室壓力≤0.4MPa，加熱后的料液在蒸發(fā)室進行蒸發(fā)濃縮，蒸發(fā)室溫度≤130℃，蒸發(fā)室壓力≤0.27MPa。
通過上述工藝制備得到的碳酸氫鈉純度為99％，符合國家標準，制備得到的硫酸銨質(zhì)量分數(shù)為99.2％，產(chǎn)品純度達到工業(yè)級標準。
實施例2：
在實施例1的基礎上，本實施例對實施例1中部分步驟的條件進行修改，其余部分與實施例1完全相同。
5)碳化反應：將步驟4)中充分混合反應后的溶液通入碳化塔進行碳化反應，在反應過程中持續(xù)加入二氧化碳氣體，碳化塔壓力為0.4MPa，通入CO2體積含量為75％，CO2進塔溫度為45℃，碳化時間需要4h，反應生成的碳酸氫鈉晶體從塔底析出通入鹽漿桶；
8)氨氣和二氧化碳回收：將步驟6)得到的上清液和步驟7)得到的母液儲存于離心液桶中，加入硫酸調(diào)節(jié)pH值至4，回收氨氣和二氧化碳氣體；
通過上述工藝制備得到的碳酸氫鈉純度為97％，符合國家標準，制備得到的硫酸銨質(zhì)量分數(shù)為98.3％，產(chǎn)品純度達到工業(yè)級標準。
實施例3：
在實施例1的基礎上，本實施例對實施例1中部分步驟的條件進行修改，其余部分與實施例1完全相同。
5)碳化反應：將步驟4)中充分混合反應后的溶液通入碳化塔進行碳化反應，在反應過程中持續(xù)加入二氧化碳氣體，碳化塔壓力為0.35MPa，通入CO2體積含量為65％，CO2進塔溫度為40℃，碳化時間需要3h，反應生成的碳酸氫鈉晶體從塔底析出通入鹽漿桶；
8)氨氣和二氧化碳回收：將步驟6)得到的上清液和步驟7)得到的母液儲存于離心液桶中，加入硫酸調(diào)節(jié)pH值至2.5，回收氨氣和二氧化碳氣體；
通過上述工藝制備得到的碳酸氫鈉純度為96％，符合國家標準，制備得到的硫酸銨質(zhì)量分數(shù)為97.7％，產(chǎn)品純度達到工業(yè)級標準。
最后應說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。