环己酮废碱提取碳酸钠和硫酸钠的工艺研究

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近年来,我国环己酮生产发展迅速,2015年的产量达到284.1万吨,湖北三宁公司每年副产固体环己酮废碱约2万吨,废碱中70%~75%为Na2CO3、22%~25%为Na2SO4、2%~3%为其他杂质。但目前环己酮废碱价格低、销路差,因此亟需开展从废碱中提取Na2CO3和Na2SO4的研究。针对重结晶法和化学沉淀法均无法将Na2CO3和Na2SO4有效分离的难题,创新性地采用厂内合成氨副产CO2与溶解后的环己酮废碱反应,将废碱液中的Na2CO3转化为溶解度更低的Na HCO3结晶析出,晶体分离煅烧得到Na2CO3;再利用滤液溶解新的环己酮废碱后继续与CO2反应,析出Na HCO3晶体,经煅烧得到Na2CO3;多次循环后的滤液加硫酸酸化,蒸发结晶提取Na2SO4。本文开展了环己酮废碱碳酸化提取Na2CO3和Na2SO4的相关工艺研究,得出的主要结论如下:(1)纯水溶解环己酮废碱的碳酸化反应过程中,初始碱液浓度为125~140 g/L时,碳酸钠浓度随时间呈线性降低,反应速率最快,且与碱液初始浓度无关。结晶滤液溶碱碳酸化的反应速率比纯水溶碱碳酸化的反应速率慢,但由于滤液中Na HCO3含量较高,达到饱和析出Na HCO3的时间更短。(2)纯水与滤液溶碱单次碳酸化提取Na2CO3最适宜的工艺条件基本一致:初始碱液浓度为125~140g/L,反应时间为60min,反应温度为45℃,CO2流量为0.35L/min,结晶时间为8h,结晶温度为10℃,饱和Na HCO3洗涤量为10m L。(3)利用结晶后的滤液溶解废碱,Na2CO3的回收率高达85%;滤液多次循环提取Na2CO3,Na2CO3的回收率均可稳定在80%以上,纯度均满足工业级Na2CO3产品Ⅱ类要求;循环体系Na2SO4的含量积累到13%时,Na2CO3产品纯度达不到工业级标准,需提取Na2SO4。(4)循环滤液用硫酸酸化,将其所含的Na HCO3和Na2CO3全部转化为Na2SO4,加入10~20ppm十二烷基苯磺酸钠可改善Na2SO4晶体质量,蒸发速率为70~90 m L/(dm2·h)时,硫酸钠结晶颗粒主粒径达0.5mm,纯度达到工业级要求。
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