小蘇打母液冷卻再結晶工藝試驗

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(1.內蒙古明大新科技有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯　017000;2.大連市化工設計院有限公司，遼寧 大連　116000;3.沈陽石油化工設計院大連分院，遼寧 大連　116000)

1　天然堿鹵制備小蘇打的原理

天然堿鹵吸收二氧化碳氣，使其中的碳酸鈉重碳酸化，轉變為溶解度較小的碳酸氫鈉沉淀的過程，是一個多溫條件下，伴有化學反應的吸收、傳熱、結晶的復雜過程以及具有氣、液、 固三相的復雜過程。而NaHCO3的結晶是過程的中心，是過程最佳化的控制因素。

堿液中的重碳酸化反應為:

Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3+61.21 kJ/mol

這個反應的結果是生成溶解度較反應物小的NaHCO3，并放出熱量。因此，逐漸向堿液中加入CO2并不斷移走NaHCO3(結晶)和熱量(降溫)，有利于反應向右進行。析出較大的NaHCO3結晶顆粒，才便于過濾和洗滌，使它與母液分離時損失小。尤其是必須避免出現“糊狀”結晶，100 μm左右的NaHCO3結晶顆粒有較好的過濾性能。

2　現有生產存在的問題

鄂托克旗現有的小蘇打生產,原料主要是湖內直接抽取的已制好的鹵水(鹵水各成分平均含量為：Na2CO3140 g/L、Na2SO432 g/L、NaCl 105 g/L)，再兌一少部分天然堿(片堿)，溶化天然堿過程中調節各組分含量，達到進塔液濃度的要求后進入碳化工序。碳化過程中產生很多通常稱為“浮堿”的細小晶體，過濾時隨母液排出，致使母液中存在大量的小蘇打細小晶體。

另外，用湖內鹵水直接化堿，過濾母液不回收，就全部排入母液池(在每年的5月～10月期間)。雖說有母液池露天沉降蒸發，回收一部分所謂的母液堿，但勢必要造成很大的浪費，同時露天的蒸發環境，泥沙和灰塵及其他雜質落入母液中，使小蘇打產品的質量降低。

3　小蘇打母液冷卻再結晶工藝試驗

本裝置在未用湖內鹵水之前，是用過濾后排出的母液直接化堿，作為碳化液。這樣母液的利用率高,同時母液中的細小晶體可以作為晶種，為NaHCO3晶體更好地形成，起到了一定的促進作用。

將以上方法應用到鹵水制小蘇打工藝中。

因此利用冷卻結晶器，適當冷卻母液，使細小晶體得以長大，便于過濾。因為冷卻形成的結晶體含有結晶水，氯化物含量也高，這樣就使小蘇打的質量受到一定的影響。但相比露天蒸發，母液中雜質少，小蘇打質量有很大的改善和提高，產品價格也有保障。

對經冷卻結晶后排出母液進行加熱濕分解，使母液中剩余的碳酸氫鈉的得以分解，母液中碳酸鈉的含量增加，分解排出的二氧化碳回壓縮工序，進行二次利用，提高尾氣二氧化碳的利用率。分解后碳酸鈉含量高的母液返回堿液制備工序，補充堿液濃度的不足，母液得以重復利用，減少排放。工藝流程見圖1。

圖1　小蘇打生產工藝流程圖

表1是對冷卻結晶前和冷卻結晶后的母液進行測定的兩組數據。

表1　冷卻結晶前后母液成分對比表(單位:g/L)

從表1分析的數據可以看出，經過冷卻結晶后母液中Na2CO3的含量升高，NaHCO3的含量減少，說明小蘇打晶體在長大，冷卻結晶后可以回收部分小蘇打，因此利用母液冷卻結晶工藝，進行小蘇打的二次回收，技術上是合理的，有待逐步完善推廣。

表2是露天蒸發回收母液和冷卻結晶母液生產的小蘇打產品的質量數據。

表2　兩種工藝生產的小蘇打產品質量

從表2 分析的數據可以看出，經過冷卻結晶母液生產的小蘇打，沒有雜質成分，NaHCO3的含量高；而露天蒸發母液生產的NaHCO3含量低，碳酸鈉、硫酸鈉的的含量比較高，說明冷卻結晶工藝的產品質量相比露天蒸發工藝所得產品質量，得到了實質性的提升。

4　結　語

從產品的銷售環節對比，露天蒸發工藝的小蘇打產品成本約300元/噸，售價650元/噸；冷卻結晶工藝的小蘇打產品成本約420元/噸，售價1 100元/噸。兩者利潤相差330元/噸。按年產3000 t的二級品小蘇打核算，制成二級品小蘇打可新增利潤99萬元，直接的經濟效益還是比較可觀的。小蘇打母液冷卻再結晶工藝可以提高產品質量，值得推廣嘗試。