ADC發(fā)泡劑副產(chǎn)十水碳酸鈉制取磷酸氫二鈉的技術(shù)研究

王烈，澹臺(tái)姝嫻

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料集團(tuán)茫崖興元鉀肥公司，青海 格爾木 816099；2.河南平煤神馬東大化學(xué)有限公司，河南 開封 475003)

ADC發(fā)泡劑發(fā)氣量大、性能優(yōu)越，廣泛應(yīng)用于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺及各種橡膠等合成材料，可用于拖鞋、鞋底、鞋墊、塑料壁紙、天花板、地板革、人造革、絕熱、隔音材料等材料的發(fā)泡。ADC發(fā)泡劑性能穩(wěn)定、不易燃、不污染、無(wú)毒無(wú)味,不腐蝕模具、制品，分解溫度可調(diào)節(jié)，不影響固化和成型速度；可常壓發(fā)泡和加壓發(fā)泡；發(fā)泡均勻，細(xì)孔結(jié)構(gòu)理想;發(fā)泡產(chǎn)物為氮?dú)狻⒁谎趸迹€(wěn)定性好。但是，由于生產(chǎn)ADC的過(guò)程中有大量副產(chǎn)物產(chǎn)生，特別是十水碳酸鈉，直接影響裝置的正常運(yùn)行。為了解決ADC生產(chǎn)中物料消耗高、廢棄物排放量大的問(wèn)題，提高裝置的經(jīng)濟(jì)效益，可采用以廢治廢的方法，回收裝置副產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[1]。

1 十水碳酸鈉來(lái)源

十水碳酸鈉(俗稱水堿)是在以次氯酸鈉、尿素制取水合肼時(shí)產(chǎn)生的，其反應(yīng)方程式如下：

N2H4+NaCl+Na2CO3+H2O。

為了提高ADC的品質(zhì)，減少后續(xù)工序中酸的消耗，必須脫除粗水合肼中的碳酸鈉。水合肼精制方法包括蒸餾、萃取、分餾、冷凍除鹽等,其中以冷凍除鹽法最經(jīng)濟(jì)，國(guó)內(nèi)尿素法ADC生產(chǎn)廠家均采用此工藝進(jìn)行生產(chǎn)。將粗水合肼液降溫至10 ℃以下，碳酸鈉達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，以十水碳酸鈉結(jié)晶析出。生產(chǎn)1 t ADC耗燒堿2.1 t，副產(chǎn)十水碳酸鈉3 t。由于十水碳酸鈉中含有一定量的雜質(zhì)，如NaCl、CaSO4、MgSO4、N2H4和不溶性機(jī)械雜質(zhì)。其組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為總堿量34%左右(以Na2CO3計(jì))，NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.4%～1.8%，N2H4質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%～0.2%，其他雜質(zhì)0.1%左右。由于存在這些雜質(zhì)，回收的十水碳酸鈉若不經(jīng)處理無(wú)法作為化工原料直接用于其他工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)[2]。

為實(shí)現(xiàn)副產(chǎn)物的綜合利用，可通過(guò)以廢治廢的思路，利用反應(yīng)副產(chǎn)物制取其他化工產(chǎn)品。

2 十水碳酸鈉的利用——制取磷酸氫二鈉

在磷酸及農(nóng)藥生產(chǎn)、電化學(xué)拋光、化學(xué)清洗等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量含磷酸的廢液，這些廢液含有較高濃度的磷酸以及其他雜質(zhì)等，屬于危險(xiǎn)廢物。若直接加堿中和轉(zhuǎn)化為廢渣填埋，則造成資源的極大浪費(fèi)。可采用生產(chǎn)ADC時(shí)副產(chǎn)水堿與廢磷酸直接反應(yīng)，制取磷酸氫二鈉,反應(yīng)方程式如下：

取某公司電化學(xué)拋光副產(chǎn)80%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))廢磷酸100 mL(164 g)和ADC副產(chǎn)水堿382 g置于燒杯，加熱至80 ℃，水堿迅速融化與磷酸發(fā)生劇烈反應(yīng)，生成Na2HPO4并放出大量二氧化碳。冷卻至常溫，Na2HPO4·12H2O結(jié)晶析出，干燥后稱重為477 g，結(jié)晶后的母液質(zhì)量9 g。經(jīng)分析，Na2HPO4·12H2O純度為98.3%，滿足HG/T 2965—2009《工業(yè)磷酸氫二鈉》[3]中≥97%的要求，雜質(zhì)中硫酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.55%、鐵0.01%，pH值9.0，其他未檢出，均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，可直接用作工業(yè)原料[4]。

3 工業(yè)化應(yīng)用方案

通過(guò)以上研究，可采用中和、結(jié)晶、離心分離、母液回用、尾氣回收的方法實(shí)現(xiàn)副產(chǎn)十水碳酸鈉制取磷酸氫二鈉(工藝流程如圖1所示)。

1—反應(yīng)釜;2—堿洗塔;3—結(jié)晶釜;4—離心機(jī)。

工藝簡(jiǎn)介：取一定量十水碳酸鈉和副產(chǎn)磷酸按比例加入反應(yīng)釜，反應(yīng)釜夾套通0.6 MPa蒸汽加熱至80 ℃，制得磷酸氫二鈉；反應(yīng)尾氣經(jīng)水吸收后加壓液化，膨脹冷卻制取干冰。當(dāng)不再有氣體釋放時(shí)，反應(yīng)即達(dá)終點(diǎn)。將反應(yīng)液放至結(jié)晶釜，冷卻結(jié)晶送至離心機(jī)，離心分離磷酸氫二鈉與母液，母液回用，循環(huán)2次后排放至污水處理站，中和蒸發(fā)或生化處理至達(dá)標(biāo)排放。磷酸氫二鈉包裝銷售，通常用作農(nóng)用化肥，還可用于化工、造紙、皮革、水處理等行業(yè)作為原料。

4 結(jié)語(yǔ)

采用本工藝處理十水碳酸鈉，產(chǎn)品收率高，1 t副產(chǎn)十水碳酸鈉可處理0.43 t 80%的廢磷酸，得到1.25 t工業(yè)級(jí)磷酸氫二鈉產(chǎn)品，母液量為0.024 t，其中雜質(zhì)離子富集，可通過(guò)蒸發(fā)等方法處理；尾氣二氧化碳可通過(guò)加壓液化，膨脹冷卻制取干冰。本工藝采用工業(yè)副產(chǎn)品制取磷酸氫二鈉，有極佳的經(jīng)濟(jì)效益。