周國娥，鐘紅梅，梁美東

（湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，湖南株洲412004）

水合肼副產(chǎn)鹽渣制小蘇打新工藝研究

周國娥，鐘紅梅，梁美東

（湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，湖南株洲412004）

尿素法生產(chǎn)水合肼副產(chǎn)大量鹽渣可用于生產(chǎn)小蘇打。首先將鹽渣進行鹽堿分離即洗鹽，洗鹽溫度為32～35℃，洗水用量為液固體積比為7∶3，洗滌后鹽中碳酸鈉質(zhì)量分數(shù)≤5%。然后將洗鹽配成飽和溶液，加入碳酸氫銨進行碳化反應(yīng)，氯化鈉與碳酸氫銨物質(zhì)的量比為0.9，反應(yīng)溫度為20～30℃，加料反應(yīng)時間為40min，攪拌轉(zhuǎn)速為30 r/min。最后將小顆粒碳酸氫鈉陳化，陳化溫度為30℃，陳化時間為4 h，攪拌轉(zhuǎn)速為10 r/min。在此條件下制得的碳酸氫鈉粒徑大于250μm粒子質(zhì)量分數(shù)為95.1%，碳酸氫鈉干基質(zhì)量分數(shù)大于98.5%，達到工業(yè)級碳酸氫鈉的質(zhì)量要求。將水合肼副產(chǎn)鹽渣用于生產(chǎn)小蘇打，不僅可以創(chuàng)造一定的經(jīng)濟效益，還解決了水合肼生產(chǎn)中的環(huán)境污染問題，并且開發(fā)了一種生產(chǎn)小蘇打的新工藝。

水合肼；鹽渣；小蘇打；新工藝；綜合利用

水合肼作為一種重要的精細化工原料，主要用于合成AC（偶氮二甲酰胺）、DIPA（2，6-二異丙基苯胺）、TSH（對甲苯磺酰肼）等發(fā)泡劑。水合肼及其衍生物在許多工業(yè)應(yīng)用中得到廣泛的使用，如在化學(xué)產(chǎn)品、醫(yī)藥產(chǎn)品、農(nóng)化產(chǎn)品以及水處理、照相、攝影產(chǎn)品中用作還原劑、抗氧劑。近年來，水合肼的應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷拓展。尿素法生產(chǎn)水合肼，利用次氯酸鈉和尿素為原料，生產(chǎn)過程副產(chǎn)大量鹽渣，每生產(chǎn)1 t水合肼（質(zhì)量分數(shù)為40%）約副產(chǎn)2.5 t鹽渣。這種鹽渣由于雜質(zhì)較多一直未得到有效利用，而排入江河湖泊中不但嚴重污染水資源、造成資源浪費，而且制約了中國水合肼生產(chǎn)的進一步發(fā)展。

小蘇打是重要的無機化工產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、食品、輕工、紡織等工業(yè)部門以及人們的日常生活中，在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。中國的小蘇打生產(chǎn)歷史較為悠久，一般采用聯(lián)合制堿法先制得純堿，然后純堿再碳酸化生產(chǎn)碳酸氫鈉。生產(chǎn)原料有鹽、氨氣、二氧化碳。生產(chǎn)過程是將氨通入飽和食鹽水制成氨鹽水，通入二氧化碳生成碳酸氫鈉沉淀，經(jīng)過濾、洗滌得NaHCO3微小晶體，煅燒制得純堿，將純堿配成溶液再與二氧化碳進行碳酸化反應(yīng)，生產(chǎn)出碳酸氫鈉［1］。筆者將水合肼副產(chǎn)鹽渣中的堿分離出來，將鹽配成飽和溶液，在飽和鹽水中加入一定量碳酸氫銨，控制一定的反應(yīng)條件，通過離心分離，再通過陳化，可制得合格的工業(yè)級碳酸氫鈉。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

水合肼副產(chǎn)鹽渣，其組成（質(zhì)量分數(shù)）：氯化鈉，78%；碳酸鈉，12%；氫氧化鈉，3%；水，7%。碳酸氫銨為工業(yè)級。實驗試劑均為分析純。

1.2 實驗方法及工藝流程（見圖1）

圖1 鹽渣制小蘇打工藝流程圖

1）鹽堿分離。將鹽渣用水配成一定固含量的漿料，使鹽渣中的堿基本溶于水，通過離心分離得到含堿母液和固體鹽，含堿母液用于生產(chǎn)十水碳酸鈉，固液分離后的母液返回用于洗鹽［2-3］。

2）配制飽和鹽水。將固體鹽加水配成飽和鹽水溶液［4］。

3）碳化反應(yīng)。將飽和鹽水過濾，慢慢加入一定量碳酸氫銨，控制一定的反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間及攪拌轉(zhuǎn)速，生成一定顆粒度的碳酸氫鈉，通過洗滌、離心分離得到碳酸氫鈉，母液進入后續(xù)工序［5-7］。

4）析出氯化銨。將分離出碳酸氫鈉的母液降溫，慢慢加入一定量固體鹽，使氯化銨結(jié)晶析出，通過離心分離得到氯化銨產(chǎn)品，母液循環(huán)使用［1］。

5）碳酸氫鈉溶液陳化。通過碳化反應(yīng)得到碳酸氫鈉的純度達到要求，但是顆粒度未達到要求。將碳酸氫鈉固體投入到飽和碳酸氫鈉溶液中，配成一定濃度的漿料，升溫到一定的溫度，再慢慢降溫到一定的溫度，在低溫下保持一段時間，離心分離得到純度和粒度都合格的工業(yè)級碳酸氫鈉產(chǎn)品［8］。

1.3 分析方法

采用酸堿滴定法測定飽和鹽水中堿的質(zhì)量濃度；采用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定法測定鹽水中氯化鈉的含量；采用酸堿滴定法測定碳酸氫鈉產(chǎn)品的純度；采用硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定法測定氯化銨產(chǎn)品的純度。

2 結(jié)果與討論

2.1 洗鹽工藝條件選擇

［3］實驗數(shù)據(jù)，選擇洗鹽溫度為32～ 35℃，洗水加量為配成鹽漿后液固體積比為7∶3，洗滌后的鹽中碳酸鈉質(zhì)量分數(shù)≤5%。

2.2 碳化反應(yīng)工藝條件選擇

在初始飽和鹽水溶液中，為防止鹽水中少量不溶性雜質(zhì)影響碳酸氫鈉的質(zhì)量，在碳化前先將飽和鹽水過濾，然后加入碳酸氫銨進行碳化反應(yīng)。以碳酸氫鈉的粒度（Ya）和純度（Yb）為考察指標(biāo)，以氯化鈉與碳酸氫銨物質(zhì)的量比（A）、反應(yīng)溫度（B）、加料反應(yīng)時間（C）、攪拌轉(zhuǎn)速（D）為考察因素，采用L9（34）正交表進行正交實驗，以確定碳化過程優(yōu)化工藝條件。正交實驗因素及水平見表1，實驗方案及結(jié)果見表2。通過極差分析得到碳化反應(yīng)最佳工藝條件：氯化鈉與碳酸氫銨物質(zhì)的量比為0.9，反應(yīng)溫度為20～30℃，加料反應(yīng)時間為40min，攪拌轉(zhuǎn)速為30 r/min。在此條件下進行碳化反應(yīng)，可制得粒度大于250μm粒子質(zhì)量分數(shù)約為70%、干基純度大于98.5%的碳酸氫鈉。通過碳化反應(yīng)所得碳酸氫鈉的純度達到工業(yè)碳酸氫鈉（GB/T 1606—2008）的質(zhì)量要求，但顆粒度未達到要求。

表1 正交實驗因素及水平

表2 正交實驗方案及結(jié)果

2.3 陳化工藝條件選擇

將碳酸氫鈉固體投入到飽和碳酸氫鈉溶液中配成一定的漿料，升溫至60℃（65℃碳酸氫鈉迅速分解），再慢慢降溫至一定的溫度，在低溫下保持一段時間，離心分離可得到碳酸氫鈉產(chǎn)品。以碳酸氫鈉顆粒度為考察指標(biāo)，以陳化溫度、陳化時間、攪拌轉(zhuǎn)速為考察因素，采用L9（34）正交表進行正交實驗，以確定陳化過程優(yōu)化工藝條件。正交實驗因素及水平見表3，實驗方案及結(jié)果見表4。通過極差分析得出陳化過程最佳工藝條件：陳化溫度為30℃，陳化時間為4 h，攪拌轉(zhuǎn)速為10 r/min。在此條件下可得到粒徑大于250μm、粒子質(zhì)量分數(shù)為95.1%且純度合格的工業(yè)級碳酸氫鈉。

表3 正交實驗因素及水平

表4 正交實驗方案及結(jié)果

3 結(jié)論

將尿素法生產(chǎn)水合肼副產(chǎn)的大量鹽渣用于生產(chǎn)小蘇打。首先將鹽渣中的堿通過洗滌的方式除去即洗鹽，洗鹽溫度為32～35℃，洗水用量為液固體積比為7∶3，洗滌后的鹽中碳酸鈉質(zhì)量分數(shù)≤5%。然后將鹽配成飽和溶液，加入碳酸氫銨進行碳化反應(yīng)，氯化鈉與碳酸氫銨物質(zhì)的量比為0.9，反應(yīng)溫度為20～30℃，加料反應(yīng)時間為40min，攪拌轉(zhuǎn)速為30 r/min。最后將小顆粒碳酸氫鈉陳化，陳化溫度為30℃，陳化時間為4 h，攪拌轉(zhuǎn)速為10 r/min。在此條件下制得的碳酸氫鈉粒徑大于250μm粒子質(zhì)量分數(shù)為95.1%，碳酸氫鈉干基質(zhì)量分數(shù)大于98.5%，達到工業(yè)級碳酸氫鈉的質(zhì)量要求。將水合肼副產(chǎn)鹽渣處理后用于生產(chǎn)碳酸氫鈉，不僅可以創(chuàng)造一定的經(jīng)濟效益，還解決了水合肼生產(chǎn)中的環(huán)境污染問題，并且開發(fā)了碳酸氫鈉的另一種生產(chǎn)工藝。

參考文獻：

［1］李建偉，楊久俊，孫紅玲，等.赤泥堿回收工藝研究［J］.無機鹽工業(yè)，2014，46（1）：46-48.

［2］天津化工研究院.無機鹽工業(yè)手冊（下冊）［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1992.

［3］周國娥，鐘紅梅.水合肼副產(chǎn)鹽渣制純堿新工藝的研究［J］.無機鹽工業(yè)，2010，42（8）：51-53.

［4］史曉平，胡建勛，劉常松，等.復(fù)分解法生產(chǎn)小蘇打母液的綜合處理［J］.無機鹽工業(yè)，2010，42（8）：57-59.

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［6］馬春花，李榮杰.小蘇打生產(chǎn)中新型碳化結(jié)晶器的介紹［J］.鹽業(yè)與化工，2015（1）：5-8.

［7］李敬輝.小蘇打生產(chǎn)的優(yōu)化改造［J］.純堿工業(yè)，2014（2）：29-30.

［8］王建伍.溶膠-凝膠法制備SiO2減反膜工藝研究［D］.常州：常州大學(xué)，2012.

聯(lián)系方式：zge_001@163.com

Research on new production processof baking sodaw ith by-produced saltwaste in hydrazinehydrate production

Zhou Guoe，Zhong Hongmei，LiangMeidong

（College ofChemical Engineering，Hunan ChemicalVocational Technology College，Zhuzhou 412004，China）

A lotof salt residuewas produced from urea-process hydrazine hydrate production，which can be used for baking sodamanufacturing.At first，the salt from the saltslag aswashing saltwas separated at32～35℃，thewash water consumption would fit for the liquid/solid ratio as 7∶3，and themass fraction of the sodium carbonate in the saltafterwashing was 5%or less.And then adding salt leaching with a saturated solution，adding ammonium bicarbonate for carbonation reaction，the amount-of-substance ratio of sodium chloride to ammonium bicarbonatewas 0.9，the reaction temperaturewas 20～30℃，the filling time was 40min，and the stirring speed was 30 r/min.Finally，aging the small particles of sodium bicarbonate，aging temperaturewas30℃，aging timewas 4 h，and stirring speed was10 r/min.Under the conditions，themass fraction ofsodium bicarbonate particleswith diameter greater than 250μm reached 95.1%，the drymass fraction of sodium bicarbonate were more than 98.5%，as fit for the quality requirements of industrialgrade ofsodium bicarbonate.Utilize the by-productsaltslag from hydrazine hydratemanufacturing for the production of baking soda，would notonly creating certain economic benefits，

butalso solving the environmentalpollution problem in the production ofhydrazine hydrate，and a new process for producing sodium bicarbonatewas developed.

hydrazine hydrate；saltslag；baking soda；new technology；comprehensive utilization

TQ131.12

A

1006-4990（2017）06-0053-03

2017-01-20

周國娥（1970—），女，大學(xué)本科，高級工程師，副教授，主要從事化工教學(xué)及水合肼和氯甲苯生產(chǎn)的研究開發(fā)工作。