我國(guó)化工冶金行業(yè)大量使用硫酸鈉和鈉堿,導(dǎo)致產(chǎn)生大量廢硫酸鈉,其年產(chǎn)生量超過1 000萬t,目前僅少量用于生產(chǎn)元明粉和硫化堿,消納能力有限。
硫酸鈉制純堿一直是純堿行業(yè)的重點(diǎn)攻關(guān)方向,也是緩解副產(chǎn)硫酸鈉堆存壓力的有效途徑。以硫酸鈉與碳酸氫銨進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)制碳酸鈉聯(lián)產(chǎn)硫酸銨方法最為理想,但該技術(shù)瓶頸是硫酸鈉與碳酸銨反應(yīng)轉(zhuǎn)化率僅50%~60%,析出碳酸氫鈉后溶液體系相點(diǎn)處于硫酸鈉或復(fù)鹽結(jié)晶區(qū),均無法得到高純度硫酸銨?,F(xiàn)該技術(shù)由中科院過程所研究團(tuán)隊(duì)率先取得突破。研究團(tuán)隊(duì)基于復(fù)雜五元體系相平衡規(guī)律的新發(fā)現(xiàn),原創(chuàng)建立硫酸鈉短流程制備純堿(小蘇打)聯(lián)產(chǎn)硫酸銨新技術(shù),全過程無低溫冷凍及高溫蒸發(fā)過程,能耗降低20%以上。2018年至2019年,該技術(shù)先后在遼寧葫蘆島及四川攀枝花完成了工業(yè)試驗(yàn)。2020-09,在遼寧葫蘆島建成日處理700 m3硫酸鈉廢水(100 t硫酸鈉)示范線,一次開車成功,并實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。該項(xiàng)目年生產(chǎn)碳酸鈉2.5萬t(以小蘇打計(jì)4萬t),硫酸銨3萬t,將硫酸銨產(chǎn)值計(jì)入成本后,純堿成本低于1 400元/t,總體與氯化鈉制成純堿成本相當(dāng),小蘇打成本約1 000元/t,低于現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)成本,具有顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。該項(xiàng)目技術(shù)實(shí)現(xiàn)了鈉和硫酸根的自循環(huán),有效解決了副產(chǎn)硫酸鈉的利用難題,對(duì)發(fā)展綠色化工、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的意義重大。
該項(xiàng)目技術(shù)歷時(shí)10 a研發(fā),中科院過程所具有完成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。該項(xiàng)目技術(shù)成功工業(yè)化,不僅可實(shí)現(xiàn)副產(chǎn)硫酸鈉的高值循環(huán),引領(lǐng)企業(yè)物質(zhì)內(nèi)循環(huán)的新趨勢(shì),還可應(yīng)用于硫產(chǎn)芒硝制純堿過程,形成與氯化鈉制純堿相競(jìng)爭(zhēng)的新格局,應(yīng)用前景極為廣闊。