小苏打母液冷却再结晶工艺试验

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(1.内蒙古明大新科技有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯　017000;2.大连市化工设计院有限公司，辽宁 大连　116000;3.沈阳石油化工设计院大连分院，辽宁 大连　116000)

1　天然碱卤制备小苏打的原理

天然碱卤吸收二氧化碳气，使其中的碳酸钠重碳酸化，转变为溶解度较小的碳酸氢钠沉淀的过程，是一个多温条件下，伴有化学反应的吸收、传热、结晶的复杂过程以及具有气、液、 固三相的复杂过程。而NaHCO3的结晶是过程的中心，是过程最佳化的控制因素。

碱液中的重碳酸化反应为:

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

这个反应的结果是生成溶解度较反应物小的NaHCO3，并放出热量。因此，逐渐向碱液中加入CO2并不断移走NaHCO3(结晶)和热量(降温)，有利于反应向右进行。析出较大的NaHCO3结晶颗粒，才便于过滤和洗涤，使它与母液分离时损失小。尤其是必须避免出现“糊状”结晶，100 μm左右的NaHCO3结晶颗粒有较好的过滤性能。

2　现有生产存在的问题

鄂托克旗现有的小苏打生产,原料主要是湖内直接抽取的已制好的卤水(卤水各成分平均含量为：Na2CO3140 g/L、Na2SO432 g/L、NaCl 105 g/L)，再兑一少部分天然碱(片碱)，溶化天然碱过程中调节各组分含量，达到进塔液浓度的要求后进入碳化工序。碳化过程中产生很多通常称为“浮碱”的细小晶体，过滤时随母液排出，致使母液中存在大量的小苏打细小晶体。

另外，用湖内卤水直接化碱，过滤母液不回收，就全部排入母液池(在每年的5月～10月期间)。虽说有母液池露天沉降蒸发，回收一部分所谓的母液碱，但势必要造成很大的浪费，同时露天的蒸发环境，泥沙和灰尘及其他杂质落入母液中，使小苏打产品的质量降低。

3　小苏打母液冷却再结晶工艺试验

本装置在未用湖内卤水之前，是用过滤后排出的母液直接化碱，作为碳化液。这样母液的利用率高,同时母液中的细小晶体可以作为晶种，为NaHCO3晶体更好地形成，起到了一定的促进作用。

将以上方法应用到卤水制小苏打工艺中。

因此利用冷却结晶器，适当冷却母液，使细小晶体得以长大，便于过滤。因为冷却形成的结晶体含有结晶水，氯化物含量也高，这样就使小苏打的质量受到一定的影响。但相比露天蒸发，母液中杂质少，小苏打质量有很大的改善和提高，产品价格也有保障。

对经冷却结晶后排出母液进行加热湿分解，使母液中剩余的碳酸氢钠的得以分解，母液中碳酸钠的含量增加，分解排出的二氧化碳回压缩工序，进行二次利用，提高尾气二氧化碳的利用率。分解后碳酸钠含量高的母液返回碱液制备工序，补充碱液浓度的不足，母液得以重复利用，减少排放。工艺流程见图1。

图1　小苏打生产工艺流程图

表1是对冷却结晶前和冷却结晶后的母液进行测定的两组数据。

表1　冷却结晶前后母液成分对比表(单位:g/L)

从表1分析的数据可以看出，经过冷却结晶后母液中Na2CO3的含量升高，NaHCO3的含量减少，说明小苏打晶体在长大，冷却结晶后可以回收部分小苏打，因此利用母液冷却结晶工艺，进行小苏打的二次回收，技术上是合理的，有待逐步完善推广。

表2是露天蒸发回收母液和冷却结晶母液生产的小苏打产品的质量数据。

表2　两种工艺生产的小苏打产品质量

从表2 分析的数据可以看出，经过冷却结晶母液生产的小苏打，没有杂质成分，NaHCO3的含量高；而露天蒸发母液生产的NaHCO3含量低，碳酸钠、硫酸钠的的含量比较高，说明冷却结晶工艺的产品质量相比露天蒸发工艺所得产品质量，得到了实质性的提升。

4　结　语

从产品的销售环节对比，露天蒸发工艺的小苏打产品成本约300元/吨，售价650元/吨；冷却结晶工艺的小苏打产品成本约420元/吨，售价1 100元/吨。两者利润相差330元/吨。按年产3000 t的二级品小苏打核算，制成二级品小苏打可新增利润99万元，直接的经济效益还是比较可观的。小苏打母液冷却再结晶工艺可以提高产品质量，值得推广尝试。