ADC发泡剂副产十水碳酸钠制取磷酸氢二钠的技术研究

2021-07-02王烈澹台姝娴

氯碱工业 2021年10期

王烈，澹台姝娴

(1.中国农业生产资料集团茫崖兴元钾肥公司，青海格尔木 816099；2.河南平煤神马东大化学有限公司，河南开封 475003)

ADC发泡剂发气量大、性能优越，广泛应用于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺及各种橡胶等合成材料，可用于拖鞋、鞋底、鞋垫、塑料壁纸、天花板、地板革、人造革、绝热、隔音材料等材料的发泡。ADC发泡剂性能稳定、不易燃、不污染、无毒无味,不腐蚀模具、制品，分解温度可调节，不影响固化和成型速度；可常压发泡和加压发泡；发泡均匀，细孔结构理想;发泡产物为氮气、一氧化碳，稳定性好。但是，由于生产ADC的过程中有大量副产物产生，特别是十水碳酸钠，直接影响装置的正常运行。为了解决ADC生产中物料消耗高、废弃物排放量大的问题，提高装置的经济效益，可采用以废治废的方法，回收装置副产物，实现可持续发展[1]。

1 十水碳酸钠来源

十水碳酸钠(俗称水碱)是在以次氯酸钠、尿素制取水合肼时产生的，其反应方程式如下：

N2H4+NaCl+Na2CO3+H2O。

为了提高ADC的品质，减少后续工序中酸的消耗，必须脱除粗水合肼中的碳酸钠。水合肼精制方法包括蒸馏、萃取、分馏、冷冻除盐等,其中以冷冻除盐法最经济，国内尿素法ADC生产厂家均采用此工艺进行生产。将粗水合肼液降温至10 ℃以下，碳酸钠达到过饱和状态，以十水碳酸钠结晶析出。生产1 t ADC耗烧碱2.1 t，副产十水碳酸钠3 t。由于十水碳酸钠中含有一定量的杂质，如NaCl、CaSO4、MgSO4、N2H4和不溶性机械杂质。其组成(质量分数)为总碱量34%左右(以Na2CO3计)，NaCl质量分数1.4%～1.8%，N2H4质量分数0.1%～0.2%，其他杂质0.1%左右。由于存在这些杂质，回收的十水碳酸钠若不经处理无法作为化工原料直接用于其他工业产品的生产[2]。

为实现副产物的综合利用，可通过以废治废的思路，利用反应副产物制取其他化工产品。

2 十水碳酸钠的利用——制取磷酸氢二钠

在磷酸及农药生产、电化学抛光、化学清洗等工业生产过程中，会产生大量含磷酸的废液，这些废液含有较高浓度的磷酸以及其他杂质等，属于危险废物。若直接加碱中和转化为废渣填埋，则造成资源的极大浪费。可采用生产ADC时副产水碱与废磷酸直接反应，制取磷酸氢二钠,反应方程式如下：

取某公司电化学抛光副产80%(质量分数)废磷酸100 mL(164 g)和ADC副产水碱382 g置于烧杯，加热至80 ℃，水碱迅速融化与磷酸发生剧烈反应，生成Na2HPO4并放出大量二氧化碳。冷却至常温，Na2HPO4·12H2O结晶析出，干燥后称重为477 g，结晶后的母液质量9 g。经分析，Na2HPO4·12H2O纯度为98.3%，满足HG/T 2965—2009《工业磷酸氢二钠》[3]中≥97%的要求，杂质中硫酸盐质量分数为0.55%、铁0.01%，pH值9.0，其他未检出，均满足标准要求，可直接用作工业原料[4]。

3 工业化应用方案

通过以上研究，可采用中和、结晶、离心分离、母液回用、尾气回收的方法实现副产十水碳酸钠制取磷酸氢二钠(工艺流程如图1所示)。

1—反应釜;2—碱洗塔;3—结晶釜;4—离心机。

工艺简介：取一定量十水碳酸钠和副产磷酸按比例加入反应釜，反应釜夹套通0.6 MPa蒸汽加热至80 ℃，制得磷酸氢二钠；反应尾气经水吸收后加压液化，膨胀冷却制取干冰。当不再有气体释放时，反应即达终点。将反应液放至结晶釜，冷却结晶送至离心机，离心分离磷酸氢二钠与母液，母液回用，循环2次后排放至污水处理站，中和蒸发或生化处理至达标排放。磷酸氢二钠包装销售，通常用作农用化肥，还可用于化工、造纸、皮革、水处理等行业作为原料。