利用十水碳酸钠生产焦亚硫酸钠工艺技术

陈世豪

（福建省邵武市榕辉化工有限公司，福建邵武354000）

目前焦亚硫酸钠产品是以纯碱（烧碱）和二氧化硫（硫磺）为原料，通过不同的工艺路线来生产，其中间产品都是亚硫酸钠溶液或浆液［1-7］。此种工艺成本高，利润低［8］。目前国内十水碳酸钠的主要来源：（1）冶金行业用烧碱或纯碱吸收冶炼烟气中含有的二氧化碳尾气；（2）部分企业环保处理过程的副产物；（3）氯碱行业尿素法生产水合肼的副产物［6，9］。 十水碳酸钠因含有10个结晶水，因而增加了碳酸钠有效成分的单位运输成本，因此寻求十水碳酸钠的新用途来提高产品的附加值具有重要意义。笔者介绍了利用氯碱行业尿素法水合肼生产过程副产的十水碳酸钠为原料替代纯碱生产焦亚硫酸钠的工艺技术。

1 国内焦亚硫酸钠生产工艺路线及原理

焦亚硫酸钠的生产主要采用湿法工艺，其原理是用纯碱与亚硫酸氢钠溶液混合而成的悬浮液吸收二氧化硫至过饱和，从亚硫酸氢钠过饱和溶液中结晶析出焦亚硫酸钠产品［9］。其步骤如下：

从式（3）可以发现：亚硫酸钠（Na2SO3）在亚硫酸氢钠饱和溶液中吸收二氧化硫至过饱和状态下可以转化成焦亚硫酸钠。

2 利用十水碳酸钠生产焦亚硫酸钠工艺线路

（1）用焦亚硫酸钠母液中的NaHSO3与十水碳酸钠（Na2CO3·10H2O）反应生成亚硫酸钠溶液，因过饱和析出部分粉末状亚硫酸钠产品，离心之后的亚硫酸钠溶液经蒸发结晶生成晶体状无水亚硫酸钠产品。

（2）用步骤（1）得到的亚硫酸钠产品（粉末状与晶体状）在亚硫酸氢钠饱和溶液中吸收二氧化硫至过饱和状态下可以转化成焦亚硫酸钠。

（3）用步骤（2）得到的焦亚硫酸钠母液（主要成分NaHSO3）加入十水碳酸钠反应生成亚硫酸钠溶液，再经吸收二氧化硫到饱和为终点，可形成比起初多约1倍的新焦亚硫酸钠母液。

（4）将步骤（3）得到的新焦亚硫酸钠母液平均分成两份，一份重复步骤（1）生产亚硫酸钠，另一份重复步骤（2）生产焦亚硫酸钠产品，生产焦亚硫酸钠之后离心母液重复步骤（3）制造新的焦亚硫酸钠母液以维持母液平衡。此后一直循环，连续工业化生产。

3 利用十水碳酸钠生产焦亚硫酸钠工艺流程

利用十水碳酸钠生产焦亚硫酸钠工艺流程示意图见图1。从图1可以看出：以十水碳酸钠为原料的生产工艺与传统的纯碱原料工艺基本吻合，易于操作。

图1 利用十水碳酸钠生产焦亚硫酸钠工艺流程示意图

4 利用十水碳酸钠替代纯碱生产焦亚硫酸钠结果讨论

采用尿素法水合肼副产的Na2CO3·10H2O为原料，与焦亚硫酸钠母液中的NaHSO3反应，过饱和析出部分Na2SO3，离心之后获得粉末状Na2SO3中间产品，离心液再经蒸发结晶、离心分离后获得晶体状无水Na2SO3中间产品。在Na2S2O5生产线上，粉末状与晶体状Na2SO3中间产品与焦亚硫酸钠母液混合搅拌成亚硫酸钠悬浮浆液，经三级逆向吸收SO2气体至终点，此料液经离心、烘干成Na2S2O5产品，焦亚硫酸钠离心母液循环套用。连续生产批次的Na2S2O5产品质量见表1。从表1可以看出：采用十水碳酸钠替代纯碱生产焦亚硫酸钠，10个批次产品纯度介于96%～97%，且产品为白色或微黄色，符合HG/T 2826—2008《工业焦亚硫酸钠》要求。

表1 以十水碳酸钠为原料不同批次焦亚硫酸钠产品质量

5 利用十水碳酸钠替代纯碱生产焦亚硫酸钠成本核算

十水碳酸钠是尿素法生产水合肼的副产物，市场价 260元/t（纯度 32%）；纯碱市场价 1 580元/t，蒸汽制造单价130元/t。表2为两种工艺生产焦亚硫酸钠成本核算（以1 t产品计）。从表2可以看出：采用十水碳酸钠替代纯碱制造焦亚硫酸钠，每吨产品生产成本降低214.8元，以年产6 000 t焦亚硫酸钠计，可新增效益128.8万元。

表2 两种工艺生产焦亚硫酸钠成本核算

6 应用与推广

（1）采用十水碳酸钠替代纯碱生产焦亚硫酸钠，具有原料价格低廉、生产工艺基本保持不变、经济效益好等特点，也为十水碳酸钠提供了一种新的用途。

（2）在步骤（2）还可以生产无水亚硫酸钠或七水亚硫酸钠产品以满足市场不同需求。

（3）若原料十水碳酸钠中机械杂质较多，会影响焦亚硫酸钠的产品质量与外观色泽，因此要从原料降低各种杂质含量来保证最终产品的质量。

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