硫酸銨提純法制造技術

本發明專利技術公開了一種合成硫酸銨與美國醫藥級碳酸氫鈉的工藝，它可以低能耗、高效率地將硫酸鈉和碳酸氫鹽前體轉換為硫酸銨高級化肥，并通過用硫酸鈉飽和工藝鹽水來生產醫藥級碳酸氫鈉。這一工序在以前的技術中未被認可，結果使得以前的技術從工程、能量及產品質量的角度來看都是不成功的。本工藝將硫酸鈉重新引入工藝鹽水或溶液中以維持轉換工藝，而不再有以前技術中所固有的分離問題和能量消耗問題。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
?硫酸銨提純法本專利技術涉及到提純硫酸銨的方法。更具體來說，本專利技術涉及到用硫酸鈉和碳酸氫鈉通過逐步沉淀獲得高純度硫酸銨而不需要高能輸入的方法。以前的技術中已經詳細討論過碳酸氫鈉與硫酸銨的制備，有關此技術的最近的一個專利是1997年1月14日頒發給湯姆森等人的加拿大專利2,032,657。該文獻講述了通過天然硫酸鈉生產碳酸氫鈉和硫酸銨的工藝，而且也涉及到硫酸鈉與硫酸銨重鹽的制備。當人們想生成純硫酸銨時，它是一個污染源。硫酸銨產品中如果存在重鹽和鈉，只會使硫酸銨的價值降低至非工業品。在此方法中，從第13頁第8行開始明確指出：“在除去碳酸氫鈉固體以后，剩余的鹽水中含有未反應的硫酸鈉、硫酸銨、碳酸氫銨以及微量碳酸氫鈉的混合物。用36號泵將該鹽水送到31號氣體回收鍋爐中，在這里它被加熱至95°~100℃。在這些條件下，碳酸氫銨被分解掉，溶解在鹽水中的碳酸氫鈉同硫酸銨反應，生成硫酸鈉、二氧化碳及氨。溶解在鹽水中的二氧化碳和氨被蒸發掉，使溶液中留下的混合物主要為鈉與硫酸銨。所再生的二氧化碳和氨在32號氣體冷卻器中被冷卻，經過34號氣體冷卻器的進一步冷卻以后，通過33號鼓風機返回到21號反應器。這種再生工藝最大程度地減少了工藝中所使用的二氧化碳和氨的數量。”顯然，鹽水被蒸發，硫酸銨同鹽水反應生成硫酸鈉和其它物質。還未找-->到系統中所存在各元素之間的相位平衡關系。本參考文獻只提供了硫酸鈉與硫酸銨飽和溶液系統的閉路系統，該系統只可以生成重鹽。根據此學說，不會再有其它結果。該學說只局限在認為不同的溶解度可以生成硫酸銨產品。這是不對的，結果是硫酸銨污染系統。在斯蒂爾司等人的美國專利3,493,329中，此學說的方向是制備碳酸氫鈉與鹽酸。這個目標是同斯蒂爾司等人的學說是一致的，在文章第11欄23~43行，寫有下列內容：“如果不是在工藝的第一階段沉淀重鹽，而希望沉淀硫酸銨，那么可以采用下列程序。在圖10中，可以看到將此圖分成三部分的三條曲線中的每一條都同兩個鹽的同序共沉淀相對應。在任何一個溫度下，代表一個系統的點都可以通過除去溶液中的一些水進行垂直位移。為了沉淀硫酸銨而不是重鹽，有必要使操作溫度大于此三點，即大約59℃。A點大約同63℃相對應，它是適合的，因為它遠離該三點以避免在不需要太多熱量的情況下有所不希望的重鹽沉淀出來。顯然，在A點有硫酸鈉和硫酸銨的同序共沉淀，但其形式是兩個鹽的混合物，而不是重鹽。“斯蒂爾司等人的參考文獻不僅不足以教導如何形成純度大于75％的硫酸銨，而且所揭示的內容更是完全缺乏如何獲得單一硫酸銨的方法。斯蒂爾司等人的參考文獻沒有而且也不會生成單一產品的硫酸銨，而本專利技術的學說卻明顯可以。-->如果按照斯蒂爾司等人的方法，我們不能夠生成純硫酸銨產品，因為該文章完全沒有意識到鹽系統相位平衡的局限性以及需要把各步結合來克服此鹽系統所固有的污染步驟。雖然在斯蒂爾司等人有關產品制備的圖10中談到了A點，但是，顯然盡管沒有說明混合物中有重鹽存在，但沒有說明表示產品中不含有混合鹽。這反映在所揭示的文章中，斯蒂爾司等人表示有硫酸鈉和硫酸銨的同序共沉淀存在。這同斯蒂爾司等人從第12欄第21行開始所提供的數據相一致，沒有數據表明硫酸銨單獨的數量。在每種情況下，所提供的數據是按化合物中所沉淀的比例來表示的，即重鹽和其它物質。最后，斯蒂爾司等在從第32行開始的文字說明中表示：“(NH4)2SO4與硫酸鈉同時存在的形式、或通過以硫酸銨和重鹽的形式同序共沉淀來實施。”通過檢查圖10和11，沒有生成單一硫酸銨的這個事實變得很明顯。沒有生成硫酸銨的數據，實行此方法的結果只是一個混合鹽和重鹽。采用這種方法不可以再獲得其它東西。最后美國于1998年11月3日為柯里森亞克等人頒發的專利5,830,442講授了生產硫酸銨的改進工藝。在能耗與轉換效率不是特別在意的地方，該工藝非常誘人。在本工藝中，通過大量的輸入能量蒸發及隨后的冷卻來除去硫酸鈉。結果重鹽與溶液的比例是2∶1，然后它必須蒸發掉以回收硫酸銨。雖然熟練的工藝設計師對此很贊賞，但是這種分離方法帶來了很多困難，因為它要過濾大量的沉淀重鹽，而且該工藝采用了重新溶解重鹽、將其加入到蒸發器中，以生產循環物流用硫酸鈉。這種程序增加了工藝的蒸發負載。在剛開始試圖提高產量和產能中，沒有意識到含有硫酸鈉的初始溶液為-->不飽和溶液，這對維持硫酸銨合成中的反應是至關重要的。考慮到以前技術的局限性，顯然仍然需要一種工藝可以按適當的順序、使用一種高效節能的裝置大量地生產高純度的硫酸銨。本專利技術以很好的方式達到了這些目標，用于生產硫酸銨和美國碳酸氫鈉藥品。本專利技術可以用于化肥廠。本專利技術的一個目的是提供生產硫酸銨和工業級碳酸氫鈉的改進工藝。本專利技術所體現的進一步的目標是提供一種方法，從硫酸鈉、二氧化碳、氨或銨離子溶液中回收純硫酸銨溶液，包括以下各步驟：a)沉淀，在至少一個沉淀操作中，碳酸氫鈉沉淀，以在降低溶液中碳酸氫鈉濃度的同時，提高溶液中硫酸銨的濃度；b)將碳酸氫鈉沉淀物進行離心與洗滌操作，以將沉淀物轉化為工業級碳酸氫鈉；c)用硫酸鈉或碳酸氫銨飽和a)步中的溶液，在35℃至50℃的溫度下，向溶液中添加硫酸鈉或碳酸氫銨，以形成第二個碳酸氫鈉沉淀；d)對c)步的溶液進行調節，至少是將溶液加熱至95℃，釋放出氨與二氧化碳，或用硫酸同c)步的溶液接觸以除去碳酸鹽氣體；e)將d)步的溶液冷卻至溫度-2℃至2℃之間，以形成第三個碳酸氫鈉沉淀；f)將d)和e)步中的沉淀回收至a)步；g)用硫酸處理e)步的溶液，以除去碳酸氫鈉中的碳酸鹽氣體，將硫酸鈉減少至7％(重量百分比)以下，隨后h)回收純硫酸銨溶液。-->有利的是硫酸銨形成過程中所遇到的重鹽比例為0.3∶1，這在工藝能耗方面有重大意義。例如，它需要大約5MBtu~7Mbtu的能量使溶液蒸發。顯然，如果重鹽的比例提高，能量輸入也增加從而降低工藝的效率。此外，當重鹽比例維持在相對小的條件下時，將硫酸銨從硫酸鈉中分離出來就變得容易多了，因為人們不需要為了少量的液體產品而去處理大量的重鹽固體。在這種方式下，過濾被簡化，沒有發生設備故障或導致效率降低的其它問題的風險本專利技術所體現的另外一個目標是提供一種方法，從硫酸鈉、二氧化碳、氨或銨離子溶液中回收純硫酸銨溶液，包括以下各步驟：a)沉淀，在至少一個沉淀操作中，碳酸氫鈉沉淀，以在降低溶液中碳酸氫鈉濃度的同時，提高溶液中硫酸銨的濃度；b)將碳酸氫鈉沉淀物進行離心與洗滌操作，以將沉淀物轉化為工業級碳酸氫鈉；c)用硫酸鈉或碳酸氫銨飽和a)步中的溶液，在35℃至50℃的溫度下，向溶液中添加硫酸鈉或碳酸氫銨，以形成第二個碳酸氫鈉沉淀；d)對c)步的溶液進行調節，至少是將溶液加熱至95℃，釋放出氨與二氧化碳，或用硫酸同c)步的溶液接觸以除去碳酸鹽氣體；e)將d)步的溶液冷卻至溫度-2℃至2℃之間，以形成第三個碳酸氫鈉沉淀；f)將d)和e)步中的沉淀回收至a)步；g)將e)步的溶液加熱至95℃，將剩余的碳酸氫鈉轉化為硫酸鈉，釋放出氨和二氧化碳進行循環；隨后-->h)回收純硫酸銨溶液。本專利技術所體現的進一步的目標是提供從硫酸鈉和碳酸氫鈉中生成硫酸銨的方法，包括以下各步驟：a)提供硫酸鈉溶液；b)將硫酸鈉溶液同二氧化碳和氨或銨離子接觸，以形成第一個碳酸本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種從硫酸鈉、二氧化碳、氨或銨離子溶液中回收純硫酸銨溶液的方法，包括以下各步驟：ａ）沉淀，在至少一個沉淀操作中，碳酸氫鈉沉淀，以在降低溶液中碳酸氫鈉濃度的同時，提高溶液中硫酸銨的濃度；ｂ）將碳酸氫鈉沉淀物進行離心與洗滌操作， 以將沉淀物轉化為工業級碳酸氫鈉；ｃ）用硫酸鈉或碳酸氫銨飽和ａ）步中的溶液，在３５℃－５０℃的溫度下，向溶液中添加硫酸鈉或碳酸氫銨，以形成第二個碳酸氫鈉沉淀；ｄ）對ｃ）步的溶液進行調節，至少是將溶液加熱至９５℃，釋放出氨與二氧 化碳，或用硫酸同ｃ）步的溶液接觸以除去碳酸鹽氣體；ｅ）將ｄ）步的溶液冷卻至溫度－２℃至２℃之間，以形成第三個碳酸氫鈉沉淀；ｆ）將ｄ）和ｅ）步中的沉淀回收至ａ）步；ｇ）用硫酸處理ｅ）步的溶液，以除去碳酸氫鈉中的剩余碳酸 鹽氣體，將硫酸鈉減少至７％（重量百分比）以下；隨后ｈ）回收純硫酸銨溶液。

【技術特征摘要】
US 1998-10-13 60/103,9681、一種從硫酸鈉、二氧化碳、氨或銨離子溶液中回收純硫酸銨溶液的方法，包括以下各步驟：a)沉淀，在至少一個沉淀操作中，碳酸氫鈉沉淀，以在降低溶液中碳酸氫鈉濃度的同時，提高溶液中硫酸銨的濃度；b)將碳酸氫鈉沉淀物進行離心與洗滌操作，以將沉淀物轉化為工業級碳酸氫鈉；c)用硫酸鈉或碳酸氫銨飽和a)步中的溶液，在35℃-50℃的溫度下，向溶液中添加硫酸鈉或碳酸氫銨，以形成第二個碳酸氫鈉沉淀；d)對c)步的溶液進行調節，至少是將溶液加熱至95℃，釋放出氨與二氧化碳，或用硫酸同c)步的溶液接觸以除去碳酸鹽氣體；e)將d)步的溶液冷卻至溫度-2℃至2℃之間，以形成第三個碳酸氫鈉沉淀；f)將d)和e)步中的沉淀回收至a)步；g)用硫酸處理e)步的溶液，以除去碳酸氫鈉中的剩余碳酸鹽氣體，將硫酸鈉減少至7％(重量百分比)以下；隨后h)回收純硫酸銨溶液。2、根據權利要求1所述的回收純硫酸銨溶液的方法，其特征是包括了將g)步溶液加熱至95℃的步驟，以將剩余的碳酸氫鈉轉換為硫酸鈉，并釋放出氨與二氧化碳。3、根據權利要求1所述的回收純硫酸銨溶液的方法，其特征是在回收純硫酸銨溶液的工序中進一步包括了將該溶液冷卻至-5℃至2℃。4、根據權利要求3所述的回收純硫酸銨溶液的方法，其特征是將溶液冷卻至-2℃至2℃。5、根據權利要求3所述的回收純硫酸銨溶液的方法，其特征是冷卻結果生成芒硝沉淀。6、根據權利要求5所述的回收純硫酸銨溶液的方法，其特征是過濾芒硝以提供硫酸銨溶液。7、根據權利要求5所述的回收純硫酸銨溶液的方法，其特征是在冷卻過程中釋放二氧化碳。8、根據權利要求6所述的回收純硫酸銨溶液的方法，其特征是硫酸銨溶液中含有不到5％重量百分比的硫酸鈉。9、根據權利要求6所述的回收純硫酸銨溶液的方法，其特征是硫酸銨溶液被蒸發，形成硫酸銨固體。10、根據權利要求9所述的回收純硫酸銨溶液的方法，其特征是硫酸銨固體中含有不到0.5％重量百分比的硫酸鈉。11、一種從硫酸鈉、二氧化碳、氨或銨離子溶液中回收純硫酸銨溶液的方法，包括以下各步驟：a)沉淀，在至少一個沉淀操作中，碳酸氫鈉沉淀，以在降低溶液中碳酸氫鈉濃度的同時，提高溶液中硫酸銨的濃度；b)將碳酸氫鈉沉淀物進行離心與洗滌操作，以將沉淀物轉化為工業級碳酸氫鈉；c)用硫酸鈉或碳酸氫銨飽和a)步中的溶液，在35℃-50℃的溫度下，向溶液中添加硫酸鈉或碳酸氫銨，以形成第二個碳酸氫鈉沉淀；d)對c)步的溶液進行調節，至少是將溶液加熱至95℃，釋放出氨與二氧化碳，或用硫酸同c)步的溶液接觸以除去碳酸鹽氣體；e)將d)步的溶液冷卻至溫度-2℃至2℃之間，以形成第三個碳酸氫鈉沉淀；f)將d)和e)步中的沉淀回收至a)步；g)將e)步的溶液加熱至95℃，將剩余的碳酸氫鈉轉化為硫酸鈉，釋放出氨和二氧化碳進行循環；隨后h)回收純硫酸銨溶液。12、一種從硫酸鈉和碳酸氫鈉中生成硫酸銨的種方法，包括以下各步驟：a)提供硫酸鈉溶液；b)將硫酸鈉溶液同二氧化碳和氨或銨離子接觸，以形成第一個碳酸氫鈉沉淀和含有硫酸銨的溶液；c)逐步沉淀溶液中的碳酸氫鈉，以增加硫酸銨的濃度，降低碳酸氫鈉在溶液中的濃度；d)將碳酸氫鈉第一個沉淀物作為產品回收；e)將碳酸氫鈉第一個沉淀物進行離心與洗滌操作，以將碳酸氫鈉轉化為工業級碳酸氫鈉；f)用硫酸鈉處理d)步中剩下的溶液，溫度為35℃-50℃，以形成第二個碳酸氫鈉沉淀；g)回收第二個碳酸氫鈉沉淀，并將回收的沉淀物循環至b)步；h)對g)步的溶液進行調節，至少是將溶液加熱至95℃，釋放出氨與二氧化碳，或用硫酸同g)步的溶液接觸以除去碳酸鹽氣體；i)將h)步剩下的溶液冷卻至溫度-5℃至2℃之間，以形成...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅賓芬尼，馬克漢特克，
申請(專利權)人：艾爾波工業礦物有限公司，
類型：發明
國別省市：CA[加拿大]