进展 | 过程工程研究所成功实现硫酸钠制纯碱及小苏打的工业化
来源 | 中国科学院过程工程研究所
硫酸和钠碱在化工冶金行业的大量使用，使得工业生产过程产生大量废硫酸钠，我国每年废硫酸钠产量超1000万吨，硫酸钠大量堆存，难以实现资源化。近日，过程工程所开发的硫酸钠短流程制备纯碱联产硫酸铵新技术成功应用在辽宁葫芦岛日处理700m3硫酸钠废水示范线，实现连续稳定运行，使得该企业纯碱及硫酸铵实现自给自足，每吨纯碱成本较市场采购价低400元左右，成本降低约22%。
硫酸钠制纯碱是缓解副产硫酸钠堆存压力的有效途径，但由于能耗高、硫酸铵杂质含量高等难题，未能实现工业应用。国内外研究者进行了大量工作，但一直未能突破。以硫酸钠与碳酸氢铵进行复分解反应制碳酸钠联产硫酸铵方法虽理想，但无法得到高纯度硫酸铵。国外一些研究人员曾采取两次冷冻-高温蒸氨的技术路线，可实现流程的稳定，但能耗太高，工业化难度大，经过扩试后即停滞不前。
堆存的废硫酸钠
过程工程所资源环境研究部郑诗礼课题组张洋副研究员带领的研究团队在国内率先突破了硫酸钠制纯碱的技术瓶颈并成功实现工业应用。该研究团队基于复杂五元体系相平衡规律的研究，建立了硫酸钠短流程制备纯碱联产硫酸铵新技术，全过程无低温冷冻及高温蒸发过程，工艺流程升级为复分解反应-碳铵循环-硫酸铵结晶-常温结晶四步，电能及蒸汽等能源消耗较以往降低约20%。
硫酸钠制纯碱项目部分装置
2018年至2019年，该技术先后在辽宁葫芦岛及四川攀枝花完成了工业试验。2020年9月，在辽宁葫芦岛建成日处理700m3硫酸钠废水（100吨硫酸钠）示范线，一次开车成功，且实现连续稳定运行。据该企业负责人单宏图介绍，该项目可年生产纯碱2.5万吨（以小苏打计4万吨），硫酸铵3万吨，实现了钠和硫酸根的自循环，且纯碱纯度大于97%，小苏打纯度大于98%；硫酸铵中N含量大于20.5%。运用该技术后，将硫酸铵产值计入成本，每吨纯碱的车间成本低于1400元，与氯化钠制纯碱成本相当。
硫酸钠制纯碱示范工程厂房
该技术不仅有效解决了副产硫酸钠的利用难题，还可应用于矿产芒硝制纯碱过程，具有显著的经济效益和广阔的应用前景，推动了绿色化工及循环经济的发展。过程工程所拥有该技术完全自主知识产权，目前已申请3项中国发明专利。
该技术生产的纯碱与硫酸铵
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