[12]发明专利申请公开说明书
[21]申请号93107143.7
[11]公开号CN 1087063A
[51]Int.CI5
C01D 7/02
[43]公开日1994年5月25日[22]申请日93.6.23
[71]申请人河北奥瑞金镁碱化工研究所
地址054000河北省邢台县新型墙体材料总厂[72]发明人翟庆余 田文学
[74]专利代理机构石家庄市专利事务所
代理人田文琪
C01D 7/18C01F 5/06C01F 5/24C01F 11/28
权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 1 页
[54]发明名称
镁碱联合生产工艺
[57]摘要
本发明以碳铵和原盐为原料，进行复分解反应制作纯碱；以白云灰为原料与制碱母液(含NH4Cl)反应以回收氨(NH3)，并获得富镁滤饼供制镁盐系列产品；以制碱所获富镁滤饼为原料进行碳化以制镁盐系列产品。本发明改进了蒸铵工艺，减少了蒸铵废液的产生；同时改进了白云石碳化法制镁盐的工艺，采用高浓镁料，产量高，设备利用率大，生产费用低。
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权 利 要 求 书
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1、一种镁碱联合生产工艺，其特征在于它包括盐水制备系统、纯碱制造系统、蒸馏系统、氯化钙制备系统、镁盐制备系统、碳铵系统和灰窑系统：
a.盐水制备系统：原盐除去镁、钙离子：制成精制盐水，送“纯碱制造系统”；
b.纯碱制造系统：精制盐水加入碳铵，反应毕过滤：滤饼煅烧制纯碱，锅气送“镁盐制备系统”，过滤之碱母液送“蒸馏系统”； c.蒸馏系统：由“纯碱制造系统”来之碱母液，与由“灰窑系统”来之白云灰乳反应，制得浓铵水供“碳铵系统”，反应之乳液送“氯化钙制备系统”；
d.氯化钙制备系统：由“蒸馏系统”反应放出之乳液，压滤，滤饼送“镁盐制备系统”，滤液经浓缩、过滤回收再生盐，送“盐水制备系统”，过滤后之液体再送熬钙装置制二水氧化钙、无水氯化钙之成品； e.镁盐制备系统：由“氯化钙制备系统”来之富镁滤饼加水调成乳液，送入镁盐碳化塔，通入由“纯碱制造系统”来的锅气，反应后压滤、滤液热解后过滤，滤饼通热风干燥、焙烧制轻质氧化镁，热滤液送“灰窑系统”；
f.碳铵系统：将由“蒸馏系统”来之浓铵水、“灰窑系统”来之灰窑窑气送入碳铵碳化塔，塔底生成碳铵结晶，分离晶液，结晶碳铵送“纯碱制造系统”，碳铵母液送“蒸馏系统”；
g.灰窑系统：将白云石和煤送入灰窑烧成白云灰，白云灰在消化槽中用由“镁盐制备系统”来之热水消化为白云灰乳，白云灰乳送“蒸馏系统”，窑顶引出窑气(CO2)，经水洗涤除去尘杂，压缩、冷却后送“碳铵系统”。
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93107143.7权 利 要 求 书 第2/2页
2、根据权利要求1所述的生产工艺，其特是“纯碱制造系统”中产生的锅气从煅烧炉中导出，经洗塔用水洗涤，再经压缩机压缩为6Kgf/cm供“镁盐制备系统”。
3、根据权利要求1或2所述的生产工艺，其特征是在“碳铵系统”中，送入碳铵碳化塔的灰窑窑气要压缩到8kgf/cm。
4、根据权利要求1或2所述的生产工艺，其特征是在灰窑系统煅烧白云石时，可以使用白煤煅烧。
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说 明 书
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镁碱联合生产工艺
本发明属于一种化学工艺方法，特别涉及到镁碱联合生产纯碱联产氯化钙及碱式碳酸镁的工艺。
目前，国内外纯碱生产基本上仍是沿用氨碱工艺或联碱工艺。氨碱工艺，为了氨的循环使用，设置了蒸铵工艺装置，蒸铵后产生大量废液，厂家多排入海中，造成海洋环境污染。有的厂虽从中回收了部分氯化钙，但因吨碱产生废液之量过多，浓缩时耗能过大，因此难能全部利用。而联碱工艺虽然没有蒸铵废液产生，但所产氯化铵产量仅能达到农肥之级别，北方土地早田较多不愿施用，因此市场不算广阔，常呈滞销之势，再者，无论传统的制碱工艺，还是镁盐工艺，都各系单一产品，市场覆盖面小，生产成本也较之为高。
本发明的目的是保留纯碱与镁盐工艺上的成熟之处，进而又把两者嫁接，以使生产费用大大降低和获得高额效益，为开发镁钡矿产资源白云石、重晶石等寻求新的工艺，为小碳铵化肥厂的生存与市场寻求出路。 本发明的技术方案是这样实现的：镁碱联合生产工艺，其特征在于它包括盐水制备系统、纯碱制造系统、蒸馏系统、氯化钙制备系统、镁盐制备系统、碳铵系统和灰窑系统：
a.盐水制备系统：原盐除去镁、钙离子，制成精制盐水，送“纯碱制造系统”;
b.纯碱制造系统：精制盐水加入碳铵，反应毕过滤，滤饼煅烧制纯碱，锅气送“镁盐制备系统”，过滤之碱母液送“蒸镏系统”; c.蒸馏系统：由“纯碱制造系统”来之碱母液，与由“灰窑系统”来之白云灰乳反应，制得浓铵水供“碳铵系统”，反应之乳液送“氯化钙制备系统”;
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d.氯化钙制备系统：由“蒸馏系统”反应放出之乳液，压滤，滤饼送“镁盐制备系统”，滤液经浓缩、过滤回收再生盐，送“盐水制备系统”，过滤后之液体再送熬钙装置制二水氧化钙、无水氯化钙之成品; e.镁盐制备系统：由“氯化钙制备系统”来之富镁滤饼加水调成乳液，送入镁盐碳化塔，通入由“纯碱制造系统”来的锅气，反应后压滤、滤液热解后过滤，滤饼通热风干燥、焙烧制轻质氧化镁，热滤液送“灰窑系统”;
f.碳铵系统：将由“蒸馏系统”来之浓铵水、“灰窑系统”来之灰窑窑气送入碳铵碳化塔，塔底生成碳铵结晶，分离晶液，结晶碳铵送“纯碱制造系统”，碳铵母液送“蒸馏系统”;
g.灰窑系统：将白云石和煤送入灰窑烧成白云灰，白云灰在消化槽用由“镁盐制备系统”来之热水消化为白云灰乳，白云灰乳送“蒸馏系统”，窑顶引出窑气，经水洗涤除去尘杂、压缩、冷却后送“碳铵系统”。 本发明具有如下优点：
1、改进了氨碱法的蒸铵操作，利用蒸铵装置将纯碱与镁盐工艺嫁接起来，采用白云灰乳[Ca（OH）2·Ng（OH）2]与母液反应，减少废液的产生，降低污染。蒸铵中氨得到回收外，尚可得到含富镁[Ng（OH）2]滤饼，作为制镁盐的廉价原料。同时还可从滤液中回收再制盐和获得氯化钙产品，回收盐返回制碱系统中降低盐耗。
2、改进了白云石碳化法制镁盐的工艺。传统法是采用白云灰乳[Ng（OH）2·Ca（OH）2]。本发明采用白云灰蒸铵后所得富镁滤饼[Ng（OH）
2]，所以从装置的投料上讲，本发明采用高浓镁料，因此产量高，设备
利用率大，生产费用低。而传统的白云灰蒸铵，反应后生成大量的CaCO3给过滤操作造成困难。而使白云灰蒸铵，滤饼则因大部分Ca（OH）2已成CaCl2随滤液而去，所以碳化后，大量镁成
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份成为重镁[Ng（HCO3）2]进入溶液，而滤渣则相对地要少的多，因之，工艺得到改进，操作得到改善。再者CaCl2产品销售价格要远较CaCO3价格为高，其用途也广。
3、传统氨碱法复分解制碱是气-液-固多相反应，而本发明的工艺，复分解是采用固-液反应，制碱基理上更加符合费道契耶夫相图理论上的最佳作业区。本发明较传统工艺流程简单、装置简单，基建投资小。 下面结合附图对本发明做进一步详述。 附图为本发明生产工艺流程图。
参照附图，本发明包括盐水制备系统、纯碱制造系统、蒸馏系统、氯化钙制备系统、镁盐制备系统、碳铵系统和灰窑系统。 1、盐水制备系统：原盐（NaCl，90%）与水在化盐槽内于60℃下溶解为饱和盐水，比重在15℃下约为1.21，经泵打入除镁槽（槽内有搅拌机），经分析Ng
2+
-2+
含量，加入石灰乳[Ca（OH）2]进行除镁：
2+
Ng+2OH→Ng（OH）2↓
然后再打入除钙槽，分析Ca后再加入纯碱（Na2CO3）除钙： Ca+CO
2+
2-3→CaCO3↓
再由泵打入澄清槽，经静置澄清为透明精制盐水（NaCl含量约为308克/升），送“纯碱制造系统”。
2、纯碱制系统：盐水计量后（5.2M/吨碱）打入复分解碱釜，开动搅拌机，升温至≯32℃，再加入粉状碳铵（NH4HCO3）（约2.1吨/吨碱）。反应进行30～40分钟，出料，并进行离心过滤： NaCl+NH4HCO3→NaHCO3↓+NH4Cl
滤饼为重碱（NaHCO3）送煅烧炉，在180℃下重碱分解： （1）残余的NH4HCO3→NH3↑+CO2↑+H2O↑ （2）重碱2NaHCO3→Na2CO3+CO2↑+H2O↑
Na2CO3经冷却、包装，是为纯碱产品。锅气（NH3+CO2+H2O）从煅
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烧炉中导出，经洗塔用水洗涤，再经压缩机压缩为6kgf/cm供“镁盐制备系统”的碳化塔之用（含CO285%）。离心机过滤之碱母液放贮于碱母液槽，由泵送往蒸馏系统。
3、蒸馏系统：由“纯碱制造系统”来之碱母液与由“灰窑系统”来之白云灰乳[Ca（OH）2Mg（OH）2]，在蒸馏塔内，在塔温95-105℃下加热反应：
（1）NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O↑
（2）2NH4Cl+Ca（OH）2Mg（OH）2CaCl2+2NH3↑+2H2+Mg（OH）2↓ 分解出的气体（NH3+CO2+水汽）由塔顶导入冷凝器，冷凝的含氨之液放入铵水槽，供制浓铵水用。冷凝后的气体经浓铵水制备装置制成浓铵水，供“碳铵系统”去制备碳铵（回收氨），或送磷铵装置。 4、氯化钙制备系统，由蒸馏塔反应放出之乳液，经压滤、滤饼为富镁物料送“镁盐制备系统”，供制造镁盐系列产品。滤液送钙液槽贮备，经泵打入浓缩设备，在达140℃时将沉下之结晶经过滤得回收再生盐（NaCl）送“盐水制备系统”供制盐水。过滤后之液体含CaCl2将近40%，再送熬钙装置，大约在160℃下水份蒸发其CaCl2含量将达到≥70%。取出冷却，制成二水氯化钙（CaCl2·2H2O）成品。
5、镁盐制备系统：由“氯化钙制备系统”来的富镁滤饼加水调成乳液，送入镁盐碳化塔，在25℃下由塔下通入由“纯碱制造系统”来的锅气[含CO2≥85%（压力为6kgf/cm）]，反应约30分钟放料。经压滤，滤饼为渣泥（轻质CaCO3）去处理，或弃之或待加工成其他产品;滤液送入热解槽，吹入蒸汽，温度控制在≥90℃下进行热解反应： 4Mg（HCO3）（溶液中）→3MgCO3·Mg（OH）2·3H2O↓+5CO2↑ 热解后碱式碳酸镁沉下，经过滤得含水份70%-80%的滤饼，再在温度≯230℃干燥设备内通热风干燥，得轻质碳酸镁成品。如再进一步焙烧，控制温度在850℃，得轻质氧化镁（MgO）成品：
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Mg（HCO3）2→MgO+H2O↑+2CO2↑
热滤液主要是水，送“灰窑系统”供白云灰、或石灰（CaO）消化以制白云灰乳、或石灰乳。
6、碳铵系统：将由“蒸馏系统”来之浓铵水（含氨≥180tt）经泵打入碳铵碳化塔，再将由“灰窑系统”来之灰窑气（含CO235%）要压缩至8kgf/cm送入碳铵碳化塔，塔底生成碳铵结晶。放出部分晶液，经离心机分离晶液。结晶碳铵送“纯碱制造系统”供制纯碱，碳铵母液送“蒸馏系统”供制浓铵水。
7、灰窑系统：将白云石（粒度φ75-200n/m）和煤（无烟煤粒度25-50n/m）经上料斗送入立式灰窑，在窑温1000℃烧成白云灰： CaCO3·MgCO3（白云石含MgO约21%）→CaO·MgO（白云灰）+CO2↑白云灰在消化槽中用由“镁盐制备系统”来之热水（热解滤液）消化为白云灰乳：
CaO·MgO+2H2O→Ca（OH）2·Mg（OH）2
白云灰乳送“蒸馏系统”。窑顶不断引出窑气（CO235%），经水洗涤除去尘杂，再经压缩机压缩至8kgf/cm压力，冷却至∠30℃后，送“碳铵系统”由碳铵碳化塔底部送入以制碳铵。煅烧白云石时，也可以使用白煤煅烧。
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说 明 书 附 图
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图1
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