[发明专利]复分解法小苏打母液全循环清洁生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及碳酸氢铵与工业精盐复分解法制取食品级小苏打、饲料级小苏打冷法回收氯化铵后母液全循环的清洁生产工艺。

背景技术

碳酸氢钠(俗名小苏打)于1801年由瓦伦丁等制成。小苏打(商业上称洁碱、重碱)化学名：碳酸氢钠，分子式NaHCO₃,分子量84.01，为白色不透明单斜晶体或晶状粉末，粒度通常为0.05～0.2mm，味咸无臭，受热易分解产生二氧化碳、水而转变为碳酸钠(俗称纯碱)。

小苏打是基本的化工原料，广泛用于化学试剂、无机合成、医药、制革、食品、纺织、染料工业、制造灭火剂、洗涤剂、饲料工业、农业等部门。但在食品工业中的应用一直是主要的，占到国内消费总量的30％，主要用于食品的发酵过程，作疏松剂或膨胀剂，用来生产面食、糖果制品，生产不含酒精饮料及汽水。目前，国内小苏打的其它消费比例是化学工业制造占20％，消防品制造16％，医药制造业10％，出口20％，其它4％。小苏打行业近几年得到了快速发展，国内消费量及出口量也呈直线上升态势。

我国小苏打生产方法可以分为两大类：

合成法

以纯碱(即碳酸钠)为原料加二氧化碳进行碳酸化的合成法。其原理是

Na₂CO₃+CO₂+H₂O＝2NaHCO₃

目前国内的合成法小苏打生产装置基本上都是与纯碱装置配套建设的，以便直接利用该过程煅烧系统出来的高温纯碱，加速母液化碱过程，为后续操作提供合格碱液。为了保证母液中过量的NaHCO₃充分分解，减少在碱液运送过程中NaHCO₃结晶堵管现象的发生，在整个操作过程中要维持较高的物料温度，因此也常称合成法为高温制重碱工艺。其工艺流程为：从纯碱装置煅烧系统出来的高温纯碱，落地碱收集，通过刮板运输机送到小苏打生产界区的高温碱仓，加入到盛有循环母液和冷凝水的化碱锅内。同时向锅内加热管通入1.0MPa蒸汽进行间接加热，使碱液温度保持在95℃以上，这时循环母液中的NaHCO₃分解为Na₂CO₃，得到高温化碱液。反应式为：

2NaHCO₃＝Na₂CO₃+CO₂+H₂O(1)

当碱液的Na₂CO₃含量达到规定要求时，用泵送入道尔澄清桶，澄清液经蛇纹石管过滤器过滤得高温合格碱液，然后泵至碳酸化塔进行碳酸化，其反应式为：

Na₂CO₃+CO₂+H₂O＝2NaHCO₃(s)(2)

生成的NaHCO₃经离心分离、气流干燥和旋风分离，得到不同粒径的小苏打产品，母液和碱尘返回至化碱锅循环使用。

合成法由于主要消耗纯碱，且产品质量稳定可靠，是国内大量采用的小苏打生产技术。但由于工艺自身的缺陷，现行合成法生产小苏打过程能耗大、成本高、产品粒度大、市场竞争力弱、企业生产效益低，特别是细粉和微细粉产品比例太少，不能满足市场的需求，极大地影响了企业的发展。

复分解法

以工业精盐(或含氯化钠的卤水)与农用碳酸氢氨进行复分解反应，利用氯化钠、碳酸氢氨、碳酸氢钠、氯化铵四种盐在水溶液中形成的四元交互体系中，溶解度相互发生影响，碳酸氢钠的溶解度最小从而从交互体系中析出。该复分解反应因产生溶解度较小的碳酸氢钠沉淀才得以使反应进行。由于在低温下析出碳酸氢钠晶体，因而粒度较细。其反应原理是

NaCl+NH₄HCO₃＝NaHCO₃(s)+NH₄Cl

离心分离出湿重碱(含水的NaHCO₃)，经水洗、分离、干燥、冷却包装即可出厂。