[其他]重质纯碱的制备方法

说明书

本发明是关于高密度无水碳酸钠-即所谓重质纯碱（重苏打灰-dense    soda    ash）的制备方法。此法基于碳酸氢钠或含碳酸氢钠的化合物的热分解，是将碳酸氢钠或含碳酸氢钠的化合物加入一含碳酸钠浆液的反应器，循环流经热交换器，并维持在135℃以上的分解温度，在生成的无水碳酸钠还处于悬浮状态时即将其放出，最后再从母液中分离出来。

上述类型的生产方法见于美国专利3451767。

这种无尘最终产物（重苏打灰）的一步湿法制备，相对而言，功率消耗较低。在实际生产上，通常是由氨-碱厂提供碳酸氢钠供料的。此法的另一优点是，分解后产生的二氧化碳具有一定的压力，这样的压力适于把二氧化碳再直接送回氨-碱厂，而不需要再加压。再者，将少量母液再循环到氨-碱厂，可使最终产物保持很低的氯化钠含量。然而，此类方法一直存在着一个众所周知的问题需要再研究，即热交换器壁上的结垢问题。首先，温度增加时苏打灰的溶解度会急剧上升，所以需要有大量的热量供给苏打灰过饱和溶液。

美国专利3451767为此建议将两个热交换器交互使用。

这种办法不仅费钱，而且使用浆液系统的工厂还需要定期地停车以除去热交换器中的沉积物，当然这在实际上是行不通的。

现有的预防沉积的方法包括使用光滑的器壁、减小整个器壁的温差，器壁处有足够的（液体）压力以阻止沸腾、相对高的浆液密度和高流速。

现已知道，所有这些预防沉积的方法对于纯碳酸钠溶液中无水碳酸钠的结晶都是比较有效的。但是，只要溶液中含碳酸氢钠，这些预防方法似乎就不能阻止结垢。显然，这里还存在其他的干扰因素。

按照本发明方法，就可以阻止结垢。

按照本发明的方法，其特征是：反应器和热交换器互相之间的相对位置要使热交换器上的浆液静止高度H满足以下的关系：

H ≥e(20.52-0.937×St-10184t+388.2)-P0.1×d(米)]]>

式中

t＝热交换器的壁温（℃）

S＝除碳酸钠和碳酸氢钠以外的任何溶解盐的含量（以NaCl的重量百分计）

P＝系统的蒸气压力（巴）

d＝浆密度（克/立方厘米）

这里所谓的静止高度是指热交换器的临界点与已作了气泡校正的气/液位点间的高度差，正如用玻璃管量液计测定并校正换热器和气/液位之间的液体阻力一样。

实际上上述关系应满足热交换器的每一个点。现在的临界点，在绝对意义上说，是导致最高气/液位的热交换器的点。根据结构，临界点可以是热交换器之顶（如果是上流）、可以是最热点（如果热交换器水平放置）或者介于两者之间的点（如果是多程热交换器）。

进一步的研究发现，系统中有碳酸氢钠存在时可能伴随如Weg-scheider盐（Na₂CO₃·3NaHCO₃）之类的复盐形成，当与热壁接触时将产生附加分解现象，分解的结果，很可能形成极细的无水碳酸钠颗粒，迅速粘附于器壁而生成积垢。

现已发现，如保证热壁处的浆液处于足够的压力之下，就可以阻止分解。就经济原因出发，本方法需采用自然产生的压力，这一预防沉积的措施需要维持足够的静止高度。影响粘附的最低静止高度看来似乎有多种因素。特别重要的是壁温、系统产生的蒸气压、浆液中的其他盐类和浆液的密度。而且，整个浆液的分解温度和器壁上的温差又交替影响着上述各因素。

对这些影响（互相间不必独立）的进一步评价导致上述的经验关系式，在实际应用上留有必须的安全度。在此由静止高度满足的经验关系中，有四个直接测定的量纲，即壁温t，任何其他盐的含量，自然产生的压力P和浆液密度d。