خلاصه
این اختراع به فرآیندی برای تهیه سود
سوزآور مربوط می شود.سدیم هیدروسولفید حاصل از هیدرولیز هیدروسولفید سدیم یا سولفید
سدیم با اکسید مس در دما و فشار معمولی واکنش می دهد تا سود سوزآور و رسوب سولفید
مس را تشکیل دهد. فرمول واکنش این است:
NaHS+CuO＝NaOH+CuS↓
Na 2 S + H 2 O + CuO ＝ 2 NaOH + CuS ↓
اختراع حاضر با تکنولوژی تولید هیدروسولفید
سدیم از میرابیلیت ترکیب شده و سود سوزآور تهیه شده از میرابیلیت ارزان و آسان به
عنوان ماده اولیه اصلی از طریق واکنش متاتز سولفورهیدراسیون هیدروژن و واکنش رسوب
اکسید مس تشکیل شده است که به طور اساسی فرآیند کاستیک الکترولیتی را تغییر می
دهد. تولید سودا . روش فرآیند اختراع دارای راندمان بالا و صرفه جویی در انرژی، هزینه
تولید پایین، سود اقتصادی خوب است، گاز کلر تولید نمی کند و برای حفاظت از محیط زیست
مفید است.
شرح
این اختراع مربوط به حوزه صنایع شیمیایی
است و مربوط به فرآیند تهیه سود سوزآور است.
سود سوزآور یکی از مواد اولیه شیمیایی اساسی
است و نقش مهمی در اقتصاد ملی دارد. روش های تولید سود سوزآور در صنعت عمدتاً شامل
روش سوزاندن، روش الکترولیز دیافراگمی و روش الکترولیز غشای یونی می باشد که دارای
مزایای آشکاری در بهبود کیفیت محصول و غلظت سود سوزآور و کاهش مصرف برق و هزینه می
باشد، اما روش الکترولیز غشای یونی همچنان ادامه دارد. از اصل اساسی روش الکترولیز
جدایی ناپذیر است و مصرف برق همچنان بسیار بالاست و به حدود 2100 کیلووات ساعت بر
تن NaOH می
رسد؛ در حال حاضر به دلیل توسعه صنعت پلاستیک با بیشترین مقدار کلر در جهت غیر
پلاستیک های کلردار، مقدار گاز کلر مورد استفاده به عنوان محصول جانبی سود سوزآور
الکترولیتی رو به کاهش است، در نتیجه گاز کلر اضافی و عقب مانده، در نتیجه محصولات
نامتعادل و محدود کردن توسعه تولید سود سوزآور است؛ خورندگی و سمیت شیمیایی. سود
سوزآور تأثیر جدی بر حفاظت از محیط زیست دارد و همگی بار سنگین نیروی انسانی،
منابع مادی و منابع مالی از نظر ذخیره سازی و تصفیه را به همراه دارند؛ کمبود نمک
مواد خام برای روش الکترولیز نیز بر تولید متعادل کاستیک تأثیر می گذارد. جوش شیرین.
هدف از این اختراع، جستجوی نوعی نمک گلابر
غنی از منابع، ارزان و آسان به عنوان ماده اولیه اصلی همراه با فناوری تولید هیدروسولفید
سدیم از طریق هیدروسولفهیدراتاسیون نمک گلابر در این واحد است. فناوری جدید برای
تولید هیدروسولفید سدیم" با شماره درخواست ثبت اختراع 91107153.9) یک فرآیند
تولید سود سوزآور سازگار با محیط زیست با راندمان بالا، صرفه جویی در انرژی و بدون
گاز کلر است.
اختراع حاضر فرآیندی از واکنش هیدروسولفید
سدیم یا هیدروسولفید سدیم است که از هیدرولیز سولفید سدیم با اکسید مس پودر شده در
محلول آبی در دما و فشار معمولی برای تولید هیدروکسید سدیم (سودا سوزآور) و رسوب
سولفید مس ایجاد می‌شود. فرمول واکنش. است: :
یا
اگرچه فرمول واکنش (2) گروه دوم بالا یک
واکنش برگشت پذیر است، از آنجایی که محصول CuS
در فرمول واکنش یک رسوب است، فرمول واکنش (2) تا پایان واکنش
به سمت راست ادامه می یابد.
در دو مجموعه فرمول واکنش فوق، اکسیدهای
فلزی دیگر مانند اکسید کادمیوم (CdO) و اکسید
روی (ZnO) را می
توان به جای اکسید مس برای واکنش برای تشکیل هیدروکسید سدیم و رسوب سولفید استفاده
کرد و سرعت واکنش اکسید کادمیوم برابر است با سریع، رسوب‌دهنده خوبی است، اما اکسید
کادمیوم گران است و به سختی می‌توان آن را رایج کرد.
مکانیسم واکنش دو گروه فوق به شرح زیر است:
می توان از مکانیسم واکنش دو فرمول فوق
الذکر فهمید، اکسید فلز و سولفید سدیم، همه از قبل از فرآیند هیدرولیز عبور می
کنند، و فرآیند واکنش سولفید سدیم و اکسید فلز، فرآیند واکنش هیدروسولفید سدیم و
فلز است. اکسید در اصل سولفید سدیم ابتدا تحت واکنش هیدرولیز قرار می گیرد تا بخشی
از هیدروسولفید سدیم را بر اساس اصل تعادل واکنش برگشت پذیر تشکیل دهد و سپس به یون
های HS- و S2- تجزیه می شود؛ به طور مشابه، اکسیدهای فلزی
تحت تأثیر یون های فلزی به غلظت خاصی از یون های فلزی تجزیه می شوند. آب (Mo2+)، در حالی که یونهای S2-
و Me2+ رسوبات
سولفیدی تشکیل می‌دهند که باعث می‌شود واکنش فوق به سمت راست ادامه یابد تا واکنش
کامل شود. بنابراین اکسیدهای فلزی باید حلالیت معینی در آب داشته باشند تا یونهای
فلزی را تفکیک کنند (Me2+) حاصلضرب
غلظت یونهای فلزی و غلظت یونهای S2- بیشتر
از محصول حلالیت رسوب سولفیدی (KSP) است.
محصول حلالیت هیدروکسید باید بیشتر از سولفید تشکیل شده توسط فلز باشد، در غیر این
صورت، واکنش رسوب سولفید غیرممکن است. با توجه به اصل واکنش هیدرولیز اکسیدهای فلزی،
توصیه می شود که اکسیدها را با آب از قبل تصفیه کنید تا تعادل هیدرولیز خاصی حاصل
شود که برای پیشبرد و پیشرفت واکنش مفید است.
اختراع حاضر در ادامه در ارتباط با فرآیند
تکنولوژیکی بیشتر توضیح داده خواهد شد.
سدیم هیدروژن سولفید و اکسید مس به نسبت معینی
در راکتور رسوبی قرار داده شده و هم زده می شوند و نسبت مواد تشکیل دهنده (بر اساس
درصد وزنی) NaHS:CuO=1:(1.50-1.60) یا Na2S:CuO=1:(1.10-1.20) ). اگرچه
غلظت محلول واکنش بر انجام واکنش رسوبی تأثیری ندارد، اما ارتباط نزدیکی با کارایی
و هزینه تولید سود سوزآور دارد. اگر حلالیت واکنش خیلی کم باشد، برای تغلیظ سود
سوزآور، افزایش مصرف انرژی و کاهش مزایای اقتصادی زمان و کار لازم است؛ نرخ تبدیل
و بازده واقعی محلول نسبتاً پایین است. بنابراین، غلظت در محدوده 25-40٪ برای هیدروسولفید
سدیم، 15-35٪ برای سولفید سدیم کنترل می شود، و اندازه ذرات اکسید مس پودر شده
58.9٪ است، -200-~ 300 مش 16٪ - مش 140 تا مش 200+ 21.5 درصد و بقیه حدود 3 درصد
است. شایان ذکر است که وقتی اندازه ذرات اکسید مس ماده خام افزایش می یابد، نسبت اکسید
مس باید به طور مناسب افزایش یابد.
واکنش هیدروسولفید سدیم و اکسید مس می
تواند واکنش کمی خود را در دما و فشار معمولی انجام دهد و مقدار زیادی گرما در طی
فرآیند واکنش آزاد می شود، به طوری که دمای واکنش محلول به تدریج افزایش می یابد و
سرعت واکنش تسریع می شود. . با افزایش غلظت قلیایی سازی، دمای واکنش می تواند تا
دمای جوش افزایش یابد. به عنوان مثال، هنگامی که غلظت سود سوزآور به بیش از 20٪
افزایش می یابد، دمای محلول می تواند از دمای معمولی به بیش از 100 درجه سانتیگراد،
حتی تا 120 درجه سانتیگراد افزایش یابد.
پس از هم زدن محلول در راکتور رسوب و واکنش
به مدت 20 دقیقه، آنالیز نمونه برداری آغاز شد و از روش تیتراسیون اسید-باز برای
کنترل نقطه پایان تیتراسیون با pH متر
برای تجزیه و تحلیل محتوای هیدروسولفید سدیم، سولفید سدیم استفاده شد. و هیدروکسید
سدیم و از روش تیتراسیون حجمی برای آنالیز محتوای S2-
استفاده شد. با قضاوت بر اساس داده های تجزیه و تحلیل شده،
زمانی که غلظت هیدروکسید سدیم به بیش از 98 درصد نرخ تبدیل خوراک می رسد، قضاوت می
شود که واکنش به پایان رسیده است، و محتوای S2-
برای بررسی اینکه آیا نرخ تبدیل به آن می رسد استفاده می
شود. بیش از 98 درصد در این مرحله، محلول را می توان برای فیلتر کردن به یک فیلتر
خلاء فرستاد. هنگام قضاوت در مورد پایان یافتن واکنش محلول، باید رنگ محلول را
همزمان مشاهده کرد و با تنظیم نسبت تغذیه، محلول در حالت بی رنگ قرار گیرد. کیک فیلتر
سولفید مس است که پس از اکسیده شدن و کلسینه شدن در هوا به اکسید مس احیا می شود و
بازیافت و مورد استفاده مجدد قرار می گیرد. دمای اکسیداسیون و کلسینه 850 درجه
سانتیگراد است، از دست دادن اکسید مس 2.5 کیلوگرم در تن سود سوزآور است، فیلتر سود
سوزآور (هیدروکسید سدیم) با غلظت حدود 25٪ است و نرخ تبدیل می تواند به بیش از 98٪
برسد. اگر فیلتر شود. سپس برای تغلیظ به اواپراتور فرستاده می شود و سپس می توان
سود سوزآور جامد به دست آورد.
سولفیدهای تولید شده در واکنش ته نشینی فوق
رسوبات کلوئیدی هستند و عوامل موثر بر فیلتراسیون بارش باید در طول فیلتراسیون
بارش در نظر گرفته شوند تا فیلتراسیون به خوبی انجام شود. تحت شرایط تعیین شده
توسط اختراع حاضر، این عوامل به طور کامل برآورده شده اند و نیازی به اقدامات اضافی
نیست، زیرا واکنش گرمازا باعث افزایش دمای محلول می شود و کلوئید سولفید مس را می
توان به طور کامل ژل کرد. در عین حال، از آنجایی که اکسید مس موجود در بازار خود
حاوی پودر آهن و اکسید آهن است، نیازی به اضافه کردن الکترولیت نیست. وجود عناصر
کمیاب ناخالصی مانند آهن و نیکل برای افزایش سرعت واکنش خوب است.
واکنش متاتز نمک گلوبر و هیدروسولفید کلسیم
را می توان در دما و فشار معمولی انجام داد و بهترین دمای واکنش حدود 50 درجه سانتیگراد
است، در حالی که دمای واکنش روش سوزاندن و روش الکترولیز هر دو 80-90 درجه سانتیگراد
هستند، واکنش. دما پایین است، که می تواند در انرژی صرفه جویی کند، واکنش بارش سدیم
هیدروسولفید و اکسید مس نیز می تواند در دما و فشار معمولی انجام شود و همچنین می
تواند مقدار زیادی انرژی گرمایی آزاد کند، بنابراین فرآیند تهیه سود سوزآور فعلی
اختراع فرآیندی با راندمان بالا و صرفه جویی در انرژی است. جدول مقایسه مصرف انرژی
1 جدول 1 تولید 1 تن سود سوزآور در زیر آمده است.
مصرف انرژی مورد نیاز این
فرآیند شامل تولید هیدروسولفید سدیم از نمک گلابر است.
※※به
میزان بخار مصرفی اشاره دارد.
توجه: توان مصرفی الکترولیز غشای یونی 2100
کیلووات ساعت در تن سود سوزآور و مصرف بخار حدود 3000 کیلوگرم در تن سود سوزآور
است.
در مقایسه با هنر قبلی، روش پردازش اختراع
حاضر دارای ویژگی های آشکار زیر است.
1. اختراع
حاضر با فناوری ساخت هیدروسولفید سدیم از میرابیلیت ترکیب می شود تا فرآیند تولید
هیدروسولفید سدیم از طریق واکنش متاتز میرابیلیت و هیدروسولفید کلسیم و سپس تولید
سود سوزآور از طریق رسوب اکسید مس ایجاد شود که اساساً سوزآوری اصلی را تغییر می
دهد. فرآیند تولید سودا این نه تنها راه جدیدی را برای توسعه و استفاده از منابع
غنی تناردیت کشور من باز می کند، بلکه از گاز سمی کلر تولید شده توسط محصول جانبی
تولید قلیایی الکترولیتی که برای حفاظت از محیط زیست مفید است نیز جلوگیری می کند.
اختراع حاضر می تواند تا حدی جایگزین و مکمل تولید سود سوزآور با الکترولیز شود که
برای بهینه سازی و تنظیم ساختار محصول شیمیایی در کشور من مفید است.
2. فرآیند
اختراع حاضر دارای مصرف انرژی پایین تولید، کیفیت محصول خوب، جریان فرآیند کوتاه،
کنترل آسان شرایط فرآیند، دسترسی آسان به مواد اولیه، هزینه تولید پایین و مزایای
اقتصادی قابل توجه است.
3، فرآیند تکنولوژیکی اختراع حاضر، سرمایه
گذاری مهندسی ساخت آن کم است و تمام تجهیزات را می توان بومی سازی کرد و قطعات کلیدی
آن نباید مانند الکترولیز غشای یونی معرفی شوند. به عنوان مثال ساخت یک کارخانه شیمیایی
با تولید سالانه 10000 تن سود سوزآور را در نظر بگیرید، سرمایه گذاری روش الکترولیز
حدود 50 میلیون یوان و سرمایه گذاری فرآیندی اختراع حاضر حدود 25 میلیون یوان است.
مثال 1 در یک راکتور 200 لیتری فولاد ضد
زنگ، 100 لیتر محلول هیدروسولفید سدیم 35 درصد اضافه کنید، در دمای اتاق (25 درجه
سانتیگراد) هم بزنید و سپس 55 کیلوگرم مس اکسیداسیون را اضافه کنید، پس از چند دقیقه
واکنش شدید شد، درجه حرارت بالاتر از 100 درجه سانتیگراد افزایش یافت و قبل از
شروع نمونه برداری و آنالیز، هم زدن به مدت 20 دقیقه ادامه یافت. محتوای هیدروکسید
سدیم و S2- را
تجزیه و تحلیل کنید و همزمان رنگ محلول را مشاهده کنید، وقتی محلول به رنگ زرد
روشن است، نشان دهنده وجود بیش از حد هیدروسولفید سدیم در محلول و ناکافی بودن اکسید
مس است (گاهی اوقات واکنش به این صورت است. به دلیل ذرات درشت اکسید مس و کاهش
مساحت سطح، کامل نیست، که نشان دهنده ناکافی بودن اکسید مس است، سپس اکسید مس را
اضافه کنید (اکسید مس پودری نیز موجود است) تا محلول بی رنگ شود؛ اگر محلول آبی
بود، به معنای بیش از حد است. اکسید مس و هیدروسولفید سدیم (یا سولفید سدیم) باید
اضافه شود.محلول را بی رنگ کنید. هنگامی که غلظت هیدروکسید سدیم نمونه برداری و
تجزیه و تحلیل شد تا به نرخ تبدیل بیش از 98٪ برسد (همزمان بررسی شود که آیا نرخ
تبدیل با محتوای SS به بیش
از 98٪ می رسد)، محلول برای فیلتراسیون به دستگاه فیلتر خلاء فرستاده می شود. و
غلظت به دست آمده 25 درصد محلول هیدروکسید سدیم (سودا سوز آور) است. پس از فیلتراسیون،
دستگاه فیلتراسیون مکش را می توان با آب جوش شستشو داد و محلول سود سوزآور رقیق
بدست آمده را می توان به فرآیند قبلی برگرداند یا برای موارد دیگر استفاده کرد.نرخ
تبدیل هیدروسولفید سدیم بیش از 98 درصد است.
مثال 2 در همان راکتور، 100 لیتر محلول
سولفید سدیم 25% اضافه کنید، در دمای اتاق (25 درجه سانتیگراد) هم بزنید و سپس اکسید
مس 28 را با نسبت محاسبه شده Na2S:Cuo=1:1.10 کیلوگرم
اضافه کنید (عملیات بعدی مراحل مانند بالا است) برای به دست آوردن محلول هیدروکسید
سدیم (سودا سوزآور) با غلظت حدود 25٪ و نرخ تبدیل سولفید سدیم بالای 98٪ است.
ضمیمه ها
1. فرآیند
تهیه سود سوزآور به این صورت مشخص می شود که هیدروسولفید سدیم یا هیدروسولفید سدیم
حاصل از هیدرولیز سولفید سدیم با برخی از اکسیدهای فلزی در محلول آبی در دما و
فشار معمولی واکنش می دهد و هیدروکسید سدیم (سولفید سوزآور) تولید می کند. روش فرآیند
رسوب سولفید فلز، فرمول واکنش آن عبارت است از: یا
2. فرآیند
همانطور که در ادعای 1 ادعا می شود، مشخص می شود که اکسیدهای فلزی خاص به اکسیدهای
فلزی اطلاق می شود که حلالیت خاصی در آب دارند و می توانند یون های فلزی (Me2+) را تجزیه کنند و غلظت یون های
فلزی برابر است با محصول غلظت یون های S2- تشکیل
شده بیشتر از محصول حلالیت (Ksp) سولفید
فلز است و محصول حلالیت هیدروکسید تشکیل شده توسط فلز باید بیشتر از محصول حلالیت
سولفید تشکیل شده توسط فلز باشد.
3. فرآیند
طبق ادعای 1، 2، مشخص می شود که برخی از اکسیدهای فلز عبارتند از اکسید مس (CuO)، اکسید کادمیوم
(CdO)، اکسید روی
(ZnO) و موارد مشابه.
4. فرآیند
همانطور که در ادعای 1 ادعا می شود، مشخص می شود که واکنش بارش می تواند واکنش کمی
خود را در دما و فشار معمولی انجام دهد و این واکنش یک واکنش گرمازا است که می
تواند مقدار زیادی گرما را آزاد کند، به طوری که دمای واکنش می تواند تا دمای جوش
افزایش یابد، با افزایش غلظت سود سوزآور، دمای محلول می تواند تا 120 درجه سانتیگراد
افزایش یابد.
5. فرآیندی
که در ادعای 1 ادعا می شود، مشخص می شود که غلظت هیدروسولفید سدیم 25 تا 40 درصد،
غلظت سولفید سدیم 15 تا 35 درصد است، به طوری که غلظت سود سوزآور 15 تا 35 درصد و
مس است. اکسید را می توان به طور مستقیم از پودر اکسید مس برای مصارف صنعتی
استفاده کرد.
6. فرآیندی
که در ادعای 1 ادعا می شود، مشخص می شود که از پودر اکسید مس صنعتی استفاده می
شود، و نسبت بچینگ آن (بر حسب درصد وزنی)
NaHS است: CuO=1: (1.50-1.60)، Na2S:
CuO=1: (1.10). ~ 1.20).
7. فرآیندی که در ادعای 1 ادعا می شود،
مشخص می شود که با توجه به رنگ محلول واکنش برای قضاوت و تنظیم نسبت تغذیه در
زمان، هنگامی که محلول زرد کم رنگ است، اکسید مس اضافه می شود، و هنگامی که محلول
آبی است، سولفید هیدروژن اضافه می شود.سدیم یا سولفید سدیم برای بی رنگ ماندن
محلول سود سوزآور ضروری است.
