專利名稱：生產(chǎn)過硫酸鈉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)過硫酸鈉的方法。過硫酸鈉已廣泛用于工業(yè)工藝，例如作為聚合反應(yīng)引發(fā)劑用于生產(chǎn)聚氯乙烯和聚丙烯腈，以及用作印刷線路板的處理劑。
作為過硫酸鈉的一般生產(chǎn)方法，已經(jīng)知道過硫酸銨與氫氧化鈉之間在水溶液中的反應(yīng)(美國專利3954952)。但該方法不經(jīng)濟(jì)，因?yàn)榛谶^硫酸銨的過硫酸鈉產(chǎn)率由于所需步驟多而低。此外，硫酸在陰極電解質(zhì)中的濃度應(yīng)該降低以保持過硫酸銨在陰極電解質(zhì)原料溶液中的高溶解度，這增加了電解電壓，即，單位能耗成本。
美國專利4144144公開，在銨離子的存在下，使用中性陽極電解質(zhì)原料溶液來直接電解生產(chǎn)過硫酸鈉。在該方法中，將去除結(jié)晶過硫酸鈉之后的母液與陰極產(chǎn)物混合，然后作為陽極原料溶液再循環(huán)至電解步驟。因此，電解是在過硫酸鈉的存在下進(jìn)行的，其中過硫酸鈉在電解時沒有任何參與，這增加了電解電壓并降低電流效率。此外，由于所得過硫酸鈉晶體包含較高濃度的氮，因此需要仔細(xì)地充分洗滌，將過硫酸鈉純化至在實(shí)際使用中可接受的水平。
本發(fā)明的一個目的是解決已有技術(shù)的上述問題，并提供一種以低單位能耗成本和較低的生產(chǎn)步驟數(shù)生產(chǎn)過硫酸鈉的方法。
為了解決上述問題，本發(fā)明人在深入研究后發(fā)現(xiàn)，過硫酸鈉更經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)如下將包含硫酸鈉、硫酸銨和過硫酸鈉的陽極電解質(zhì)原料溶液進(jìn)行電解，將所得陽極產(chǎn)物與氫氧化鈉進(jìn)行反應(yīng)，然后通過濃縮將過硫酸鈉結(jié)晶，同時將結(jié)晶步驟中釋放的氨氣體回收到陰極產(chǎn)物中，隨后用氫氧化鈉和/或氨中和所得陰極產(chǎn)物，然后將中和溶液與回收自結(jié)晶母液的硫酸鈉的混合物作為陽極電解質(zhì)原料溶液的一部分起始原料再循環(huán)。
即，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)過硫酸鈉的方法，包括以下步驟(1)將包含硫酸的陰極電解質(zhì)原料溶液以及包含硫酸鈉、硫酸銨和過硫酸鈉的陽極電解質(zhì)原料溶液進(jìn)行電解，得到一種陰極產(chǎn)物和一種陽極產(chǎn)物；(2)將陽極產(chǎn)物與氫氧化鈉在反應(yīng)型結(jié)晶器中進(jìn)行反應(yīng)，得到一種反應(yīng)混合物；(3)通過濃縮將過硫酸鈉從該反應(yīng)混合物中結(jié)晶，得到一種過硫酸鈉淤漿；(4)將該過硫酸鈉淤漿分離成過硫酸鈉晶體和母液，這樣回收出過硫酸鈉晶體；(5)將硫酸鈉從母液中結(jié)晶，得到一種硫酸鈉淤漿；(6)從所述硫酸鈉淤漿中分離出硫酸鈉晶體；(7)將在步驟(2)中釋放的氨氣體回收到在步驟(1)中得到的陰極產(chǎn)物中；(8)用氫氧化鈉和/或氨中和所得陰極產(chǎn)物，得到一種中和陰極產(chǎn)物；然后(9)將中和陰極產(chǎn)物和在步驟(6)中分離的硫酸鈉作為陽極電解質(zhì)原料溶液的一部分起始原料再循環(huán)至步驟(1)。
在本發(fā)明的電解步驟(1)中，使用包含以重量計5-18％硫酸鈉、21-38％硫酸銨和0.1-2％過硫酸鈉的水溶液作為陽極電解質(zhì)原料溶液。硫酸鹽比率(硫酸鈉/硫酸銨)優(yōu)選為0.1-0.9(重量)。如果硫酸鹽比率低于0.1，在分離步驟(6)中得到的硫酸鈉的有效量下降，這增加了單位材料成本。高于0.9的硫酸鹽比率會提高電解電壓，這增加了單位能耗成本。該陽極電解質(zhì)原料溶液還包含0.01-0.1％重量的一種極化劑，如硫氰酸鹽、氰化物、氰酸鹽和氟化物。陰極電解質(zhì)原料溶液是一種20-80％重量的硫酸水溶液。
可用于本發(fā)明的電解池并不具體限定，只要它的結(jié)構(gòu)能夠利用隔膜將陽極與陰極分離，因此優(yōu)選使用盒電解池或壓濾器電解池。用于盒電解池的隔膜由耐氧化材料如氧化鋁制成。優(yōu)選使用離子交換膜作為壓濾器電解池的隔膜。
陽極優(yōu)選由鉑制成，但可以使用由化學(xué)耐性材料如碳制成的陽極。陰極優(yōu)選由鋯或鉛制成，但可以使用由化學(xué)耐性材料如不銹鋼制成的陰極。陽極電流密度為40-120A/dm2，優(yōu)選60-80A/dm2。電流密度低于40A/dm2導(dǎo)致低電流效率?？梢允褂酶哂?20A/dm2的電流但因?yàn)樾枰环N特定的電源裝置而不經(jīng)濟(jì)，因?yàn)樵趨R流條處產(chǎn)生大量的熱。
電解池在10-40℃，優(yōu)選25-35℃下操作。小于10℃的溫度低得有害，因?yàn)榱蛩徕c等開始結(jié)晶，造成該工藝不可操作，因此需要多余高的電解電壓。超過40℃的溫度高得不理想，因?yàn)樗眠^硫酸鹽離子過度分解，造成過硫酸鈉產(chǎn)率低。
然后，將來自電解步驟(1)的陽極產(chǎn)物引入反應(yīng)型結(jié)晶器中并與氫氧化鈉水溶液在步驟(2)反應(yīng)，隨后在步驟(3)中，將過硫酸鈉通過濃縮從反應(yīng)混合物中結(jié)晶。反應(yīng)型結(jié)晶器并不具體限定，只要它可在減壓下操作，且可以使用配有攪拌器的反應(yīng)型結(jié)晶器，優(yōu)選雙螺旋槳反應(yīng)型結(jié)晶器。如此構(gòu)造的反應(yīng)型結(jié)晶器有助于在用于結(jié)晶過硫酸鈉的步驟(3)中將至少一部分的其中液體取樣。
過硫酸鈉在反應(yīng)型結(jié)晶器中的結(jié)晶在15-60℃，優(yōu)選20-50℃下進(jìn)行。如果溫度低于15℃，陽極電解質(zhì)產(chǎn)物與氫氧化鈉之間的反應(yīng)速率低且共存的硫酸鈉往往結(jié)晶以降低過硫酸鈉晶體的純度。在高于60℃的溫度下，所得過硫酸鈉過度分解，造成過硫酸鈉的低產(chǎn)率。反應(yīng)型結(jié)晶器中的停留時間取決于過硫酸鈉的所需粒徑，一般選自1-10小時。如果要求過硫酸鈉具有較小粒徑，停留時間可以短于1小時。
將氫氧化鈉加入已引入反應(yīng)型結(jié)晶器中的陽極產(chǎn)物溶液，其量足以用鈉離子至少替換可歸因于溶液中的副產(chǎn)硫酸、過硫酸銨和硫酸銨的質(zhì)子和銨離子。優(yōu)選的是，氫氧化鈉的加入量使得反應(yīng)型結(jié)晶器中的液體的pH值被調(diào)節(jié)至9-12。氨在低于9的pH值下的流出速率低會增加過硫酸鈉晶體的氮含量，且過硫酸鹽離子往往在高于12的pH值下分解，這樣會降低過硫酸鈉的產(chǎn)率。反應(yīng)型結(jié)晶器內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)使得水在上述溫度范圍下沸騰。將釋放的氨氣回收到在電解步驟(1)得到的陰極產(chǎn)物中，描述如下。
使用固液分離器如離心分離器，將在結(jié)晶步驟(3)中得到的過硫酸鈉淤漿在步驟(4)中分離成過硫酸鈉晶體和母液。將分離出的晶體利用粉末干燥器干燥成最終產(chǎn)物。反應(yīng)步驟(2)和結(jié)晶步驟(3)可在具有澄清區(qū)的相同反應(yīng)型結(jié)晶器中操作。
將母液轉(zhuǎn)移到步驟(2)的反應(yīng)型結(jié)晶器中或硫酸鈉的結(jié)晶步驟(5)中。硫酸鈉的結(jié)晶優(yōu)選通過一種冷卻結(jié)晶法來進(jìn)行，其中硫酸鈉作為一種水合物在步驟(5)中沉淀，然后在步驟(6)中，例如通過離心分離之類的普通技術(shù)從硫酸鈉淤漿中分離。將分離出結(jié)晶硫酸鈉的母液返回到步驟(2)的反應(yīng)型結(jié)晶器。如果省略硫酸鈉分離，通過與在步驟(2)中加入的氫氧化鈉反應(yīng)而形成的硫酸鈉會聚集在反應(yīng)型結(jié)晶器中，最終與過硫酸鈉共沉淀以降低過硫酸鈉產(chǎn)物的純度。硫酸鈉的結(jié)晶在配有冷卻裝置的冷卻結(jié)晶器中進(jìn)行。如果在步驟(2)使用具有澄清區(qū)的雙螺旋槳結(jié)晶器，將澄清液體進(jìn)行處理以分離硫酸鈉。
硫酸鈉的分離量使得硫酸鈉在步驟(2)反應(yīng)型結(jié)晶器中的濃度保持恒定。即，硫酸鈉的去除量對應(yīng)于包含在待加料到反應(yīng)型結(jié)晶步驟(2)和(3)的陽極產(chǎn)物中的硫酸鹽離子與在利用過硫酸鹽離子分解進(jìn)行反應(yīng)型結(jié)晶時形成的硫酸鹽離子的總量。即，待去除的硫酸鈉的量可由陽極產(chǎn)物中硫酸鹽離子的總量(通過滴定之類的普通方法來測定)以及得自反應(yīng)型結(jié)晶步驟(2)和(3)的材料余量的分解過硫酸鹽離子的量來確定。通過調(diào)節(jié)母液至冷卻結(jié)晶器的加料速率以使硫酸鈉以確定量結(jié)晶，可以沉淀出所需量的硫酸鈉并去除。將硫酸鈉的回收水合物作為陽極電解質(zhì)原料溶液的一部分起始原料再循環(huán)，描述如下。
如上所述，硫酸鈉的沉淀量取決于待加料到冷卻結(jié)晶器中的起始溶液的加料速率和化學(xué)組成。例如，在包含以重量計35％過硫酸鈉和8％硫酸鈉(在18℃下)的30℃飽和溶液進(jìn)行冷卻結(jié)晶時，十水合硫酸鈉的沉淀量為基于起始飽和溶液的約8％重量。
步驟(5)的冷卻結(jié)晶在5-30℃，優(yōu)選15-25℃下進(jìn)行。硫酸鈉在高于30℃的溫度下沉淀不充分，降低了過硫酸鈉產(chǎn)物的純度。過硫酸鈉與硫酸鈉在低于5℃的溫度下共沉淀會增加過硫酸鈉在硫酸鈉中的含量。
在步驟(7)中，將從步驟(2)反應(yīng)型結(jié)晶器釋放的氨氣體回收到在步驟(1)中得到的陰極產(chǎn)物中，描述如上。在步驟(8)中，用硫酸鈉和/或氨氣中和在吸收氨之后留在陰極產(chǎn)物中的硫酸。然后，在步驟(9)中，將在步驟(6)中回收的硫酸鈉和所需量的極化劑溶解在所得中和溶液中。將如此得到的溶液作為陽極電解質(zhì)原料溶液的起始原料再循環(huán)。為了保持硫酸鈉和極化劑的溶解，可以用水稀釋該溶液。
在本發(fā)明的連續(xù)方法中，將氫氧化鈉中和轉(zhuǎn)變成氨氣中和，反之亦然，使得陽極電解質(zhì)原料溶液的硫酸鹽比率(硫酸鈉/硫酸銨)調(diào)節(jié)在0.1-0.9(重量)的范圍內(nèi)。由于氨和硫酸鈉在本發(fā)明工藝中循環(huán)，因此用于中和的氨氣的量對應(yīng)于在回收步驟(7)中的氨損失。
在電解步驟(1)中得到的一部分陽極產(chǎn)物可在與氫氧化鈉于步驟(2)反應(yīng)之前進(jìn)行濃縮，以增加陽極產(chǎn)物與氫氧化鈉在反應(yīng)步驟(2)中的反應(yīng)速率。濃縮程度可通過在將陽極產(chǎn)物溶液與母液(在步驟(6)中回收硫酸鈉之后)混合之后進(jìn)行濃縮來增加。由于母液在步驟(5)的操作溫度(5-30℃)下是一種飽和溶液，因此比起濃縮初得陽極產(chǎn)物溶液，可以增加濃縮程度。
本發(fā)明根據(jù)以下實(shí)施例更詳細(xì)描述，它們不應(yīng)看作對本發(fā)明范圍的限定。這些實(shí)施例中的電流效率是在電解時轉(zhuǎn)移單位量電流所形成的過硫酸鹽離子的量，由以下等式表示(所形成的過硫酸鹽離子(摩爾)×2)/(電流的轉(zhuǎn)移量(F))×100(％)。平均電解電壓是陰極與陽極之間的電勢差，且濃度根據(jù)重量來表示。
實(shí)施例1使用由透明聚氯乙烯制成的電解池。將陽極室和陰極室通過一個由多孔中性氧化鋁制成的隔膜相互分離，該隔膜通過一個硅氧烷橡膠堵縫化合物固定就位。每個室配有一個也用作冷卻罐的緩沖罐。將陽極電解質(zhì)溶液和陰極電解質(zhì)溶液的每種電解質(zhì)溶液由緩沖罐加料到電解腔，并將電解溶液通過溢流作用經(jīng)過一個電解腔出口返回緩沖罐。緩沖罐配有冷卻罐，其中循環(huán)有冷卻水。使用鉑陽極和鉛板陰極。陽極和陰極位于隔膜的相對側(cè)且距離隔膜約0.5厘米。用于電解的直流得自可變整流器。
使用起始包含14.2％硫酸鈉、25.3％硫酸銨、0.5％過硫酸鈉和0.03％硫氰酸銨的陽極電解質(zhì)原料溶液(130千克)、和起始包含52.0％硫酸的陰極電解質(zhì)原料溶液(70千克)。電解在72A/dm2的陽極電流密度下連續(xù)進(jìn)行10小時。電解時轉(zhuǎn)移的電流量為470F。
電解之后，得到114千克陽極產(chǎn)物和86千克陰極產(chǎn)物。通過滴定測定的化學(xué)組成為26.8％過硫酸銨、12.7％過硫酸鈉、4.0％硫酸鈉和3.0％硫酸且沒有硫酸銨(對于陽極產(chǎn)物)，以及6.6％硫酸鈉、17.7％硫酸銨和16.8％硫酸(對于陰極產(chǎn)物)。電流效率為82.0％，平均電解電壓為6.6V，平均陽極電解質(zhì)溶液溫度為28.7℃，且平均陰極電解質(zhì)溶液溫度為29.2℃。
將如此得到的陽極產(chǎn)物(114千克)與已通過步驟(1)-(6)預(yù)制備的去除硫酸鈉之后的母液(246千克)進(jìn)行混合。將混合溶液以72.0千克/小時的加料速率加料到配有攪拌器和冷凝器的一個連續(xù)蒸餾裝置，然后通過以6.8千克/小時的速率蒸發(fā)水，在9580Pa下在45℃下進(jìn)行初步濃縮，這樣以65.2千克/小時的速率得到一種濃縮物。將初得的濃縮物加料到下述的反應(yīng)型結(jié)晶器中，其中還以5.7千克/小時的加料速率加料有48％的氫氧化鈉水溶液。
使用雙螺旋槳結(jié)晶器作為用于結(jié)晶過硫酸鈉的反應(yīng)型結(jié)晶器，并將用于結(jié)晶和回收硫酸鈉的裝置放在用于澄清液體的循環(huán)線路中。向反應(yīng)型結(jié)晶器中，事先加入96千克的包含35％過硫酸鈉和8％硫酸鈉、已通過電解步驟(1)-(6)(過硫酸鈉結(jié)晶步驟和硫酸鈉去除步驟)制備的30℃飽和溶液、以及24千克的過硫酸鈉晶種。
然后，將反應(yīng)型結(jié)晶器中的混合物在30℃下，在2600Pa的真空度下進(jìn)行二次濃縮以結(jié)晶過硫酸鈉。將取自反應(yīng)型結(jié)晶器底部的淤漿通過離心過濾器分離成晶體和母液。將母液返回反應(yīng)型結(jié)晶器，并將晶體干燥得到產(chǎn)物過硫酸鈉。水的蒸發(fā)速率為7.2千克/小時且過硫酸鈉的生產(chǎn)速率(干基)為8.7千克/小時。濃縮時釋放的氨回收到陰極產(chǎn)物中。上述操作連續(xù)進(jìn)行5小時。
以上得到的干燥晶體總共重46.2千克，且其純度為99.8％。過硫酸鈉晶體的生產(chǎn)量相當(dāng)于電解形成的過硫酸鹽離子的量。晶體的氮含量為0.002％。
將雙螺旋槳反應(yīng)型結(jié)晶器中的澄清液體連續(xù)抽取并加料到冷卻結(jié)晶器中，隨后在18℃下在普通壓力下將十水合硫酸鈉結(jié)晶。將來自冷卻結(jié)晶器底部的淤漿分離成硫酸鈉晶體和母液，后者返回步驟(2)的反應(yīng)型結(jié)晶器。結(jié)晶速率為4.4千克/小時且連續(xù)操作5小時以得到包含3％過硫酸鈉的22千克十水合硫酸鈉。通過將包含過硫酸鈉的晶體溶解在水中，得到一種包含2％過硫酸鈉和28％硫酸鈉的水溶液。
將從反應(yīng)型結(jié)晶器中釋放的氨回收到在以前電解步驟(1)中得到的陰極產(chǎn)物(86千克)中，然后將所得溶液用35千克氨和3.5千克的48％氫氧化鈉水溶液中和。該溶液進(jìn)一步加有39克硫氰酸銨和以上制備的硫酸鈉溶液，得到130千克的回收陽極電解質(zhì)原料溶液。
回收陽極電解質(zhì)原料溶液是一種包含14.0％硫酸鈉、25.1％硫酸銨、0.5％過硫酸鈉和0.03％硫氰酸銨的水溶液。使用該回收陽極電解質(zhì)原料溶液和作為陰極電解質(zhì)原料溶液的52.0％硫酸水溶液，在72A/dm2的陽極電流密度下進(jìn)行下一輪電解10小時。電流的轉(zhuǎn)移量為470F。
電解之后，得到114千克陽極產(chǎn)物和86千克陰極產(chǎn)物。在該電解操作中，電流效率為82.0％，平均電解電壓為6.6V，平均陽極電解質(zhì)溶液溫度為30.3℃且平均陰極電解質(zhì)溶液溫度為31.5℃。對比例1在銨離子的存在下，按照美國專利4144144進(jìn)行直流電解生產(chǎn)過硫酸鈉的試驗(yàn)。使用與在實(shí)施例1中所用電解池等相同的裝置。使用作為陽極電解質(zhì)原料溶液的包含20.6％過硫酸鈉、11.8％硫酸鈉、10.0％硫酸銨和0.03％硫氰酸銨且沒有任何硫酸的水溶液(132千克)、以及作為陰極電解質(zhì)原料溶液的32.0％硫酸水溶液(37.1千克)，在72A/dm2的電流密度下電解11.7小時。
電解之后，得到包含35.0％過硫酸銨、8.0％硫酸銨和1.4％硫酸且沒有任何硫酸鈉的128千克陽極產(chǎn)物、以及包含11.7％硫酸鈉、6.8％硫酸銨和12.1％硫酸的44千克陰極產(chǎn)物。在電解操作中，電流效率為80.0％，平均電解電壓為7.5V，平均陽極電解質(zhì)溶液溫度為33℃，且平均陰極電解質(zhì)溶液溫度為38℃。
用48％氫氧化鈉水溶液中和包含硫酸的酸性陽極產(chǎn)物，得到131千克的中和溶液作為用于結(jié)晶的起始溶液。向結(jié)晶器中，事先加入96千克的包含34.6％過硫酸鈉、3.3％硫酸鈉和13.0％硫酸銨、單獨(dú)通過電解步驟和結(jié)晶步驟制備的30℃飽和溶液。另外加入24千克的過硫酸鈉作為晶種。
然后，在30℃下，在2660Pa的真空度下進(jìn)行過硫酸鈉的真空結(jié)晶，同時以22千克/小時的速率將起始溶液加料到結(jié)晶器中。水的蒸發(fā)速率為6千克/小時。分離出結(jié)晶過硫酸鈉，然后按照實(shí)施例1的相同方式干燥，以3千克/小時的生產(chǎn)速率得到17.8千克的干燥過硫酸鈉晶體。將母液重新用作一部分陽極電解質(zhì)溶液。如此得到的過硫酸鈉晶體的純度為98.0％且氮含量為0.2％。
在該已知生產(chǎn)方法中，電流效率為約80％，比本發(fā)明方法低約2％。平均電解電壓為約1V，高于本發(fā)明方法。此外，過硫酸鈉的純度低，且需要用一種通過氫氧化鈉變得微堿性的過硫酸鈉飽和溶液進(jìn)行充分洗滌，達(dá)到在實(shí)施例1中實(shí)現(xiàn)的高純度。但基于電解形成的過硫酸鈉的產(chǎn)率由于這種充分洗滌而降至95％。對比例2試驗(yàn)利用過硫酸銨與氫氧化鈉反應(yīng)來生產(chǎn)過硫酸鈉的一般方法。使用與在實(shí)施例1中所用電解池等相同的裝置。使用作為陽極電解質(zhì)原料溶液的包含7.2％過硫酸銨、33.7％硫酸銨、5.8％硫酸和0.03％硫氰酸銨的水溶液(182千克)、以及作為陰極電解質(zhì)原料溶液的14.6％硫酸水溶液(153千克)，在72A/dm2的電流強(qiáng)度下電解8.3小時。
電解之后，得到包含35.4％過硫酸鈉、5.8％硫酸銨和5.6％硫酸的172千克陽極產(chǎn)物、以及包含14.7％硫酸銨和1.79％硫酸的162千克陰極產(chǎn)物。在電解操作中，電流效率為81.0％，平均電解電壓為6.2V，平均陽極電解質(zhì)溶液溫度為27.3℃，且平均陰極電解質(zhì)溶液溫度為28.2℃。
在30℃下，在2660Pa下保持該陽極產(chǎn)物以使過硫酸銨進(jìn)行真空結(jié)晶，得到一種晶體淤漿，然后通過離心分離器分離成晶體和母液。將分離出的濕晶體重新溶解在水中，然后加入48％氫氧化鈉水溶液。從所得淤漿中分離并回收過硫酸鈉晶體，然后充分洗滌，得到純度為99.5％的47.4千克過硫酸鈉晶體。過硫酸鈉的產(chǎn)率為基于陽極電解質(zhì)溶液中過硫酸銨的95％。
該方法的電流效率和平均電解電壓實(shí)際上與本發(fā)明方法相同。但基于電解形成的過硫酸銨的過硫酸鈉產(chǎn)率特別低至約5％。如上所述，本發(fā)明提供了一種經(jīng)濟(jì)上有利的生產(chǎn)過硫酸鈉的方法。
權(quán)利要求
1．一種生產(chǎn)過硫酸鈉的方法，包括以下步驟(1)將包含硫酸的陰極電解質(zhì)原料溶液以及包含硫酸鈉、硫酸銨和過硫酸鈉的陽極電解質(zhì)原料溶液進(jìn)行電解，得到一種陰極產(chǎn)物和一種陽極產(chǎn)物；(2)將陽極產(chǎn)物與氫氧化鈉在反應(yīng)型結(jié)晶器中進(jìn)行反應(yīng)，得到一種反應(yīng)混合物；(3)通過濃縮將過硫酸鈉從該反應(yīng)混合物中結(jié)晶，得到一種過硫酸鈉淤漿；(4)將該過硫酸鈉淤漿分離成過硫酸鈉晶體和母液，這樣回收出過硫酸鈉晶體；(5)將硫酸鈉從母液中結(jié)晶，得到一種硫酸鈉淤漿；(6)從所述硫酸鈉淤漿中分離出硫酸鈉晶體；(7)將在步驟(2)中釋放的氨氣體回收到在步驟(1)中得到的陰極產(chǎn)物中；(8)用氫氧化鈉和/或氨中和所得陰極產(chǎn)物，得到一種中和陰極產(chǎn)物；然后(9)將中和陰極產(chǎn)物和在步驟(6)中分離的硫酸鈉作為陽極電解質(zhì)原料溶液的一部分起始原料再循環(huán)至步驟(1)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(1)的陽極電解質(zhì)原料溶液的硫酸鈉/硫酸銨重量比率為0.1-0.9，且包含0.1-2％重量的過硫酸鈉。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述陽極電解質(zhì)原料溶液包含5-18％重量的硫酸鈉和21-38％重量的硫酸銨。
4．根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項的方法，其中步驟(1)的電解在10-40℃和40-120A/dm2的陽極電流密度下進(jìn)行。
5．根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項的方法，其中步驟(3)的過硫酸鈉結(jié)晶在15-60℃下，在能夠使水在15-60℃下沸騰的壓力下進(jìn)行。
6．根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何一項的方法，其中氫氧化鈉在步驟(2)中的加入量使得反應(yīng)型結(jié)晶器中液體的pH值被調(diào)節(jié)至9-12。
7．根據(jù)權(quán)利要求1-6中任何一項的方法，其中步驟(2)和(3)在具有澄清區(qū)的相同反應(yīng)型結(jié)晶器中進(jìn)行。
8．根據(jù)權(quán)利要求1-7中任何一項的方法，其中步驟(6)的硫酸鈉結(jié)晶在5-30℃下進(jìn)行。
9．根據(jù)權(quán)利要求1-8中任何一項的方法，其中步驟(9)的中和進(jìn)行使得，所得中和溶液的硫酸鈉/硫酸銨重量比率為0.1-0.9。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種在低單位能耗下以較低步驟數(shù)電解生產(chǎn)過硫酸鈉的方法。過硫酸鈉通過陽極產(chǎn)物與氫氧化鈉之間的反應(yīng)而結(jié)晶。將所得過硫酸鈉淤漿分離成母液和過硫酸鈉晶體,后者回收并干燥得到產(chǎn)物過硫酸鈉。在本發(fā)明的方法中,將在過硫酸鈉反應(yīng)型結(jié)晶時釋放的氨氣回收到陰極產(chǎn)物中,隨后用氫氧化鈉和/或氨中和。將中和溶液與回收自去除過硫酸鈉晶體之后的母液的硫酸鈉合并,然后重新用作陽極電解質(zhì)原料溶液的一部分起始原料。
文檔編號C25B1/14GK1315593SQ0110492
公開日2001年10月3日 申請日期2001年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月23日
發(fā)明者君塚健一, 梶原莊一朗, 木暮直毅, 敦賀貴光 申請人:三菱瓦斯化學(xué)株式會社