硫酸和鈉堿在化工冶金行業(yè)的大量使用，使得工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生大量廢硫酸鈉，我國每年廢硫酸鈉產(chǎn)量超1000萬噸，硫酸鈉大量堆存，難以實現(xiàn)資源化。近日，過程工程所開發(fā)的硫酸鈉短流程制備純堿聯(lián)產(chǎn)硫酸銨新技術(shù)成功應(yīng)用在遼寧葫蘆島日處理700m3硫酸鈉廢水示范線，實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運行，使得該企業(yè)純堿及硫酸銨實現(xiàn)自給自足，每噸純堿成本較市場采購價低400元左右，成本降低約22%。
硫酸鈉制純堿是緩解副產(chǎn)硫酸鈉堆存壓力的有效途徑，但由于能耗高、硫酸銨雜質(zhì)含量高等難題，未能實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。國內(nèi)外研究者進行了大量工作，但一直未能突破。以硫酸鈉與碳酸氫銨進行復(fù)分解反應(yīng)制碳酸鈉聯(lián)產(chǎn)硫酸銨方法雖理想，但無法得到高純度硫酸銨。
中科院過程工程所張洋副研究員帶領(lǐng)的研究團隊在國內(nèi)率先突破了硫酸鈉制純堿的技術(shù)瓶頸并成功實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。該研究團隊基于復(fù)雜五元體系相平衡規(guī)律的研究，建立了硫酸鈉短流程制備純堿聯(lián)產(chǎn)硫酸銨新技術(shù)，全過程無低溫冷凍及高溫蒸發(fā)過程，工藝流程由復(fù)分解反應(yīng)-碳銨循環(huán)-硫酸銨結(jié)晶-常溫結(jié)晶四步組成，電能及蒸汽等能源消耗較前人工作降低約20%。
2018年至2019年，該技術(shù)先后在遼寧葫蘆島及四川攀枝花完成了工業(yè)試驗。2020年9月，在遼寧葫蘆島建成日處理700m3硫酸鈉廢水（100噸硫酸鈉）示范線，一次開車成功，且實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運行。據(jù)該企業(yè)負(fù)責(zé)人單宏圖介紹，該項目可年生產(chǎn)純堿2.5萬噸（以小蘇打計4萬噸），硫酸銨3萬噸，實現(xiàn)了鈉和硫酸根的自循環(huán)，且純堿純度大于97%，小蘇打純度大于98%；硫酸銨中N含量大于20.5%。運用該技術(shù)后，將硫酸銨產(chǎn)值計入成本后，每噸純堿的車間成本低于1400元，與氯化鈉制純堿成本相當(dāng)。
該技術(shù)不僅有效解決了副產(chǎn)硫酸鈉的利用難題，還可應(yīng)用于礦產(chǎn)芒硝制純堿過程，具有顯著的經(jīng)濟效益和廣闊的應(yīng)用前景，推動了綠色化工及循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。過程工程所擁有該技術(shù)完全自主知識產(chǎn)權(quán)，目前已申請3項中國發(fā)明專利。
堆存的廢硫酸鈉
硫酸鈉制純堿項目部分裝置
硫酸鈉制純堿示范工程廠房
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該技術(shù)生產(chǎn)的純堿與硫酸銨