重结晶法制取亚硫酸钠的研究

1、中国新技术新产品2011NO .15and Products工 业 技 术中国新技术新产品重结晶法制取亚硫酸钠的研究苏志川(天津长芦汉沽盐场有限责任公司技术中心, 天津 3004501概述亚硫酸钠属于无机盐工业中较成熟的无机 化工产品, 在众多行业中被广泛应用:印染工业 作为脱氧剂和漂白剂; 感光工业用作显影剂; 有 机化工工业用作还原剂;食品工业用作防腐剂 和疏松剂; 无机化工工业用作还原剂; 造纸工业 用作木质煮脱除剂,另外在电子行业,电镀行 业, 香料工业也有应用 。传统的亚硫酸钠的工业生产方法主要采用 纯碱吸收二氧化硫法,冷结晶法等方法 。 近年 来, 随着纯碱资源的紧张, 生产成本上

2、扬, 使许 多生产企业无利可图, 厂家经济效益不高 。新方法采用 SO 2, NH 3和 NaCl 为原料生产 无水亚硫酸钠, 原料不但价廉易得, 而且综合利用好, 特别适合有 SO 2排出的企业 。这样大大降 低了生产成本, 减少了设备投资 。同时副产品氯 化铵又可以直接用于农用高效复合肥 。在精制实验中,现在应用比较广泛的是重 结晶法, 即将粗亚硫酸钠加水溶解, 过滤, 除去 机械杂质, 再将蒸发至一定浓度进行浓缩结晶, 过滤, 热水洗涤, 干燥, 即得成品 。2制备原理 由 SO 2, NH 3和 NaCl 为原料生产无水亚硫 酸钠是基于下述反应:S+O2=SO22NH 3+SO2+H2

3、O=(NH42SO 3(NH42SO 3+2NaCl=Na2SO 3+2NH4Cl60-80 时 2Na +,2NH 4+|SO32-,2Cl -四元体系中 的平衡趋向于亚硫酸钠占有最大的结晶区 。 所 以,当向热的亚硫酸氨溶液中加入细的氯化钠 结晶时,氯化钠能大量溶解而沉淀出无水亚硫 酸钠 。 分离沉淀后溶液中剩下的是氯化铵 。 溶液 用二氧化硫气体饱和,使剩余的亚硫酸盐转变亚硫酸氢盐, 并将溶液冷却到 25 , 氯化铵即行 结晶 。 此时该体系转变为 Na +,NH 4+|HSO32-,Cl -, 此 时氯化铵结晶区扩大 。 这就有可能选择适宜的 溶液浓度, 使氯化铵结晶析出 。 剩下的溶

4、液含有 一些氯化铵和亚硫酸氢钠; 用氨饱和, 亚硫酸氢 盐重新转变成亚硫酸盐 。 将溶液加热, 再用食盐 处理, 如此反复进行 。 这样, 就可以实现亚硫酸 钠和氯化铵 。3工艺流程 3. 1制备工艺3.2精制工艺 4. 1配制母液 加热亚硫酸,将二氧化硫通入 14.8%的氨 水中 。 2NH 3+SO2+H2O=(NH4 2SO 34. 2沉淀 Na 2SO 3将起始溶液 l(含 SO 32- 加入反应器 1, 升温 至 60 以上, 在不断搅拌下加入 NaCl 细晶, Na -Cl 溶解, Na 2SO 3沉淀析出洽反应式为 :2NaCl+SO32-=Na2SO 3+2Cl-(1 第一次反

5、应需要的溶液 1由配制而得 。 以后则为循环液 。4. 3分离 、 干燥 Na 2SO 3将上述含 Na 2SO 3沉淀物的料浆用真空装 置抽滤,进行固液分离 。 固体经干燥得 Na 2SO 3产品 。 剩下溶液 2。4. 4将 SO 32-转变成 HSO 3-往反应器 2中加溶液 2,通 SO 2使 SO 32-转变成 HSO 3-, 制得溶液 3。 反应式为 :SO 32-+SO2+H2O=2HSO3-(2 4. 5NH 4Cl 结晶 、 分离 将溶液 3冷至 25 , 析出 NH4Cl 结晶 。 料 浆用真空抽滤装置进行固液分离,制得 NH4CI 副产品 。 剩下溶液 4。4. 6制备溶

6、液 1往反应器 3中加溶液 4,通 NH:制得溶液 1, 送往反应器 1。 反应式为 :HSO 3-+NH3+NH4-+(3SO 32-(3 至此已完成一个循环 。 由此可见整个循环 由三个反应 、一个结晶 、 二个固液分离和一个干 燥过程组成 。4. 7精制 Na 2SO 3将粗亚硫酸钠在搅拌下加水溶解,根据亚硫酸钠在水中的溶解度,控制溶解温度为 35 左右, 用水量为粗亚硫酸钠重量的 3-4倍 。 溶解 后的溶液是黄棕色透明液体, 若溶液浑浊, 说明 未完全溶解 。 可适当补充水, 使其完全溶解 。 然 后过滤, 除去水不溶物, 得到浅黄色的滤液 。 在 搅拌下以电炉加热进行蒸发, 随着蒸

7、发的进行,溶液中不断有晶体析出, 当达到预蒸发终点时, 停止加热, 趁热过滤, 用回料量 10-20%热水洗 涤晶体, 在 120 下干燥, 即得产品 。 4. 8实验条件 4. 8.1溶液组成 溶液 1:NH 4+10%-11%SO 32-17%-18%组成 :310mlH 2SO 327.2g H 2O 39.5g NH 34. 8. 2反应结晶温度反应 (1在 60-90 范围内进行 。 此时的物 料点在亚硫酸钠的结晶区,能使氯化钠更充分的溶解, 析出更多的亚硫酸钠 。 反应 (2 、 (3 在40-70 范围内进行, 温度不宜太高, 既需防止 二氧化硫 、 氨气的逸出, 也要使反应充分

8、进行, 而且温度过高会使氯化铵分解 。 根据对两个四元体系相图的分析,氯化铵 的结晶温度应控制在 25 为宜,而亚硫酸钠在 85 时, 饱和结晶区最大, 此温度下分离效果最好 。 在重结晶实验中, 要控制溶解用的水量, 水 量过少使溶解不完全,而水量过大则增大蒸发 负荷, 所以溶液的比重控制在 1.15-1.20为宜,而 溶液的 PH 值则宜在 10-12。 5实验结果及分析5.1产品质量 :a:固相称重得 :b:固相检测 :注 :取样量为 10c:经计算得 :d:含量计算 Na 2SO 3%=57.91/60.01×100%=96.5%NH 4Cl%=46.67/50.18

9、5;100%=93.0%所得无水亚硫酸钠标合 GB9005-88一级工业品质量要求, 所得 NH 4CL 副产品:含量为 93%,同样符合国际要求, 可作为农业肥料, 也可 加工成工业氯化铵 。 5.2原料利用率每制 100g 无水亚硫酸钠, 各种物料以消耗量及副产品物量如表:。 而原料消耗高于理论值, 其中氨的利用率较低, 主 要是溶液 1中含量少量游离氨 。 在反应过程中 游离氨被挥发掉 。 NH4Cl 高于理论值是因含水 摘 要 :本文介绍了以 SO 2, NH 3和 NaCl 为原料生产无水亚硫酸钠的工艺方法, 并用重结晶法, 对制取的无水亚硫酸钠进行精制 。关键词 :无水亚硫酸钠;

10、氯化钠; 氯化铵; 重结晶; 精制 中图分类号 :TQ07文献标识码 :AÁ138-2011NO .15 China New 中国新技术新产品工 业 技 术GIS 产品的维护与检修 侯桂然 赵红卫(平高集团有限公司, 河南 平顶山 467001SF6封闭组合电器 (简称 GIS 用以开合系 统故障电流 、 母线转换和隔离线路 、 过电压保护 和电压 、 电流测量等 。 它主要包含以下设备:十 大元件:断路器 、 、 隔离开关 、 接地开关 、 电流互 感器 、 电压互感器 、 避雷器 、 出线套管 、 电缆连接 装置 、 变压器直连装置 、 电气柜 。 八大系统:导电 系统 、 绝缘

11、系统 、 封闭母线系统 、 支撑系统 、 二次 电缆系统 、 气路连通系统 、 相间操作连接装置 、 接地系统 。 可根据用户的需要分别组合成单母 线 、 双母线 、 一倍半接线等主要接线方式 。 断路器是 GIS 中最重要的元件 。 主要作用 是:(1 用于开断 、 关合 、 承载运行线路的正常电 流 。 (2 在规定时间内承载 、 关合 、 开断规定的故 障电流 。 (3 发生事故时保护发电机及变压器, 保证稳定供电, 担负着稳定供电的重任 。1GIS 的巡查和检修GIS 属于少维护和免维护的产品,很多电 站实现了无人值守 。 投运正常的情况下, 电站的 GIS 几乎不要维护 。 在下述情

12、况下, 适当的维护 和检查仍然是必需的:1.1日常巡视项目:GIS 设备刚投运一年内 需要日常巡视 。 检查断路器 、 隔离开关 、 接地开 关的位置指示 、 闭锁 、 信号灯是否正确; 二次线 路有无发热现象; 设备附近有无异味 、 异声 。 设 备有无漏油漏气现象 。1.2GIS 设备小修一般 35年进行一次:气 体水分处理 (当水分超过规定值时 ; 表记校验; 电阻测量; 吸附剂更换 (当水分超过规定值时 ;液压油的更换 。1.3GIS 设备的大修,一般根据运行情况1520年进行一次, 当操作次数达到规定的操作次数 (GCB 、 DS 、 ES 时需要检修, 主要是更换易损件 。1.4紧

13、急检修 。 紧急检修目的:用以恢复GIS 的运行能力, 确保产品性能的延续 。时间间隔:发现异常情况, 实际需要立即停电进行紧急检查,必要时更换部件并恢复产品性能, 实现安全送电投入运行 。2异常情况的初步分析和对策例行巡视中发现问题的初步分析和对故障类型的分类 , 出现故障要分清是哪一种故障, 还是二种以上的故障同时存在 。 (1 分清机械故障还是电气故障; (2 分清本体故障还是机构故障; (3 分清一次的故障还是二次的故障 。3检修时危险点分析及关键点控制:3.1危险点分析危险点 1:检修期间, 检修段停电及送电安全性检查 。措施:检修人员认真检查核实检修段停电 、送电时断路器 、 隔离

14、开关 、 接地开关的分合指示位置, 应与要求的一致 。危险点 2:回收 、 充入 SF6气体; GIS 气室抽真空 。措施:安排专人监视回收设备和有关仪表,防止充过额定压力引起防爆片爆破或真空泵回油进入 GIS 内部 。危险点 3:GIS 里面有气压如果拧松或拆卸法兰螺栓,有部件飞出伤人的危险 。措施:先确认气室气压已完全与外面大气压平衡,方法是顶开自封阀门 。危险点 4:进入拆开断路器或筒体内部 。措施:首先应回收断路器或筒体的气体,抽真空之后用新鲜的干燥空气吹入断路器或筒体内部, 然后 处 理其 内 部 氧 气 含 量 不 低 于18%, 人才能进入内部工作 。危险点 5:拆开 GIS 接

15、地板或接地线 。 措施:首先应确认筒体内部导电体已退出 运行, 并且已可靠接地之后, 才能用工具拆除固 定接地线 (板 的螺栓, 移开接地线 (板 。危险点 6:检修时登高或传递物品 。措施:检修登高作业要系安全带, 传递物品 使用绳子或袋子, 严禁抛掷物品 。3.2关键点控制:关键点 1:保证断路器 、 CT 、 筒体 、 波纹管内 部没有灰尘 、 杂质进入 。措施:所有检修过程均要在临时搭建的防 尘房内进行, 注意防尘 、 防潮 。关键点 2:拆卸为恢复做准备 。措施:部件安装往往有方向性, 故拆卸或分 开两个部件前, 在分界处用记号笔做好标记, 以 便日后恢复时不走弯路 。关键点 3:装

16、电连接 、 导电连接块 、 筒体法兰 的螺栓 。措施:装有导电或密封性能要求的部件时, 其上的紧固件要用力矩板手按规定的力矩拧 紧 。关键点 4:拆移盆式绝缘子时, 使导电杆缓 慢脱离触座, 以免造成损伤 。措施:当移动盆式绝缘子时一定要保持水 平方向, 并且沿直线方向缓慢移动 。关键点 5:筒体法兰与法兰对接或装入导 电连接块前 。措施:筒体法兰与法兰对接或装入导电连 接块前,别忘了在筒体法兰密封槽内装上密封 圈 。 如果忘了放密封圈就漏气, 只好返工 。 关键点 6:检查 GIS 内部后再封盖 。措施:恢复作业时, 每部分封盖前, 将 GIS 的内部清扫干净 。 检查内部是否有异物 、 绝

17、缘件 表面是否清洁 、 关键部位连接是否牢固, 确认后 再进行封盖作业 。参考文献1刘绍俊 . 高压电器 M.北京; 机械工业出版社 . 19822中国水力发电工程 (机电卷 M.北京; 中国电 力出版社 .2000摘 要 :SF6封闭组合电器设备以其优异的性能替代了敞开式开关设备, 成为输变电设备的核心设备 。 本文介绍了一些日常的维护 知识和对故障判断以及检修时的危险点, 帮助电站运行人员更好地分析故障及检修时危险点的预防 。关键词 :SF6封闭组合电器; 危险点; 检修; 故障类型中图分类号 :TE662文献标识码 :A和杂质 。5.3成本对比无水亚硫酸钠原料成本对比5.4实验现象3H

18、2O 上方出现白雾,原因是 SO 2来不及与 NH3反应, 同时冒出所致 。 因此在实际生产中 这一反应管上方应密闭, 避免造成损失 。60 , 而且应不断搅拌, 防止包夹现象产生, 从而 可以提高产品质量 。3.H 2O 中, 为了防止倒吸现象 。6结语用 SO2, NH3和 NaCl 无水亚硫酸钠, 其成本会比碱法低很多 。 通过原料成本对比氨盐法原料成本比碱法成本要低 1100元 /t以上 。 成本低的原因是原料综合利用率好, 原料廉价 。此法特别适用于有废 SO2排出,需要进行处理的厂家, 该法也适用于合成氨厂, 因液氨是产品, 硫磺是副产品, 原料价格便宜 。用 SO2、 NH 3和 NaCl 制无水亚硫酸钠具有原料价廉易得,原料综合利用好,能副产氯化铵, 无废料排出等优点, 用于回收排放废气中的SO 2具有良好的经济效益和社会效益, 应用前景广阔 。参考文献1卢芳仪 , 由 SO 2、 NH 3和