【doc】消除工业硫化钠水溶液中黄色的技术改造

【doc】消除工业硫化钠水溶液中黄色的技术改造 消除工业硫化钠水溶液中黄色的技术改造 技术改造化工科技,2000,s(3):57—60SCIENCE&TECHN0L0CYINCHEMICALINDUSTRY b 消除工业硫化钠水溶液中黄色的技术改造 T:O440O嫦O)仙了&,弓2(南风化集团股份有限公司,山西运城,f,.. 摘要:分析了工业硫化碱水溶液中黄色的主要成固是:艟烧工段还原不完全成的单质硫在漫溶 工段形点了多硫化轴.针对上述原因进行化学除色争技术改造试验,确定了严格控科争调节硝煤比的 方法,解决了工业硫化碱水溶袭带黄色的问题.在硝煤比100:24的条件下,不但使成品硫化碱的水溶 液无色.而且使硝转化率明显提高,一般均超过90%.试技术改造不但简单易行,无附加成本t而且提 高了硝转化率,具有明显的经济效益., 关键词:塑;黄色;堡堕些塑;堕.鉴查丈娥,列.) 中围分类号:TO125.1文棘标识码:B文章编号:1008-0511(2ooo)o3-0057—04 纯品硫化钠(俗称硫化碱)为无色晶体,水溶 液呈无色.工业硫化钠(60%固碱)呈红褐色,水 溶液多呈黄色或浅黄色,极少数呈无色J.一般 情况下硫化钠水溶液的颜色不影响使用,但若硫 化钠用作还原剂或除铁荆时,反应之后需要加人 活性炭脱色,这样既影响产品的质量和产量,也增 加了成本.因此,生产出溶液呈无色的硫化钠将 更易为客户所接受. 由于生产工艺的限制,工业硫化钠中铁等杂 质含量较高,随着杂质(特别是铁)的降低,固体硫 化钠的颜色由深变浅,因此一般认为硫化钠水溶 液中的黄色也是由铁等杂质引起的. 为了使硫化钠水溶液不带黄色,首先必须对 硫化钠及其水溶液进行分析检测,找出真正的致 色原因.针对致色原因,采用恰当的除色方法或 工艺改造以消除黄色.除色过程必须遵照以下原 则:(1)工艺简单易行;(2)不得引人其它杂质元 素:(3)不增加成本. 1致色原因分析 1.1不同样品检测数据比较 取本公司生产的桶碱(1)和片碱(2)及某 厂生产的无色碱(3)进行分析检测.数据见表 1. 收稿日期:1999—10—2l 作者简介:昌拴锁(1965一),男(汉族),工程师. 衰1不同样品幢舅鼓嚣比较 从表l可以看出:硫化钠中的太部分杂质如 水不溶物,碳酸钠,亚硫酸钠,硫代硫酸钠等对其 水溶液颜色不会产生显着影响;铁等金属离子在 硫化钠溶液中太部分形成了沉淀,3种清液颜色 不同,但其铁含量却相近,可见铁离子也并非硫化 钠水溶液产生黄色的原因. 1.2硫磺溶解试验J 硫磺不溶于水,但可溶于硫化钠水溶液.在 无色硫化钠水溶液中加少许硫磺,煮沸澄清后,原来无色的溶液变成了亮黄色,这是由于单质硫与 s一离子反应生成了多硫化物 Ns+(x一1)s_一NS(黄色一红色) 58化工科技第8卷 随着硫原子数目X的增加,多硫化物的颜色 从黄色经橙黄色而变为红色. 1.3氧化试验 等量移取表l中3个样品清液于3个三角瓶 中,同时鼓人空气,待I样变为无色时,停止鼓 气,测定3个样品中的硫代硫酸钠含量.结果见 表1中Na2s20'项.I样的硫代硫酸钠大幅增 加,2和3样则基本不变.硫代硫酸钠增加的 原因是其中的多硫化物与氧气反应的结果. 2(x一2)Na2S+2Na2S+3(x一1)02——2(x 一 1)Na2S203(无色) 式中:X?2 14特性反应鉴定多硫化物 在黄色硫化碱水溶液中加人硫化亚锡,搅拌, 硫化亚锡溶解,溶液黄色消失. SnS+Na2s2(黄色)——Nsns3(无色) 综上所述,多硫化物的存在是造成工业硫化 钠水溶液产生黄色的原因.由于过量S一的存 在,多硫化物应以Ns,2S2为主. 1.5多硫化物的来源 1.5.1生产过程分析 成品硫化钠是由90%硫酸钠(俗称9O硝)与 原煤混合,经煅烧,浸溶,沉降,蒸发浓缩而得.工 艺流程如下图所示: 诜液 清浓卣浪 回 母131业硫化钠生产-r艺藏程囤 对粗碱,浓卤和成品3个工序分别取样检测, 发现2O多个粗碱样品中有3个样品的溶液呈无 色,但浓卤和成品的稀溶液均为无色.说明在煅烧 阶段已有单质硫生成. 煅烧过程的主反应生成硫化钠 Na2s04+2c旦Na2S+2C0 2十 当原料煤不足时,有副反应发生,生成单质 硫… NazS+CO2十H20——N_d^C03+H2S 2H2S+02——2H2O+2S 单质硫在粗碱浸溶过程中生成多硫化物而使 其溶液显黄色,致色机理如1.2节中所述. 1.5.2模拟浸溶蒸发过程 将溶液呈无色的粗碱用自来水浸溶制得300 l左右的浓卤,经过德,沉降,取清液用铸铁小锅 熬至172得成品硫化碱.试验结果见表2. 寰2用铸铁小锅撼成的成品硫化碱 序号淮卣甑色堆卣哥藩{匠比色成品希藩{匠比色熬成显度s/% 显而易见,溶液呈无色的粗碱在浸溶和蒸发 浓缩过程中不会产生多硫化物. 2化学法除色 2.1氰化钠法[.1 多硫化物和CN一反应生成SCN— s.一+(x一1)CN一——(X一1)SCN一+S一 式中:X?2 在含多硫化物的浓卤中加人氰化钠,其浓卤 颜色,蒸发过程颜色及成品组分见表3. 寰3抽入mmT,,N后漱卤及成品的簟色及组分 从表3可以看出:加人NaCN确实可以消除 多硫化物,但硫化钠浓卤中的硫代硫酸钠及铁等 金属离子也会与NaCN反应,因此NaCN的消耗 量比较大,生产成本提高.若将此种产品用于食 品行业,由于生产过程中加入了NaCN亦非明智 之举. 22硫化亚锡法【] 硫化亚锡可与多硫化物反应生成硫代锡酸盐 而消除硫化钠水溶液中的黄色 SnCl2+NS——SnS++2NaCI (x一2JNa2S+(x一1JSnS+Na2S—— (x一1)Na2Sns3(无色) 式中:X?2 无论是氰化钠法还是硫化亚锡法都会使生产 第3期吕挂锁,等.消除工业硫化钠水溶}疰中黄色的技术改造59 成本提高.同时给产品带人不必要的杂质,甚至是 有害的杂质因此化学法除色是不适宜的. 3工业性试验 生产溶液呈无色的硫化钠的前提是生产出溶 液呈无色的粗碱,因此必须严格控制生产工艺条 件,使主反应进行得完全彻底,不利于产生致色的 多硫化物.实验中所用的原材料质量指标列于表 4和表5中. 裹4最料煤,IIl料煤质量 硬目求~-y/%灰份/%挥发份/%固定碳/%发热量/(】-gI1) 竺!!竺!o|兰兰兰!::!-: 原料硝8947.2O051055 3.1短转炉生产试验 以一车间2炉为试验炉,对硝煤配比,实际 操作,反应过程等条件严格控制,并对每炉粗碱取 样比色.结果见表6. 寝6短转炉生产试验过程 由表6可以看出:随着原料煤比例的逐步加 大,炉料逐渐发干,最终产物反应较完全,生产的 粗碱浸溶液为无色的几率增大,直至几乎全部为 无色.当反应物料中原料煤加入量增大,即还原 剂的量增大时,必然使反应进行得更充分,更彻 底.减少了单质硫等杂质生成的可能性,使粗碱的 溶解液成为无色或接近无色. 实际生产中能实现这一结果的途径较多:(1) 减少硝煤比;(2)喷加过量燃煤;(3)反应中途添加 过量煤粉等.其中后两项措施作为工艺控制条件 实施时人为因素较多,不易控制,消耗也高,因而 生产中不宜采用i而减小硝煤比,即提高原料煤的 加量则是可以并易于控制的.从试验结果看,以 硝煤比100:24为最佳配比,这也符台短转炉生产 硫化碱时硝煤比为100:(20—2S)的技术规范要 求…. 3.2连转炉生产试验 由于连转炉的特殊性,在生产中其原料煤用 量要比短转炉大,连转炉的硝煤比为100:36.在 3车间连转炉随机取1O块粗碱样品,其中有7块 溶液无色,3块黄色.取连转炉浓卤与短转炉浓 卤比较,其颜色也浅得多,说明含多硫化物少.表 1中的2样品即为连转车间产品. 4经济效益分析 以硝煤比100:24对2短转炉1个班的生产 情况进行测算,每炉投硝量2000kg,投原煤480 kg.结果见表7. 裹7对2'炉烧得辜,转化辜的舅算 其中:粗碱烧得率:疆警挈×1o0% 硝转化率=粗碱重量XNazS百分含量X1.82 量×Na2SO4百分含量×1?% 式中:I.82=Na2SO分子量/Na~S分子量 生产中技术指标要求硝的转化率达到85% 以上.171前生产厂往往达不到这一指标要求.平 时硝转化率若以85%为标准进行测算,每台炉每 班生产4炉粗碱.共增加成品碱量: 2000X89.4%x(90.35%一85.O0%)x94%X95%x4 1.82X60% = 312.9(kg) 式中:89.4%一原料硝的百分含量 94%一蒸发精制收率 95%一粗碱浸溶回收率 6O%一成品中Na2S的含量 60化工科技第8卷 单炉每班多消耗原料煤: 40×4:160(k) 按每1O00k成品碱(60%)1000元,每1000 k原料煤125元计算,单炉每班增加产值: 0.3129×1000—0.16×125=292.9(元) 本厂9台短转炉每年可增产值: 292.9×3×9×300=237.2(万元) 从测算的结果可以看出,减小硝煤比即增加 原煤配比,不仅不会增加消耗,而且可以显着提高 生产效益,还可以使产品上档次,从而提高市场竞 争力. 5结论 (1)煅烧工序还原不完全将会生成单质硫,在 浸溶时可能形成致色的多硫化物. (2)工业硫化钠水溶液呈黄色与铁的存在及 含量无明显依赖关系,含有多硫化物才是致色原 因. (3)减少硝煤比,控制熔体物料反应完全,可 以避免单质硫的生成,所得成品碱的水溶液多呈 无色. (4)反应物料的最佳配比:硝(90%)比煤为 100:24.在此条件下,不仅提高了成品碱的品质, 而且使硝的转化率明显提高,从而增强了产品的 竞争力,可以获得显着的经济效益. [参考文献】 [1]睾美云硫化碱生产[刚山西:山西运墟盐化局.1994.1. 10. [2]t无机化学》编写组无机化学(下册)[M]北京:^是教育 出版牡.197895—96 3]陈寿椿重要无机化学反应[M]第二版上悔:上海科技出版 牡.19821034 TECHNICALREFoR?【ATIoNABoUTDECoLoURING INAQUEOUSSOLUTIONoFINDUSTRIAL GRADESoDIUMSULFIDE Lt1Shuan—SUO,QUQi-heng,HAOJiang—shan,ZHAOZeng-kun,CHENAi— bing,ZHAOHal-xian (Sun-WindChemicalsCo.Ltd.,ShanxlYuncheng044000,China) Abstract:Itwaspointedoutinthisarticlethatthemainrea~ntocauseyellowappearanceinaqueous solutionofindustrialgradesodiumsulfideispresenceofpolysulfidewhichwasformedinimmerging/ dissoloingoperation.Itwasestimatedthattheprecursorofpolysulfideiselementalsulfurresultingfrom calcinningoperationbyincompletereductionofsodiumsulfate.Deeolourationbychemicalreactionorby technicalreformationwastested.consequentlythemethodtocontrolandadjuststrictlytheratioofsodium sulfatetOcoalwasadopted.Undertheoptimumratioofsodiumsulfatetocoal100:24.notonlycolorlessin solutionofsodiumsulfidefinishedproduct,butalsosignificantconversionrateincrementofsodiumsulfate wereobserved.Thistechnicaireformationmadeconver~onrateofsodiumsulfateincreasefromlessthan 85%togreaterthart90%ingeneralwithsimpleoperationandnoextracost. Keywords:Sodiumsulfide;Yellowappearance;Polvsulflde;Ratioofsodiumsulfatetocoal