一种使用粗品焦磷酸钠制备焦磷酸钠的方法

摘要

本发明涉及一种使用粗品焦磷酸钠制备焦磷酸钠的方法，其步骤为：(1)粗品焦磷酸钠洗涤打浆：①初洗；②抽滤；③打浆；(2)焦磷酸钠提纯：将稀释的焦磷酸钠浆液和溶渣滤液混合溶解、加入活性炭吸附后，进行精密过滤，得到精密过滤滤液和精密过滤滤渣，将精密过滤滤液冷却结晶，过滤后即可得到套用焦磷酸钠母液和焦磷酸钠；(3)焦磷酸钠母液的循环再利用，将焦磷酸钠母液回收利用，同时应用于粗品焦磷酸钠的洗涤和溶剂，大幅提高了焦磷酸钠的收率，降低了渣料中焦磷酸钠的含量，提高了经济效率，节约了能效，降低了成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种焦磷酸钠制备技术领域，具体涉及一种使用粗品焦磷酸钠制备焦磷酸钠的方法。

背景技术

焦磷酸钠是缩聚磷酸盐中的一个重要品种。无论是工业级和食品级，其用量仅次于三聚磷酸钠。工业上主要用于络合剂、脱脂剂、水处理剂、洗涤印染漂白助剂、分散剂等。食品工业中则用于食品的持水保鲜，抗氧化等，统称为品质改良剂。随着我国工业级和食品级焦磷酸钠的市场迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用、研发与改进必将成为业内企业的关注。焦磷酸钠的生产技术的改进与研发对于企业提升市场竞争力十分关键。且焦磷酸钠需求量正呈逐年大幅度增长趋势。据资料统计，全国焦磷酸钠产销量年平均增长率为7％左右，所以焦磷酸市场的发展潜力很大。

目前粗品焦磷酸钠是含磷废水在高温炉中通过火焰焚烧得到的，由于焚烧过程中的局部温度偏高，使反应不均匀，易产生硬度较高且结块的微废渣料，这部分渣料很难溶解，且渣料中焦磷酸钠的含量达到40-70wt％，造成了资源浪费。

发明内容

本发明针对上述问题提出了一种使用粗品焦磷酸钠制备焦磷酸钠的方法，将焦磷酸钠母液回收利用，同时应用于粗品焦磷酸钠的洗涤和溶剂，大幅提高了焦磷酸钠的收率，降低了渣料中焦磷酸钠的含量，提高了经济效率，节约了能效，降低了成本。

具体的技术方案如下：

一种使用粗品焦磷酸钠制备焦磷酸钠的方法，其步骤为：

(1)粗品焦磷酸钠洗涤打浆：

①初洗：将粗品焦磷酸钠和焦磷酸钠母液加入带过滤板的搅拌釜中，在0-30℃的温度下搅拌0.5-4h，使得无水焦磷酸钠与焦磷酸钠母液中的水发生水合反应，形成结晶水合物，回收焦磷酸钠母液中的部分水，同时对粗品中的氯化钠和有机物进行洗涤，进入到剩余焦磷酸钠母液中，起到提浓焦磷酸钠母液的目的，并且在其反应过程中移除反应热或将焦磷酸钠母液预先冷却到15℃以下再进行洗涤，最终得到混合料液；

②过滤：混合料液在搅拌釜中反应和洗涤完全后，通过过滤板抽出或压出50％-80％的滤液，保留20-50％的滤液在釜内浆料中，避免固体结块，维持搅拌；

③打浆出料：过滤结束后立即向搅拌釜内加入热的焦磷酸钠套用母液重新进行打浆，使得焦磷酸钠晶体溶解，搅拌均匀后得到稀释的焦磷酸钠浆液；

(2)焦磷酸钠提纯：

将稀释的焦磷酸钠浆液和溶渣滤液混合充分溶解后加入氧化剂，进行氧化反应、并使用氢氧化钠溶液将PH值调节至11-12后，加入活性炭吸附油状有机物和Fe³⁺形成的胶体沉淀，进行精密过滤，得到精密过滤滤液和精密过滤滤渣，通过盐酸或磷酸将精密过滤滤液的PH值调节至9.8-10.5后，将精密过滤滤液冷却结晶，过滤后即可得到套用焦磷酸钠母液和焦磷酸钠；

(3)焦磷酸钠母液的循环再利用：

将步骤(2)中过滤得到的套用焦磷酸钠母液按照1:(1-4)的体积比分成套用焦磷酸钠母液(1)和套用焦磷酸钠母液(2)，套用焦磷酸钠母液(1)替代步骤(1)①中的焦磷酸钠母液，套用焦磷酸钠母液(2)用于步骤(1)③中进行打浆。

上述一种使用粗品焦磷酸钠制备焦磷酸钠的方法，其中，所述活性炭占粗品焦磷酸钠浆液、活性炭和溶渣滤液混合料液的0.02-0.1wt％。

上述一种使用粗品焦磷酸钠制备焦磷酸钠的方法，其中，所述溶渣滤液的制备方法为：将精密过滤滤渣和80-100℃水在鼓泡或强搅拌，进行压滤后得到固体废弃物和溶渣滤液。

上述一种使用粗品焦磷酸钠制备焦磷酸钠的方法，其中，所述氧化剂为双氧水、氯酸钠、二氧化氯、臭氧中一种或多种的组合。

上述一种使用粗品焦磷酸钠制备焦磷酸钠的方法，其中，步骤(1)中使用洗涤装置，所述洗涤装置包括搅拌釜、废液储罐和溶解釜，所述搅拌釜内设有搅拌叶，搅拌叶下方设有过滤板，过滤板将搅拌釜内分隔成搅拌腔和抽滤腔，搅拌釜上设有第一进料口、第二进料口、抽滤口和出料口，第一进料口和第二进料口位于搅拌釜的顶部，与搅拌腔相连通，抽滤口位于搅拌釜的底部，与抽滤腔相连通，出料口位于第一进料口与抽滤口之间，与搅拌腔相连通；抽滤口通过第一管道与废液储罐的第三进料口相连接，出料口通过第二管道与溶解釜相连接。

本发明的有益效果为：

(1)本发明大幅度降低新鲜水用量和需要处理的焦磷酸钠母液量；降低原料带入生产的杂质(可除去粗品中50-80％的氯化钠和有机物)，降低生产难度和生产成本，提高产品质量；

本发明利用低温母液焦钠饱和的特点洗涤焦磷酸钠粗品，避免了有用物质的损失，并将粗品中的部分氯化钠和少量有机物除去，减少焦钠提纯生产中原料带入的杂质，使生产更加容易，产品质量更好，母液套用次数更多；

利用焦磷酸钠粗品中无水焦磷酸钠吸收母液中的水分形成结晶水的特性，将母液中的水分吸收，以固体的形式会用到溶解工序，减少生产用水量，节约最终焦磷酸钠母液量及处理成本；

抽取的滤液的50-80wt％，使剩余滤液不结块，有利于后续处理，使滤液分布更加均匀，后续处理不易被堵塞。

(2)本发明在粗品焦磷酸钠提纯生产焦磷酸钠产过程中，采用氧化剂进行处理，避免其它微溶性磷酸(焦磷酸)铝盐、磷酸(焦磷酸)铁盐、磷酸(焦磷酸)钙盐等析出影响产品质量，解决了焦磷酸钠产品发红，或产品储存和使用中发红的问题；减少杂质磷酸(焦磷酸)盐带入焦磷酸钠产品，影响结晶形态，提高产品质量，解决过滤困难的生产问题。

(3)本发明通过套用大量不饱和母液，将母液进行重复利用，减少最终母液量；大幅提高了焦磷酸钠的收率，降低了渣料中焦磷酸钠的含量，提高了经济效率，节约了能效，降低了成本；

本发明通过焦磷酸钠母液以及水的特殊使用方法，避免了物料中微溶杂质对熔融物的溶解影响，显著提高溶解速度和溶解程度，大幅度降低弃固废量；将固废中杂质包夹的焦磷酸钠回收回来，提高焦钠产品的收率10-30％。

(4)本发明配合洗涤装置使用，洗涤过程中先抽滤部分滤液，使滤渣处于粘稠但未完全固化的状态，再加入新的焦磷酸钠母液直接升温溶解，再移入溶解釜中进行下一步反应，简化了过程，提高了效率，降低了成本。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

图2为本发明洗涤装置剖视图。

图3为本发明过滤板剖视图。

图4为本发明板框剖视图。

图5为本发明过滤板组爆炸图。

图6为本发明过滤板俯视图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。

实施例一

一种用于粗品焦磷酸钠洗涤打浆的洗涤装置，包括搅拌釜1、废液储罐2和溶解釜3，所述搅拌釜内设有搅拌叶4，搅拌叶下方设有过滤板5，过滤板将搅拌釜内分隔成搅拌腔6和抽滤腔7，搅拌釜上设有第一进料口8、第二进料口9、抽滤口10和出料口11，第一进料口和第二进料口位于搅拌釜的顶部，与搅拌腔相连通，抽滤口位于搅拌釜的底部，与抽滤腔相连通，出料口位于第一进料口与抽滤口之间，与搅拌腔相连通；抽滤口通过第一管道12与废液储罐的第三进料口相连接，出料口通过第二管道13与溶解釜相连接。

一种使用粗品焦磷酸钠制备焦磷酸钠的方法，其步骤如下：

(1)粗品焦磷酸钠洗涤打浆：

①初洗：将粗品焦磷酸钠和焦磷酸钠母液加入带过滤板的搅拌釜中，在22℃的温度下搅拌3h，使得无水焦磷酸钠与焦磷酸钠母液中的水发生水合反应，形成结晶水合物，回收焦磷酸钠母液中的部分水，同时对粗品中的氯化钠和有机物进行洗涤，进入到剩余焦磷酸钠母液中，起到提浓焦磷酸钠母液的目的，并且在其反应过程中移除反应热或将焦磷酸钠母液预先冷却到15℃以下再进行洗涤，最终得到混合料液；

②过滤：混合料液在搅拌釜中反应和洗涤完全后，通过过滤板抽出或压出72％的滤液，保留28％的滤液在釜内浆料中，避免固体结块，维持搅拌；

③打浆出料：过滤结束后立即向搅拌釜内加入热的焦磷酸钠套用母液重新进行打浆，使得焦磷酸钠晶体溶解，搅拌均匀后得到稀释的焦磷酸钠浆液；

(2)焦磷酸钠提纯：

将稀释的焦磷酸钠浆液和溶渣滤液混合充分溶解后加入氧化剂，进行氧化反应、并使用氢氧化钠溶液将PH值调节至12后，加入活性炭吸附油状有机物和Fe³⁺形成的胶体沉淀，进行精密过滤，得到精密过滤滤液和精密过滤滤渣，通过盐酸或磷酸将精密过滤滤液的PH值调节至10后，将精密过滤滤液冷却结晶，过滤后即可得到套用焦磷酸钠母液和焦磷酸钠；

(3)焦磷酸钠母液的循环再利用：

将步骤(2)中过滤得到的套用焦磷酸钠母液按照1:1.5的体积比分成套用焦磷酸钠母液(1)和套用焦磷酸钠母液(2)，套用焦磷酸钠母液(1)替代步骤(1)①中的焦磷酸钠母液，套用焦磷酸钠母液(2)用于步骤(1)③中进行打浆。

所述活性炭占粗品焦磷酸钠浆液、活性炭和溶渣滤液混合料液的0.05wt％。

所述溶渣滤液的制备方法为：将精密过滤滤渣和90℃水在鼓泡或强搅拌，进行压滤后得到固体废弃物和溶渣滤液。

实施例二

一种使用粗品焦磷酸钠制备焦磷酸钠的方法，其步骤如下：

(1)粗品焦磷酸钠洗涤打浆：

①初洗：将粗品焦磷酸钠和焦磷酸钠母液加入带过滤板的搅拌釜中，在15℃的温度下搅拌2h，使得无水焦磷酸钠与焦磷酸钠母液中的水发生水合反应，形成结晶水合物，回收焦磷酸钠母液中的部分水，同时对粗品中的氯化钠和有机物进行洗涤，进入到剩余焦磷酸钠母液中，起到提浓焦磷酸钠母液的目的，并且将焦磷酸钠母液预先冷却到15℃以下再进行洗涤，最终得到混合料液；

②过滤：混合料液在搅拌釜中反应和洗涤完全后，通过过滤板抽出或压出60％的滤液，保留40％的滤液在釜内浆料中，避免固体结块，维持搅拌；

③打浆出料：过滤结束后立即向搅拌釜内加入热的焦磷酸钠套用母液重新进行打浆，使得焦磷酸钠晶体溶解，搅拌均匀后得到稀释的焦磷酸钠浆液；

(2)焦磷酸钠提纯：

将稀释的焦磷酸钠浆液和溶渣滤液混合充分溶解后加入氧化剂，进行氧化反应、并使用氢氧化钠溶液将PH值调节至11后，加入活性炭吸附油状有机物和Fe³⁺形成的胶体沉淀，进行精密过滤，得到精密过滤滤液和精密过滤滤渣，通过盐酸或磷酸将精密过滤滤液的PH值调节至10将精密过滤滤液冷却结晶，过滤后即可得到套用焦磷酸钠母液和焦磷酸钠；

(3)焦磷酸钠母液的循环再利用：

将步骤(2)中过滤得到的套用焦磷酸钠母液按照1:2体积比分成套用焦磷酸钠母液(1)和套用焦磷酸钠母液(2)，套用焦磷酸钠母液(1)替代步骤(1)①中的焦磷酸钠母液，套用焦磷酸钠母液(2)用于步骤(1)③中进行打浆。

所述活性炭占粗品焦磷酸钠浆液、活性炭和溶渣滤液混合料液的0.06t％。

所述溶渣滤液的制备方法为：将精密过滤滤渣和90℃水在鼓泡或强搅拌，进行压滤后得到固体废弃物和溶渣滤液。

实施例三

一种使用粗品焦磷酸钠制备焦磷酸钠的方法，其步骤如下：

(1)粗品焦磷酸钠洗涤打浆：

①初洗：将粗品焦磷酸钠和焦磷酸钠母液加入带过滤板的搅拌釜中，在28℃的温度下搅拌1.5h，使得无水焦磷酸钠与焦磷酸钠母液中的水发生水合反应，形成结晶水合物，回收焦磷酸钠母液中的部分水，同时对粗品中的氯化钠和有机物进行洗涤，进入到剩余焦磷酸钠母液中，起到提浓焦磷酸钠母液的目的，并且在其反应过程中移除反应热或将焦磷酸钠母液预先冷却到15℃以下再进行洗涤，最终得到混合料液；

②过滤：混合料液在搅拌釜中反应和洗涤完全后，通过过滤板抽出或压出70％的滤液，保留30％的滤液在釜内浆料中，避免固体结块，维持搅拌；

③打浆出料：过滤结束后立即向搅拌釜内加入热的焦磷酸钠套用母液重新进行打浆，使得焦磷酸钠晶体溶解，搅拌均匀后得到稀释的焦磷酸钠浆液；

(2)焦磷酸钠提纯：

将稀释的焦磷酸钠浆液和溶渣滤液混合充分溶解后加入氧化剂，进行氧化反应、并使用氢氧化钠溶液将PH值调节至12后，加入活性炭吸附油状有机物和Fe³⁺形成的胶体沉淀，进行精密过滤，得到精密过滤滤液和精密过滤滤渣，通过盐酸或磷酸将精密过滤滤液的PH值调节至10后，将精密过滤滤液冷却结晶，过滤后即可得到套用焦磷酸钠母液和焦磷酸钠；

(3)焦磷酸钠母液的循环再利用：

将步骤(2)中过滤得到的套用焦磷酸钠母液按照1:3.2的体积比分成套用焦磷酸钠母液(1)和套用焦磷酸钠母液(2)，套用焦磷酸钠母液(1)替代步骤(1)①中的焦磷酸钠母液，套用焦磷酸钠母液(2)用于步骤(1)③中进行打浆。

所述活性炭占粗品焦磷酸钠浆液、活性炭和溶渣滤液混合料液的0.08wt％。

所述溶渣滤液的制备方法为：将精密过滤滤渣和85℃水在鼓泡或强搅拌，进行压滤后得到固体废弃物和溶渣滤液。

进一步的所述过滤板包括板框14和过滤板体15，板框包括圆环形结构的顶板16、圆环形结构的底板17以及固定在顶板与底板之间的一圈侧壁18，侧壁的厚度h1小于顶板的壁宽h2，顶板的壁宽h2等于底板的壁宽h3，过滤板体设置在顶板、底板和侧壁所围成的空腔内，所述过滤板体包括两个过滤板组，每个过滤板组包括第一过滤板19和第二过滤板20，第一过滤板的下表面均匀设有若干第一凸条21，相邻的两个第一凸条之间形成第一凹槽22，第二过滤板的上表面均匀设有若干第二凸条23，相邻的两个第二凸条之间形成第二凹槽24，第一凸条的宽度为L1，第一凹槽的宽度为L2，第二凸条的宽度为L3，第二凹槽的宽度为L4，L1＝L3＞L2＝L4，第一过滤板放置于第二过滤板的上方，第一凸条和第二凸条交错设置，使第一过滤板的第一凸条压合在第二过滤板的第二凹槽上，第二过滤板的第二凸条压合在第一过滤板的第一凹槽上，两个过滤板组镜像设置，两个过滤板组的第二过滤板相互接触。

进一步的，所述第一过滤板的孔径大于第二过滤板的孔径。

进一步的，所述搅拌釜的搅拌腔腔壁上设有第一电加热带25，所述板框的侧壁上设有一圈第二电加热带26，板框的底板上设有至少1圈27电加热管。过滤板的结构设置，大幅增加了过滤板的过滤效果，降低滤液中杂质含量，以此降低后续浓缩处理的难度，与此同时，在搅拌釜内合理分配加热区域，使受热更加均匀，反应更加完全。

过滤板的结构设置，大幅增加了过滤板的过滤效果，降低滤液中杂质含量，以此降低后续浓缩处理的难度，与此同时，在搅拌釜内合理分配加热区域，使受热更加均匀，反应更加完全。