分步结晶法从脱硫废液中提纯硫代硫酸钠

【摘要】通过实验将脱硫废液中的副盐提纯，利用分步结晶法提纯出主要副盐产品Na2S2O3·5H2O，其纯度可达工业级标准。

【关键词】脱硫废液；副盐；分步结晶法；Na2S2O3·5H2O

一  前言

湿式氧化脱硫是一种在化工行业普遍使用的脱硫工艺，其广泛应用于化肥厂、甲醇厂、焦化厂、煤气厂及电厂等。其特点是：在保证工艺条件操作得当，化工设备配置合理，脱硫催化剂高效适用，工艺控制规范的情况下，脱硫效率、再生效率、硫磺回收率、系统阻力，脱硫液的组分及贫液中悬浮硫的含量都是可控可调的；同时能够较好满足脱硫净化度的工艺要求。但在脱硫过程中产生的副反应却是无法避免的，副反应生成物多以盐的形式共存与溶液中。

用Na2CO3配制脱硫液有如下副反应

                               
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上述副反应生成的Na2S2O3、Na2SO4等副盐由于长时间积累，终将导致脱硫效率下降，脱硫塔阻力增长，硫磺回收量减少，吸收剂及催化剂损耗量增多。在这种情况下需要对其回收利用，确保脱硫系统的正常运行。

本文通过实验研究，对脱硫液中副盐进行回收再利用，剩余废液直接循环回系统中，从而避免了对环境的二次污染。

二  实验部分

1. 工艺流程

2. 实验分析方法

（1）脱硫液中Na2S2O3含量采用直接碘量法测定；

（2）脱硫液中Na2SO4含量采用EDTA络合法测定；

（3）脱硫液中Na2CO3、NaHCO3含量采用双指示剂酸碱滴定法测定；

（4）脱硫液中NaSCN含量采用分光光度法测定

3. 实验步骤

（1）模拟实验：

    配置含五种钠盐（Na2S2O3、 Na2SO4 、Na2CO3、NaHCO3、 NaSCN）的盐溶液，其中Na2S2O3含量最高。通过改变Na2S2O3的量配置6份不同Na2S2O3浓度的盐溶液，浓度分别为220g/L、200g/L、180g/L、160g/L、140g/L、120g/L。利用分步结晶法，通过浓缩、结晶、溶解、分离过程，最终提纯出成品Na2S2O3·5H2O。实验过程如下：

    向1000ml烧杯中加入五种钠盐（Na2S2O3、 Na2SO4 、Na2CO3、NaHCO3、 NaSCN）常温搅拌至完全溶解，放入水浴锅中80℃恒温蒸发，待溶液表面出现白色薄膜，趁热过滤，滤液在高于室温的环境下进行结晶。搅拌器放入滤液中慢慢搅拌，直至溶液表面出现大量的块状晶体。结晶完毕后，趁热抽滤。结晶出的物质全部称重。取出一小部分称重并加入蒸馏水溶解，然后移入容量瓶中定容，最后分析测定五种钠盐的浓度。

（2）真实产品测试：

    产品：蓝色块状的副盐产品（某焦化厂脱硫液未经脱色处理直接浓缩并降温后全部变成的固体）

    实验过程：

    首先分析该厂脱硫液的成份。分析得知Na2S2O3含量居高，其它成份含量较低。取得一些副盐产品加水溶解，加活性炭脱色除杂后，过滤，滤液按照模拟实验的实验步骤进行，最后获得成品Na2S2O3·5H2O。

三  实验结果与讨论

1. 温度

如图1是不同温度下五种钠盐在水中的溶解度曲线，可根据这一差别调节温度将其一一分离出来。

从图1中可以看出：

（1）在不同温度下，Na2SO4和Na2CO3与另外几种盐相比溶解量都很少，并且变化幅度不大，因此第一步浓缩结束可以过滤去除。

（2）Na2S2O3与NaSCN的溶解度受温度影响很大，不同温度下的溶解度值S（NaSCN）溶解度﹥S（Na2S2O3）。

2. 浓缩量

浓缩过程中蒸出的水量多少对下步结晶有很大影响：浓缩过度不利于结晶的生长，晶体较碎，结晶时间难以控制。

3. 结晶条件

结晶过程中，可以通过缓慢碰撞器壁或者搅拌的方式，促进晶体的生长；也可以加入少量晶种为晶核，从而使晶体以一种形态生长。

4. 副盐的提纯情况

模拟实验和真实产品测试，提纯出的产品Na2S2O3·5H2O纯度都可以达到98%符合工业级标准。

四  结论

脱硫废液中的成分复杂，为了避免引入新物质，在不破坏副盐成份的前提下，本文利用分布结晶法对脱硫废液中副盐进行提纯，产品的纯度可以达到工业级标准。

参考文献

[1] 王祥光. 脱硫副反应及副盐回收技术研究.化肥设计，2008，46（4）：37-41

[2] 吕红琴.硫代硫酸钠传统生产工艺与改进工艺比较分析.河南化工，2010，27（7）：39-40

[3] 姚佩芳，孙吉元，高蕊莉. 硫代硫酸钠连续结晶过程的研究. 无机盐工业

[4] 丁绪淮，谈遒. 工业结晶.