專利名稱：一種以鉻酸鋇為中間體由鉻酸鉀制備重鉻酸鈉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬無機鹽生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種以鉻酸鋇為中間體由 鉻酸鉀制備重鉻酸鈉的方法。
背景技術(shù)：
鉻鹽是無機鹽的主要產(chǎn)品之一，我國國民經(jīng)濟中約15%的產(chǎn)品與鉻鹽有關(guān)。 2010年我國鉻鹽生產(chǎn)能力達40萬噸，占全世界總產(chǎn)能的50%以上，成為世界鉻鹽生產(chǎn)第 一大國。鉻鹽具有廣泛應(yīng)用，主要應(yīng)用于儀器、儀表、機床、日用五金的電鍍，制革工 業(yè)中的鞣革，紡織印染行業(yè)的媒染劑及氧化劑，金屬制品的拋光、磷化處理以及火柴、 油墨、塑料等行業(yè)，還應(yīng)用于醫(yī)藥工業(yè)、合成香料、合成纖維、顏料、染料、化工、玻 璃、陶瓷生產(chǎn)，在國民經(jīng)濟中起著重要的作用。常見的鉻鹽產(chǎn)品包括重鉻酸鈉(紅礬 鈉)、鉻酸酐、堿式硫酸鉻、氧化鉻、重鉻酸鉀等。目前我國鉻鹽行業(yè)所采用的生產(chǎn)技術(shù)資源能源利用率低，而且排放大量含有高 毒性鉻的鉻渣、煙塵、廢液等。鉻渣給生態(tài)環(huán)境和人民健康帶來了極大的危害。開發(fā) 鉻鹽清潔生產(chǎn)新技術(shù)具有迫切的社會需求，綠色過程清潔生產(chǎn)是21世紀(jì)化學(xué)工業(yè)可持續(xù) 發(fā)展的科學(xué)基礎(chǔ)，它將原有的“先污染、后治理”的生產(chǎn)路線改變?yōu)椤皬脑搭^上根除污 染”。綠色過程工程清潔生產(chǎn)傳統(tǒng)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的出路，是研究與自然環(huán)境相容的資 源高效_清潔-合理利用的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程。不僅節(jié)省了資源和能源，而且盡量不采用有 毒有害原材料，減少廢棄物排放的數(shù)量和毒性，使生產(chǎn)過程對人類和環(huán)境的影響減小到 最低程度。中國科學(xué)院過程工程研究所開拓的低溫亞熔鹽液相氧化_反應(yīng)/分離耦合強 化_介質(zhì)再生循環(huán)_資源全組分深度利用的鉻化工清潔生產(chǎn)集成技術(shù)，已在河南義馬建成 萬噸級示范裝置并實現(xiàn)了良好的運行效果主元素鉻轉(zhuǎn)化率從傳統(tǒng)有鈣焙燒工藝的75% 提高到99%，反應(yīng)溫度從傳統(tǒng)有鈣焙燒工藝的1200°C降至300°C，鉻渣削減80%，并副 產(chǎn)脫硫劑高附加值產(chǎn)品，首次實現(xiàn)了鉻渣零排放。亞熔鹽液相氧化法生產(chǎn)鉻鹽產(chǎn)品的清潔生產(chǎn)新工藝，其核心技術(shù)的母產(chǎn)品為鉻 酸鉀(K2CrO4)和重鉻酸鉀(K2Cr2O7)。但與鉀鹽相比，鈉鹽來源廣泛，價格低廉，因此 重鉻酸鈉產(chǎn)品為當(dāng)前鉻鹽市場的主流產(chǎn)品，亞熔鹽清潔工藝從鉀鹽產(chǎn)品向鈉鹽產(chǎn)品的轉(zhuǎn) 化就成為一個重要的研究課題。亞熔鹽清潔工藝實現(xiàn)鉻酸鹽從鉀鹽產(chǎn)品向鈉鹽產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，有兩個主要途徑 一是將反應(yīng)介質(zhì)由氫氧化鉀轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸c；二是將中間產(chǎn)品鉻酸鉀轉(zhuǎn)化為鉻酸鈉或重 鉻酸鈉產(chǎn)品。但在第一個途徑中，反應(yīng)介質(zhì)的改變會引起反應(yīng)條件、分離工藝路線及工 程設(shè)備等一系列調(diào)整，并且前期研究結(jié)果表明，氫氧化鉀作為反應(yīng)介質(zhì)時反應(yīng)條件更溫 和，和氫氧化鈉相比優(yōu)勢明顯。采用常規(guī)化學(xué)化工的方法實現(xiàn)鉻酸鉀中間產(chǎn)品向鉻酸鈉 或重鉻酸鈉產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，就成為值得深入研究的方向之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種以鉻酸鋇為中間體由鉻酸鉀制備重鉻酸鈉的方法。根據(jù)本發(fā)明的以鉻酸鋇為中間體由鉻酸鉀制備重鉻酸鈉的方法，該方法包括以 下步驟1)將K2CrO4和BaO按1 0.5 2的摩爾比混合，得到BaCrO4沉淀和KOH溶
液，進行固液分離；2)將步驟1)得到的KOH溶液回收；3)將步驟1)中所得的BaCrO4與鈉鹽按1 0.5 2的混合，攪拌，調(diào)節(jié)pH值 為1 7，得到鋇鹽沉淀和Na2Cr2O7溶液，進行固液分離；4)將步驟3)中的鋇鹽沉淀進行焙燒、氧化得到BaO，返回的步驟1)中循環(huán)使 用；5)將步驟3)中得到的Na2Cr2O7蒸發(fā)，除雜，得到Na2Cr2O7濃縮液，升溫，保溫 結(jié)晶，得到Na2Cr2O7晶體和母液，將得到的母液返回到步驟3)循環(huán)反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的以鉻酸鋇為中間體由鉻酸鉀制備重鉻酸鈉的方法，所述的步驟3) 中鈉鹽為與鋇生成難溶性鋇鹽的鈉鹽。根據(jù)本發(fā)明的以鉻酸鋇為中間體由鉻酸鉀制備重鉻酸鈉的方法，所述的步驟3) 中反應(yīng)溫度為20 200°C。根據(jù)本發(fā)明的以鉻酸鋇為中間體由鉻酸鉀制備重鉻酸鈉的方法，所述的步驟3) 中攪拌速率為100 500rpm。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，該方法具體的包括以下步驟1)將K2CrO4和BaO按摩爾比1 0.5 2的比例在水溶液中反應(yīng)，生成BaCrO4 沉淀和KOH溶液，進行固液分離；2)將步驟(1)所得的KOH分離回收；3)將步驟(1)所得的BaCrO4與鈉鹽按摩爾比1 0.5 2的比例在水溶液中反 應(yīng)，加入酸或者酸性氣體調(diào)節(jié)溶液pH值在1 7，生成難溶鋇鹽和Na2Cr2O7溶液，進行 固液分離；4)將步驟(3)得到的Na2Cr2O7溶液在60 90°C，真空度為-0.10 0.07MPa進
行蒸發(fā)，除雜；5)對步驟(4)得到的Na2Cr2O7濃縮液升溫至60 90°C，然后降溫至O 50°C 后恒溫保持30 60min，分離固液兩相，得到Na2Cr2O7晶體，液相返回步驟(2)中參與 反應(yīng)。本發(fā)明利用氧化鋇和鉻酸鉀生成鉻酸鋇 沉淀，利用鉻酸鋇在酸性溶液中轉(zhuǎn)化為 重鉻酸鋇，重鉻酸鋇溶于水，和鈉鹽(如Na2S04、NaHSCV Na2C03、NaHCO3等)反 應(yīng)，生成重鉻酸鈉和不溶于酸性水溶液的鋇鹽沉淀(如BaSCV BaCO3等)，對重鉻酸鈉 溶液進行先蒸發(fā)濃縮同時除雜，再冷卻結(jié)晶得到Na2Cr2O7晶體。本發(fā)明與已有技術(shù)生產(chǎn)鉻酸鈉的工藝相比的優(yōu)點在于本發(fā)明WK2CrO4產(chǎn)品為原料，利用鉻酸鋇不溶于水溶于酸性水溶液的特殊性 質(zhì)，實現(xiàn)了從鉻酸鉀產(chǎn)品向重鉻酸鈉產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化條件溫和；并且可操作性強，設(shè) 備要求簡單，工程放大容易。


圖1為本發(fā)明的重鉻酸鈉制備方法的第一流程示意圖，其中BaCrO4的酸化使用 硫酸、硫酸鈉或硫酸氫鈉；圖2為本發(fā)明的重鉻酸鈉制備方法的第二流程示意圖，其中BaCrO4的酸化使用 二氧化或碳酸鈉。
具體實施例方式實施例1 將K2CrO4和BaO按摩爾比1 2的比例放入水中反應(yīng)，生成BaCrO4沉淀和 KOH,進行固液分離；將所得的BaCrO4沉淀與鈉鹽按摩爾比1 2的比例放入水中反 應(yīng)，加酸調(diào)節(jié)pH在1，生成難溶鋇鹽和Na2Cr2O7，進行固液分離；將得到的Na2Cr2O7 溶液在80°C，真空度為_0.09MPa進行蒸發(fā)，除雜；把得到的Na2Cr2O7濃縮液升溫至 90°C,然后降溫至0°C后恒溫保持30min，分離固液兩相，得到Na2Cr2O7晶體。實施例2 將K2CrO4和BaO按摩爾比2 1的比例放入水中反應(yīng)，生成BaCrO4沉淀和 KOH,進行固液分離；將所得的BaCrO4沉淀與鈉鹽按摩爾比2 1的比例放入水中反 應(yīng)，加酸調(diào)節(jié)pH在3，生成難溶鋇鹽和Na2Cr2O7，進行固液分離；將得到的Na2Cr2O7 溶液在90°C，真空度為_0.07MPa進行蒸發(fā)，除雜；把得到的Na2Cr2O7濃縮液升溫至 80°C,然后降溫至20°C后恒溫保持40min，分離固液兩相，得到Na2Cr2O7晶體。實施例3 將K2CrO4和BaO按摩爾比1 1的比例放入水中反應(yīng)，生成BaCrO4沉淀和 KOH,進行固液分離；將所得的BaCrO4沉淀與鈉鹽按摩爾比1 1的比例放入水中反 應(yīng)，加酸調(diào)節(jié)pH在2，生成難溶鋇鹽和Na2Cr2O7，進行固液分離；將得到的Na2Cr2O7 溶液在80°C，真空度為_0.097MPa進行蒸發(fā)，除雜；把得到的Na2Cr2O7濃縮液升溫至 90°C,然后降溫至20°C后恒溫保持30min，分離固液兩相，得到Na2Cr2O7晶體。實施例4 將K2CrO4和BaO按摩爾比1 1的比例放入水中反應(yīng)，生成BaCrO4沉淀和 KOH,進行固液分離；將所得的BaCrO4沉淀與鈉鹽按摩爾比2 3的比例放入水中反 應(yīng)，加酸調(diào)節(jié)pH在4，生成難溶鋇鹽和Na2Cr2O7，進行固液分離；將得到的Na2Cr2O7 溶液在90°C，真空度為-0.090MPa進行蒸發(fā)，除雜；把得到的Na2Cr2O7濃縮液升溫至 80°C,然后降溫至0°C后恒溫保持40min，分離固液兩相，得到Na2Cr2O7晶體。實施例5 將K2CrO4和BaO按摩爾比2 3的比例放入水中反應(yīng)，生成BaCrO4沉淀和 KOH,進行固液分離；將所得的BaCrO4沉淀與鈉鹽按摩爾比1 1的比例放入水中反 應(yīng)，加酸調(diào)節(jié)溶液pH在7左右，生成難溶鋇鹽和Na2Cr2O7，進行固液分離；將得到的 Na2Cr2O7溶液在60°C，真空度為_0.098MPa進行蒸發(fā)，除雜；把得到的Na2Cr2O7濃縮液 升溫至70°C，然后降溫至10°C后恒溫保持50min，分離固液兩相，得到Na2Cr2O7晶體。
權(quán)利要求
1.一種以鉻酸鋇為中間體由鉻酸鉀制備重鉻酸鈉的方法，其特征在于，所述的方法 包括以下步驟1)將K2CrO4和BaO按1 0.5 2的摩爾比混合，得到BaCrO4沉淀和KOH溶液， 進行固液分離；2)將步驟1)得到的KOH溶液回收；3)將步驟1)中所得的BaCrO4與鈉鹽按1 0.5 2的混合，攪拌，調(diào)節(jié)pH值為 1 7，得到鋇鹽沉淀和Na2Cr2O7溶液，進行固液分離；4)將步驟3)中的鋇鹽沉淀進行焙燒、氧化得到BaO，返回的步驟1)中循環(huán)使用；5)將步驟3)中得到的Na2Cr2O7蒸發(fā)，除雜，得到Na2Cr2O7濃縮液，升溫，降溫并保 溫結(jié)晶，得到母液和Na2Cr2O7晶體，將得到的母液返回到步驟3)循環(huán)反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以鉻酸鋇為中間體由鉻酸鉀制備重鉻酸鈉的方法，其特征在 于，所述的步驟3)中鈉鹽為與鋇生成難溶性鋇鹽的鈉鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的以鉻酸鋇為中間體由鉻酸鉀制備重鉻酸鈉的方法，其特征在 于，所述的步驟3)中鈉鹽為Na2S04、NaHS04、Na2CO3或NaHCO3中一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以鉻酸鋇為中間體由鉻酸鉀制備重鉻酸鈉的方法，其特征在 于，所述的步驟3)中反應(yīng)溫度為20 200°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以鉻酸鋇為中間體由鉻酸鉀制備重鉻酸鈉的方法，其特征在 于，所述的步驟3)中攪拌速率為100 500rpm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以鉻酸鋇為中間體由鉻酸鉀制備重鉻酸鈉的方法，其特征在 于，所述的步驟5)中保溫溫度為O 50°C，保溫時間為30 60min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以鉻酸鋇為中間體由鉻酸鉀制備重鉻酸鈉的方法，其特征在 于，所述的步驟5)中蒸發(fā)溫度為60 90°C，真空度為-0.10 -0.07MPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以鉻酸鋇為中間體由鉻酸鉀制備重鉻酸鈉的方法。本發(fā)明所述的方法包括以下步驟1)將K2CrO4和BaO按1∶0.5～2的摩爾比混合，得到BaCrO4沉淀和KOH溶液，進行固液分離；2)將步驟1)得到的KOH溶液回收；3)將步驟1)中所得的BaCrO4與鈉鹽按1∶0.5～2的混合，攪拌，調(diào)節(jié)pH值為1～7，得到鋇鹽沉淀和Na2Cr2O7溶液，進行固液分離；4)將步驟3)中的鋇鹽沉淀進行焙燒得到BaO，返回的步驟1)中循環(huán)使用；5)將步驟3)中得到的Na2Cr2O7蒸發(fā)，得到Na2Cr2O7濃縮液，結(jié)晶，得到Na2Cr2O7晶體和母液，將母液返回到步驟3)循環(huán)反應(yīng)。本發(fā)明的優(yōu)點在于以K2CrO4產(chǎn)品為原料，通過條件的控制，實現(xiàn)了從鉻酸鉀產(chǎn)品向重鉻酸鈉產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化條件溫和，可操作性強，設(shè)備要求簡單。
文檔編號C01G37/14GK102020317SQ20101062182
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者張小飛, 張懿, 張洋, 徐紅彬, 徐誠, 王世君, 田穎, 裴麗麗, 郭慶華, 高毅穎 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所, 中藍義馬鉻化學(xué)有限公司