国内外过硫酸盐研究现状、水平和发展趋势目前生产过硫酸盐的主要公司有:美国食品机械化学公司(F.M.C),日本三菱瓦斯公司,东海电化公司;德国德古萨公司,英国瓦波特公司,法国、苏联等均有生产。年产量约10万吨左右。34738
我国过硫酸盐生产的单位有:天津东风化工厂(过硫酸钾和过硫酸铵每年生产能力1000吨),北京化工厂和西安试剂厂,这些厂同时也生产试剂过硫酸铵。过硫酸钠在国内尚未形成工业生产能力[4]。论文网
我国目前过硫酸盐生产工艺相当于世界的30到40年代的水平,是过硫酸钾法生产过氧化氢工艺的延续,尤其是电解槽结构落后,耗电高,电流效率低(只达60%左右),后处理工序落后,造成成本高、原料消耗大等。就耗电而言,国外1700到2000度/吨,而我国电耗为3800到4000度/吨,为此改变我国过硫酸盐生产的落后面貌势在必行。
过硫酸盐的生产在国外已有几十年的历史,目前生产过硫酸盐主要公司:美国食品机械化学公司(FMC)的三菱气体公司,东海电化公司,德固赛,德国、英国佤邦补偿、法国、苏联和生产。年产量约为100000吨。
过硫酸盐生产过程基本上是分为三个阶段:
(1)30 -40年过硫酸钾过氧化氢的制备过程中,中间体的整除,处理后,给过硫酸钾、过硫酸铵。电流效率在60%左右,能源消耗3000千瓦时/吨。
(2)1950年代、过氧化氢、过硫酸铵法代替过硫酸盐法产生的有很多低能耗、过硫酸盐生产得到进一步改善。
(3)60年来,生产逐渐取代了过氧化氢蒽醌法电解、过硫酸盐生产往往是独立的,不再是准备利用过氧化氢过程的中间体,和独立的专业生产过硫酸盐。在这种情况下,各种各样的先进细胞间接,它的特点是:电槽体积小,高电流集中,占用空间小,低功耗,高电流效率。通常4.5 v至5.8 v的电池电压。(电池电压高于过硫酸钠的生产过硫酸铵)80%的电流效率。
这个时候有很多电解质的组成的变化,过硫酸铵制备过氧化氢时,一个包含阳极生产的电解溶液酸度一般20%到25%,这是需要水解步骤,如此高的酸度过硫酸盐伟大影响晶体颗粒结晶颗粒小,易粘结,容易分解,影响产品质量。阳极饲料解决方案的许多国家改变从酸性到中性,阴极饲料的解决方案,而不是硫酸的水溶液,这种变化导致了一个非常低的酸度后的阳极和液态大水晶粒子在模具,稳定性好,易结块[6]。
与此同时,一些国家已经开发出一种非电解法生产过硫酸盐的过程,这个过程的特点是:更少的电力消耗,这个过程相对简单,投资少,快,成品含杂质少,稳定性好,以及其产品可以用作精细化工产品,但成本略高于电解。
综上所述,过硫酸盐生产方法基本上分为电解法和非电解法,以电解法为主[8]。
阳极和阴极上分别发生下列反应:
阳极:2SO42- S2O82-+2e
阴极:2H++2e H2
电解后的阳极液经过中和及除杂处理,最后通过结晶的方法得到成品。
而过硫酸钾和过硫酸钠的生产大致可归结为两种,一种为直接电解法,其基本原理与生产过硫酸铵类似,通过直流电的氧化作用,在阳极上把SO42-氧化为S2O82-。然而电解法生产此两种产品的电流效率以及转化率都不如过硫酸铵高,而且后续结晶工段在分离产品和副产品方面也遇到麻烦。但这种方法的流程短,生产成本可能会低一些。另一种为反应法,即以某种碱类或盐类与过硫酸铵反应,可直接得到产品过硫酸钠或过硫酸钾。从这个意义上讲,此两种产品实际上为过硫酸铵的深加工产品,但此方法含有铵盐的杂质[7]。现在世界上通用的过硫酸钾和过硫酸钠的生产方法是反应法,即采用KOH或NaOH与阳极产物反应来合成上述产品,其反应方程式为:
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