硫酸镁的生产工艺

硫酸镁的生产工艺

1717 年有人从海水中提取得到,1868 年采用硫酸镁矿制取,后来人们采用硫酸与菱镁矿等含镁矿石反应制取。早先的硫酸镁生产只有硫酸法,在上世纪70 年代以前我国的高温盐浆、苦卤一直是作为废料排入大海和湖泊。这种作法,一是造成资源的严重浪费,二是造成环境的极度污染,导致海湖盐产品中杂质富集。针对这些情况,我国盐化界一直在努力研究,直到上世纪90 年代,才成功地将高温盐以及苦卤中的硫酸镁提取出来,与此同时,运城盐湖苦卤生产硫酸镁的工艺也逐渐成熟。目前,硫酸镁的生产工艺主要采用硫酸法和海湖苦卤法,另外还有一些副产法,如硼镁石制取硼酸过程中的产物和生产钛白粉付产硫酸镁等。

工业级、肥料级硫酸镁

硫酸法[1 ]

a) 原理氧化镁(氢氧化镁或碳酸镁) 与硫酸反应生成硫酸镁。其反应式如下:

MgO + H2SO4 + 6H2O= MgSO4·7H2O

Mg(OH) 2 + H2SO4 + 5H2O= MgSO4·7H2O

MgCO3 + H2SO4 + 6H2O=MgSO4·7H2O + CO2 ↑

b) 方法先将硫酸和含氧化镁的矿石(白云石、菱苦土、蛇文石) 或其煅烧粉(也可用氢氧化镁或碳酸镁) 按比例计量,在中和罐中加入水或洗水、母液在搅拌下先徐徐加入煅烧粉等,再

加入硫酸进行中和反应,控制pH = 5 ,密度在11370～11384 g/ cm3 (即39～40 °Be′) 范围,将中

和液保持在80 ℃,经叶片过滤机过滤,将清液打入结晶器,冷却至30 ℃以下进行离心分离(可在离心机中水洗) ,将湿料送入振动流化床于50～55 ℃干燥制得七水硫酸镁。其工艺流程见图1 所示。

图1 硫酸法生产七水硫酸镁流程图

盐湖苦卤法[2 ,3 ]

山西运城盐湖卤水属Na + 、Mg2 + / / Cl - 、SO2 -4 - H2O 四元体系,生产芒硝后母液含Mg2SO4150～200 g/

L ,NaCl65～80 g/ L ,MgCl2 25 ～45 g/ L的苦卤,经夏秋两季自然蒸发浓缩后,放入结晶池至冬季卤温降至15～5 ℃时,排走上

层母液即得粗制七水硫酸镁,其反应式如下:

Na2SO4 +MgCl2 + 7H2O=MgSO4·7H2O + 2NaCl

将粗七水硫酸镁80～90 ℃下溶化为11370～11384 g/ cm3 (即39～40 °BeB′) ,经板框压滤机过滤或澄清分离后进行冷却结晶,析出Mg2SO4·7H2O , 用三足式离心机分离后, 于50 ～55 ℃下干燥,即得七水硫酸镁。其工艺流程见图2 所示。

图2 盐湖苦卤法生产七水硫酸镁流程图

氯烟酸的合成方法

1. 1 烟酸氮氧化- 氯化- 水解法

国内部分厂家采用该种方法，总的收率在50%－60%之间，但存在大量废酸污染环境的问题。面对国内日趋严格的环保法规，该方法将逐步被淘汰。

1. 2 3- 氰基吡啶氮氧化- 氯化- 水解法

该方法国内较为成熟，但反应所用催化剂较为昂

贵，且难免产生大量酸性废水，造成环境污染。因而，

不适合大规模工业生产。

1. 3 3- 甲基吡啶氯化- 氧化法

该方法所用3- 甲基吡啶国内无工业化生产。且氯化反应条件较为苛刻，产生大量异构体，分离困难，降低了产品质量，提高了生产成本。

1. 4 氰基乙酸乙酯氯化后, 与丙烯醛迈克尔加成, 成环后水解制得

该方法的合成条件温和，可操作性强，收率较高，并且所用原料国内均有大规模生产，价格较低，如果能进一步摸索工艺条件，降低成本，则是一种可行的2- 氯烟酸生产方法。

氯烟酸的应用

2. 1 用于合成除草剂烟嘧磺隆

烟嘧磺隆，化学名称：1-(4,6- 二甲氧基嘧啶-2-基)-3-(3- 二甲基氨基甲酰-2- 吡啶磺酰)脲。该产

品由日本石原产业公司发现，是其于1987－1988 年与杜邦公司联合开发的磺酰脲类除草剂品种。它进入我国市场十几年，由于其用量少，效果好，属低毒除草剂，故需求量越来越大。

3. 2 用于合成抗抑郁药米氮平( Mi r t azapi ne)

1，2，3，4，10，14 b- 六氢-2- 甲基吡嗪基[2，1-a]吡啶并［ 2，3-c］氮卓，是由荷兰欧加农公司开发的新一代抗抑郁药,在临床上有良好的治疗效果。

2. 3 用于临床治疗HIV感染的奈韦拉平(Nevi r api ne)

艾滋病是21 世纪全球最重要的公共卫生问题之一，抗癌药物的研制是解决该问题的方法之一。奈韦

拉平是第一个用于临床治疗HIV 感染的非核苷类逆转录酶抑制剂。它不抑制其他DNA 聚合酶，故毒性很小，很有市场前景。

3. 4 用于非甾体抗炎症药物高效消炎镇痛药尼氟灭酸

环境友好水处理剂的研究及应用进展

1含膦羧酸聚合物

含膦羧酸聚合物由于兼具有机膦酸的强螯合作用和聚合物的高分散性能,因而阻垢性能优良,还有

一定的缓蚀功能;且含膦羧酸聚合物本身磷含量一般低于3%,具备了环境友好型水处理剂的特点。含膦

羧酸聚合物大都是由无机单体次磷酸(盐)与某些有机单体共聚而成,有机单体可以是丙烯酸、马来酸或

者是带磺酸基的单体AMPS等。按膦基所处的位置,含膦羧酸聚合物可分为两类,一类被称为膦基聚羧酸

或膦酸亚基聚羧酸( Phosphino polycarboxylic acid简称PCA) ,其特点是膦基= PO (OH)处于分子链中间位置,以膦基聚丙烯酸为例结构式如下:

_ (CH2 —CHCOOH)m —PO (OH) —_ CH2 —CHCOOHb

另一类含膦聚合物称为膦酰基羧酸共聚物(Phosphonocarboxylic acid简称POCA) ,其特点是膦酰基—PO3H2

处于分子链的一端,具有如下结构:

H2O3 P— (CH2 —CHCOOH)m —(R) n —H

其中R可以是不饱和羧酸(酯或盐) ,如丙烯酸酯或带磺酸基的单体等。POCA相对分子质量一般在2000以上。

N

2聚环氧琥珀酸

聚环氧琥珀酸( Polyepoxysuccinic acid 简称PESA)是美国Prector & Gamble Company公司和Betz公司于20世纪90年代初开发的一种无磷、非氮的绿色水处理剂[ 7, 8 ] 。这类阻垢剂主要包括聚环氧琥珀酸及其钠盐,其结构式为:

n值一般为2～50左右,M为H+或者是水溶性阳离子, 如: Na+ 、NH+4 或K+ 等。

3聚天冬氨酸及其衍生物

3. 1 聚天冬氨酸

聚天冬氨酸( Polyaspartic acid简称PASP)是聚氨基酸中的一类,由美国Donlar公司20世纪90年代

初开发的一种新型水处理剂,它主要包括聚天冬氨酸及其钠盐和酯[ 15, 16 ] 。PASP分子链中包含α和β两

种结构: