一种以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的方法及装置

摘要

本发明涉及一种以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的方法及装置，包括对硫酸钠原液与碳酸氢铵原液进行预处理，使硫酸钠与碳酸氢铵通过设置在电场内的电渗析单元，硫酸钠原液内的钠离子和硫酸根离子以及碳酸氢铵原液内的铵离子和碳酸氢根离子重新组合，形成硫酸铵溶液和碳酸氢钠溶液，将硫酸铵溶液和碳酸氢钠溶液导出至蒸发结晶单元内得到硫酸铵晶体和碳酸氢钠晶体。本发明通过设置的电渗析模块，将硫酸钠原液与碳酸氢铵原液的离子进行重新配对，形成浓缩液，通过将浓缩液蒸发结晶制得高纯度的碳酸氢钠晶体和硫酸铵晶体，整体工艺过程无外加药剂，节省加药成本，工艺流程短，所需的设备占地面积小，原料药剂的利用率更高。

权利要求

1.一种以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对硫酸钠原液与碳酸氢铵原液进行预处理，使硫酸钠原液与碳酸氢铵原液内的颗粒物粒径小于5μm；

S2、设置若干组依次相接的电渗析单元在电场内，每一电渗析单元由电场正极一端至电场负极一端依次设置有A通道、B通道、C通道、D通道，前一电渗析单元的D通道与后一电渗析单元的A通道相接，相邻A通道与B通道之间、相邻C通道与D通道之间均设置有阳离子交换膜，相邻D通道与A通道之间、相邻B通道与C通道之间均设置有阴离子交换膜；

S3、将硫酸钠原液导入A通道中，将碳酸氢铵原液导入C通道中，在电场的作用下，A通道中硫酸钠原液内钠离子穿过阳离子交换膜进入B通道内，A通道中硫酸钠原液内硫酸根离子穿过阴离子交换膜进入D通道内，C通道中碳酸氢铵原液内铵离子穿过阳离子交换膜进入D通道内与硫酸根离子形成硫酸铵溶液，C通道中碳酸氢铵原液内碳酸氢根离子穿过阴离子交换膜进入B通道内与钠离子形成碳酸氢钠溶液；

S4、将D通道内的硫酸铵溶液导出至硫酸铵液箱中，当硫酸铵液箱中的硫酸铵溶液浓度达到预设的溢流标准后溢流至蒸发结晶单元得到硫酸铵晶体；

将B通道内的碳酸氢钠溶液导出至碳酸氢钠液箱中，当碳酸氢钠液箱中的碳酸氢钠溶液浓度达到预设的溢流标准后溢流至蒸发结晶单元得到碳酸氢钠晶体。

2.根据权利要求1所述以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的方法，其特征在于: S1中对硫酸钠原液与碳酸氢铵原液进行预处理的方法为通过提升泵使硫酸钠原液与碳酸氢铵原液分别经过保安过滤器去除杂质。

3.根据权利要求1所述以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的方法，其特征在于:S3中从A通道导出的硫酸钠原液导回至硫酸钠液箱中后再由硫酸钠液箱导出至A通道内，当硫酸钠液箱中的硫酸钠原液浓度低于预设的溢流标准后，进行硫酸钠浓度补充；

S3中从C通道导出的碳酸氢铵原液导回至碳酸氢铵液箱中后再由碳酸氢铵液箱导出至C通道内，当碳酸氢铵液箱中的碳酸氢铵原液浓度低于预设的溢流标准后，进行碳酸氢铵浓度补充。

4.根据权利要求3所述以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的方法，其特征在于，所述的硫酸钠浓度补充方法包括：S311、设置与硫酸钠液箱连接的硫酸钠溶解池，当硫酸钠液箱中的硫酸钠原液浓度低于预设的溢流标准后，硫酸钠原液从硫酸钠液箱导入至硫酸钠溶解池中；

S312、向硫酸钠溶解池补充固体硫酸钠，直至硫酸钠溶解池中的硫酸钠原液浓度到达

10‑20%；

S313、将硫酸钠溶解池中的硫酸钠原液预处理后导回至硫酸钠液箱中。

5.根据权利要求3所述以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的方法，其特征在于: 所述的碳酸氢铵浓度补充方法包括：S321、设置与碳酸氢铵液箱连接的碳酸氢铵溶解池，当碳酸氢铵液箱中的碳酸氢铵原液浓度低于预设的溢流标准后，碳酸氢铵原液从碳酸氢铵液箱导入至碳酸氢铵溶解池中；

S322、向碳酸氢铵溶解池补充固体碳酸氢铵，直至碳酸氢铵溶解池中的碳酸氢铵原液浓度到达10‑20%；

S323、将碳酸氢铵溶解池中的碳酸氢铵原液预处理后导回至碳酸氢铵液箱中。

6.根据权利要求3‑5任意一所述以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的方法，其特征在于:S3中所述的溢流标准为TDS范围为小于等于100000mg/L。

7.根据权利要求1所述以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的方法，其特征在于:S4中所述的硫酸铵溶液溢流标准为TDS大于等于200000mg/L；

S4中所述的碳酸氢钠溶液溢流标准为TDS大于等于200000mg/L。

8.一种以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的装置，其特征在于：包括硫酸钠溶解池、硫酸钠液箱、碳酸氢铵溶解池、碳酸氢铵液箱、电渗析模块、硫酸铵液箱、碳酸氢钠液箱、硫酸铵蒸发结晶单元、碳酸氢钠蒸发结晶单元，硫酸钠液箱与硫酸钠溶解池之间通过溢流管连接，硫酸钠溶解池连接有设置有提升泵的保安过滤器一，保安过滤器一另一端与硫酸钠液箱连接；碳酸氢铵液箱与碳酸氢铵溶解池之间通过溢流管连接，碳酸氢铵溶解池连接有设置有提升泵的保安过滤器二，保安过滤器二另一端与碳酸氢铵液箱连接；硫酸铵液箱与硫酸铵蒸发结晶单元之间通过溢流管连接，碳酸氢钠液箱与碳酸氢钠蒸发结晶单元之间通过溢流管连接；

电渗析模块包括设置有正极和负极的电场模块以及设置在电场模块中且在正极和负极之间的若干相接的电渗析单元，电渗析单元包括由正极至负极方向依次排列的A通道、B通道、C通道和D通道，相邻两电渗析单元之间D通道与A通道相接，相邻A通道与B通道之间、相邻C通道与D通道之间均设置有阳离子交换膜，相邻D通道与A通道之间、相邻B通道与C通道之间均设置有阴离子交换膜；

硫酸钠液箱与A通道之间连接有进管一和出管一，碳酸氢钠液箱与B通道之间连接有进管二和出管二，碳酸氢铵液箱与C通道之间连接有进管三和出管三，硫酸铵液箱与D通道之间连接有进管四和出管四。

9.根据权利要求8所述以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的装置，其特征在于：进管一、进管二、进管三、进管四上均设置有循环泵。

说明书

一种以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的方法及

装置

技术领域

[0001] 本发明涉及化学工艺领域，具体涉及一种以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的方法及装置。

背景技术

[0002] 纯碱，学名碳酸钠（Na2CO3），形态通常为白色粉末，高温条件下不易分解，易溶于水，水溶液呈碱性。纯碱是重要的基础化工原料和“三酸两碱”中的两碱之一，有“化工之母”
的美誉，广泛应用于建材、化工、冶金、纺织、食品、国防、医药等国民经济诸多领域，在国民
经济中占有十分重要的地位。纯碱行业是资源依赖型的低门槛行业，作为重要的基础工业
原料，不管是纯碱还是玻璃，目前的技术条件下来看都没有竞争性较强的替代品。硫酸铵
（(NH4)2SO4）是一种优良的氮肥(俗称肥田粉)，适用于一般土壤和作物，能使枝叶生长旺盛，
提高果实品质和产量，增强作物对灾害的抵抗能力，可作基肥、追肥和种肥。能与食盐进行
复分解反应制造氯化铵，与硫酸铝作用生成铵明矾，与硼酸等一起制造耐火材料。加入电镀
液中能增加导电性。也是食品酱色的催化剂，鲜酵母生产中培养酵母菌的氮源，酸性染料染
色助染剂，皮革脱灰剂。此外，还用于啤酒酿造，化学试剂和蓄电池生产等。还有一重要作用
就是开采稀土,开采以硫酸铵作原料，采用离子交换形式把矿土中的稀土元素交换出来，再
收集浸出液除杂、沉淀、压榨、灼烧后即成稀土原矿，每开采生产1吨稀土原矿约需5吨硫酸
铵。

[0003] 据中国产业信息网发布的《2014‑2019年中国纯碱行业市场研究与投资战略规划报告》显示：纯碱制造工艺主要分为氨碱法、联碱法和天然碱法。氨碱法，又称“索尔维法”，
1863 年，比利时工程师索尔维综合前人经验改进而成，主要生产工序为石灰石煅烧、盐水
精制、吸氨、碳酸化、碳酸氢钠过滤、煅烧、母液蒸馏等。氨碱法优点为适合大规模生产、产品
质量纯度高；缺点为盐利用率低、生产纯碱产生大量废液。联碱法，主要是在氨碱法的基础
上，将制碱和制氨工艺相结合，对制碱后的母液进行深加工，同时取得氯化铵。随着传统工
艺技术不断革新，“察安法”、“新旭法”、“AC 法”、“NA 法”等新型联碱法的不断面世，满足了
具有不同资源或生产条件的企业制碱的技术要求。联碱法优点为盐利用效率高、环保压力
小；缺点为合成氨装置资金投入大、氯化铵受市场影响较大。天然碱法，制碱工序主要是通
过人工或机械（挖泥船或采盐船）开采固体矿石，或直接抽取湖水，利用“碱田日晒”取得碱
产品。天然碱资源主要指碱湖或固体矿床。天然碱法优点为成本低、品质高、节能环保、经济
效益高；缺点为受制于天然碱资源。

[0004] 实际上还可以通过碳酸氢钠加上氢氧化钠来制备纯碱。公布号为CN102198953A的中国发明公开了一种复分解法制备碳酸氢钠联产硫酸铵的方法，其将硫酸钠和碳酸氢铵为
原料，通过复分解反应获得碳酸氢钠，分离得到的母液经高温脱氨，130℃蒸发浓缩得到硫
酸钠晶体，分离后母液再通过冷却结晶得到硫酸钠和硫酸铵的复盐，母液再通过蒸发结晶
得到硫酸铵产品，该方法流程复杂，经过多次高温、冷却等工序，能耗高，且钠离子和硫酸根
的利用率低，蒸发深度大，物料循环量大，生产成本高，占地面积大，目前未有工业化先例。

[0005] 公布号为CN111039304A的中国发明公开了一种复分解法制备碳酸氢钠联产硫酸铵的方法，其将磷酸氢二铵、甲酸铵或硝酸铵中的任意一种或至少两种的混合物，与硫酸钠
进行反应生成第一目标产物硫酸铵和钠盐，然后通过蒸发结晶到得到硫酸铵晶体和钠盐溶
液，钠盐溶液进一步投加碳酸氢铵(或二氧化碳+氨气)反应生成第二目标产物碳酸氢钠。该
方法药剂消耗量大，设备占地面积大，生产成本高。

[0006] 综上所述，现在急需解决硫酸钠与碳酸氢铵制备碳酸氢钠与硫酸铵的过程中，如何缩短整体工艺流程，减小占地面积，降低药剂消耗成本，提浓提纯碳酸氢钠与硫酸铵溶
液，提高原料药剂的利用率，避免对环境造成的二次污染，降低系统整体费用。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，从而提供一种以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的方法及装置。

[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

[0009] 一种以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的方法，包括以下步骤：

[0010] S1、对硫酸钠原液与碳酸氢铵原液进行预处理，使硫酸钠原液与碳酸氢铵原液内的颗粒物粒径小于5μm；

[0011] S2、设置若干组依次相接的电渗析单元在电场内，每一电渗析单元由电场正极一端至电场负极一端依次设置有A通道、B通道、C通道、D通道，前一电渗析单元的D通道与后一
电渗析单元的A通道相接，相邻A通道与B通道之间、相邻C通道与D通道之间均设置有阳离子
交换膜，相邻D通道与A通道之间、相邻B通道与C通道之间均设置有阴离子交换膜；

[0012] S3、将硫酸钠原液导入A通道中，将碳酸氢铵原液导入C通道中，在电场的作用下，A通道中硫酸钠原液内钠离子穿过阳离子交换膜进入B通道内，A通道中硫酸钠原液内硫酸根
离子穿过阴离子交换膜进入D通道内，C通道中碳酸氢铵原液内铵离子穿过阳离子交换膜进
入D通道内与硫酸根离子形成硫酸铵溶液，C通道中碳酸氢铵原液内碳酸氢根离子穿过阴离
子交换膜进入B通道内与钠离子形成碳酸氢钠溶液；

[0013] S4、将D通道内的硫酸铵溶液导出至硫酸铵液箱中，当硫酸铵液箱中的硫酸铵溶液浓度达到预设的溢流标准后溢流至蒸发结晶单元得到硫酸铵晶体；将B通道内的碳酸氢钠
溶液导出至碳酸氢钠液箱中，当碳酸氢钠液箱中的碳酸氢钠溶液浓度达到预设的溢流标准
后溢流至蒸发结晶单元得到碳酸氢钠晶体。

[0014] 进一步的， S1中对硫酸钠原液与碳酸氢铵原液进行预处理的方法为通过提升泵使硫酸钠原液与碳酸氢铵原液分别经过保安过滤器去除杂质。

[0015] 进一步的，S3中从A通道导出的硫酸钠原液导回至硫酸钠液箱中后再由硫酸钠液箱导出至A通道内，当硫酸钠液箱中的硫酸钠原液浓度低于预设的溢流标准后，进行硫酸钠
浓度补充；S3中从C通道导出的碳酸氢铵原液导回至碳酸氢铵液箱中后再由碳酸氢铵液箱
导出至C通道内，当碳酸氢铵液箱中的碳酸氢铵原液浓度低于预设的溢流标准后，进行碳酸
氢铵浓度补充。

[0016] 进一步的，所述的硫酸钠浓度补充方法包括：

[0017] S311、设置与硫酸钠液箱连接的硫酸钠溶解池，当硫酸钠液箱中的硫酸钠原液浓度低于预设的溢流标准后，硫酸钠原液从硫酸钠液箱导入至硫酸钠溶解池中；

[0018] S312、向硫酸钠溶解池补充固体硫酸钠，直至硫酸钠溶解池中的硫酸钠原液浓度到达10‑20%；

[0019] S313、将硫酸钠溶解池中的硫酸钠原液预处理后导回至硫酸钠液箱中。

[0020] 进一步的，所述的碳酸氢铵浓度补充方法包括：

[0021] S321、设置与碳酸氢铵液箱连接的碳酸氢铵溶解池，当碳酸氢铵液箱中的碳酸氢铵原液浓度低于预设的溢流标准后，碳酸氢铵原液从碳酸氢铵液箱导入至碳酸氢铵溶解池
中；

[0022] S322、向碳酸氢铵溶解池补充固体碳酸氢铵，直至碳酸氢铵溶解池中的碳酸氢铵原液浓度到达10‑20%；

[0023] S323、将碳酸氢铵溶解池中的碳酸氢铵原液预处理后导回至碳酸氢铵液箱中。

[0024] 进一步的，S3中所述的溢流标准为TDS范围为小于等于100000mg/L。

[0025] 进一步的，S4中所述的硫酸铵溶液溢流标准为TDS大于等于200000mg/L；S4中所述的碳酸氢钠溶液溢流标准为TDS大于等于200000mg/L。

[0026] 一种以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的装置，包括硫酸钠溶解池、硫酸钠液箱、碳酸氢铵溶解池、碳酸氢铵液箱、电渗析模块、硫酸铵液箱、碳酸氢钠液箱、硫酸
铵蒸发结晶单元、碳酸氢钠蒸发结晶单元，硫酸钠液箱与硫酸钠溶解池之间通过溢流管连
接，硫酸钠溶解池连接有设置有提升泵的保安过滤器一，保安过滤器一另一端与硫酸钠液
箱连接；碳酸氢铵液箱与碳酸氢铵溶解池之间通过溢流管连接，碳酸氢铵溶解池连接有设
置有提升泵的保安过滤器二，保安过滤器二另一端与碳酸氢铵液箱连接；硫酸铵液箱与硫
酸铵蒸发结晶单元之间通过溢流管连接，碳酸氢钠液箱与碳酸氢钠蒸发结晶单元之间通过
溢流管连接；电渗析模块包括设置有正极和负极的电场模块以及设置在电场模块中且在正
极和负极之间的若干相接的电渗析单元，电渗析单元包括由正极至负极方向依次排列的A
通道、B通道、C通道和D通道，相邻两电渗析单元之间D通道与A通道相接，相邻A通道与B通道
之间、相邻C通道与D通道之间均设置有阳离子交换膜，相邻D通道与A通道之间、相邻B通道
与C通道之间均设置有阴离子交换膜；硫酸钠液箱与A通道之间连接有进管一和出管一，碳
酸氢钠液箱与B通道之间连接有进管二和出管二，碳酸氢铵液箱与C通道之间连接有进管三
和出管三，硫酸铵液箱与D通道之间连接有进管四和出管四。

[0027] 优选的，进管一、进管二、进管三、进管四上均设置有循环泵。

[0028] 本发明和现有技术相比，具有以下优点和效果：通过设置的电渗析模块，将硫酸钠原液与碳酸氢铵原液的离子进行重新配对，最终形成两股浓缩液，通过将两浓缩液在后续
各自连接的的蒸发结晶单元可直接制得高纯度的碳酸氢钠晶体和硫酸铵晶体，且高浓度的
溶液更有利于其蒸发结晶单元制盐，降低了蒸发结晶单元的能耗；整体工艺过程除原料药
剂外基本无外加药剂，大幅节省加药成本；整体工艺流程更短，所需的设备占地面积更小，
原料药剂的利用率更高。

附图说明

[0029] 图1为本发明实施例以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的装置的结构示意图。

[0030] 图2为本发明实施例中电渗析模块部分的结构示意图。

[0031] 此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

具体实施方式

[0032] 为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

[0033] 在以下的描述中，所涉及的术语“A”、“B”、“C”、“D”、“一”、“二”、“三”、“四”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“A”、“B”、“C”、“D”、“一”、
“二”、“三”、“四”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本发明
实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

[0034] 本发明提供一种以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的方法，包括如下步骤：

[0035] S1、对硫酸钠原液与碳酸氢铵原液进行预处理，使硫酸钠原液与碳酸氢铵原液内的颗粒物粒径小于5μm。

[0036] 在一些实施例中，S1中对硫酸钠原液与碳酸氢铵原液进行预处理的方法为使硫酸钠原液与碳酸氢铵原液在使用之前通过提升泵12经过保安过滤器去除其杂质，使硫酸钠原
液与碳酸氢铵原液内的颗粒物粒径小于5μm。

[0037] 上述硫酸钠原液与碳酸氢铵原液分别存储在硫酸钠液箱1和碳酸氢铵液箱2中。

[0038] S2、设置若干组依次相接的电渗析单元在电场内，每一电渗析单元由电场正极一端至电场负极一端依次设置有A通道32、B通道33、C通道34、D通道35，前一电渗析单元的D通
道35与后一电渗析单元的A通道32相接，相邻A通道32与B通道33之间、相邻C通道34与D通道
35之间均设置有阳离子交换膜36，相邻D通道35与A通道32之间、相邻B通道33与C通道34之
间均设置有阴离子交换膜37。在电场的作用下，A通道32、C通道34内的阳离子会向着负极方
向运动同时穿过阳离子交换膜36，A通道32、C通道34内的负离子会向着阳极方向运动同时
穿过阴离子交换膜37。

[0039] S3、将硫酸钠原液导入A通道32中，将碳酸氢铵原液导入C通道34中，在电场的作用下，A通道32中硫酸钠原液内钠离子穿过阳离子交换膜36进入B通道33内，A通道32中硫酸钠
原液内硫酸根离子穿过阴离子交换膜37进入D通道35内，C通道34中碳酸氢铵原液内铵离子
穿过阳离子交换膜36进入D通道35内与硫酸根离子形成硫酸铵溶液，C通道34中碳酸氢铵原
液内碳酸氢根离子穿过阴离子交换膜37进入B通道33内与钠离子形成碳酸氢钠溶液。

[0040] 具体的，S3中从A通道32导出的硫酸钠原液导回至硫酸钠液箱1中后再由硫酸钠液箱1导出至A通道32内，当硫酸钠液箱1中的硫酸钠原液浓度低于预设的溢流标准后，进行硫
酸钠浓度补充。

[0041] 上述硫酸钠浓度补充方法包括：

[0042] S311、设置与硫酸钠液箱1连接的硫酸钠溶解池11，当硫酸钠液箱1中的硫酸钠原液浓度低于预设的溢流标准后，硫酸钠原液从硫酸钠液箱1导入至硫酸钠溶解池11中；

[0043] S312、向硫酸钠溶解池11补充固体硫酸钠，直至硫酸钠溶解池11中的硫酸钠原液浓度到达10‑20%；

[0044] S313、将硫酸钠溶解池11中的硫酸钠原液预处理后导回至硫酸钠液箱1中。

[0045] 具体的，S3中从C通道34导出的碳酸氢铵原液导回至碳酸氢铵液箱2中后再由碳酸氢铵液箱2导出至C通道34内，当碳酸氢铵液箱2中的碳酸氢铵原液浓度低于预设的溢流标
准后，进行碳酸氢铵浓度补充。

[0046] 上述碳酸氢铵浓度补充方法包括：

[0047] S321、设置与碳酸氢铵液箱2连接的碳酸氢铵溶解池21，当碳酸氢铵液箱2中的碳酸氢铵原液浓度低于预设的溢流标准后，碳酸氢铵原液从碳酸氢铵液箱2导入至碳酸氢铵
溶解池21中；

[0048] S322、向碳酸氢铵溶解池21补充固体碳酸氢铵，直至碳酸氢铵溶解池21中的碳酸氢铵原液浓度到达10‑20%；

[0049] S323、将碳酸氢铵溶解池21中的碳酸氢铵原液预处理后导回至碳酸氢铵液箱2中。

[0050] 具体的，S3中所述硫酸钠原液和碳酸氢铵原液的溢流标准为TDS范围为小于等于100000mg/L。

[0051] S4、将D通道35内的硫酸铵溶液导出至硫酸铵液箱5中，当硫酸铵液箱5中的硫酸铵溶液浓度达到预设的溢流标准后溢流至蒸发结晶单元得到硫酸铵晶体；将B通道33内的碳
酸氢钠溶液导出至碳酸氢钠液箱4中，当碳酸氢钠液箱4中的碳酸氢钠溶液浓度达到预设的
溢流标准后溢流至蒸发结晶单元得到碳酸氢钠晶体。

[0052] 具体的，S4中所述的硫酸铵溶液溢流标准为TDS大于等于200000mg/L；S4中所述的碳酸氢钠溶液溢流标准为TDS大于等于200000mg/L。

[0053] 上述以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的方法，通过四通道构造的电渗析模块，将硫酸钠（Na2SO4）原液与碳酸氢铵（（NH4)2CO3）原液中的离子进行重新配对，最终形
成两股浓缩液，分别是碳酸钠（Na2CO3）溶液和硫酸铵（（NH4)2SO4）溶液，在后续各自的蒸发结
晶单元可直接制得高纯度的碳酸钠（Na2CO3）和硫酸铵（（NH4)2SO4）产品，且高浓度的溶液更
有利于其蒸发结晶单元制盐，降低了蒸发结晶单元的能耗。整体工艺过程除原料药剂外基
本无外加药剂，大幅节省加药成本。整体工艺流程短，减小占地面积，同时还提高了原料药
剂的利用率。将制得的碳酸氢钠与氢氧化钠配合能够制备得到纯碱。

[0054] 该以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的方法，也可用于以硫酸钠与碳酸铵制备硫酸铵与碳酸钠，或是其他相似产品。

[0055] 基于上述构思，本发明实施例提供一种以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的装置，如图1所示，包括

[0056] 硫酸钠液箱1，用于积蓄硫酸钠原液，且输出硫酸钠原液。

[0057] 碳酸氢铵液箱2，用于积蓄碳酸氢铵原液，且输出碳酸氢铵原液。

[0058] 硫酸钠溶解池11，用于投入固体硫酸钠使其内的硫酸钠原液浓度上升。

[0059] 硫酸钠溶解池11与硫酸钠液箱1之间通过一溢流管9连接，当硫酸钠液箱1内的硫酸钠原液浓度低于预设的溢流标准时，硫酸钠液箱1内的硫酸钠原液会溢流至硫酸钠溶解
池11。硫酸钠溶解池11还连接有一设置有提升泵12的保安过滤器一13，保安过滤器一13另
一端与硫酸钠液箱1连接，当硫酸钠溶解池11内的硫酸钠原液经过投入固体硫酸钠后浓度
上升至一定程度后，硫酸钠原液在提升泵12的作用下经过保安过滤器一13后回流至硫酸钠
液箱1内。

[0060] 碳酸氢铵溶解池21，用于投入固体碳酸氢铵使其内的碳酸氢铵原液浓度上升。

[0061] 碳酸氢铵溶解池21与碳酸氢铵液箱2之间通过一溢流管9连接，当碳酸氢铵液箱2内的碳酸氢铵原液浓度低于预设的溢流标准时，碳酸氢铵液箱2内的碳酸氢铵原液会溢流
至碳酸氢铵溶解池21。碳酸氢铵溶解池21还连接有一设置有提升泵12的保安过滤器二22，
保安过滤器二22另一端与碳酸氢铵液箱2连接，当碳酸氢铵溶解池21内的碳酸氢铵原液经
过投入固体碳酸氢铵后浓度上升至一定程度后，碳酸氢铵原液在提升泵12的作用下经过保
安过滤器二22后回流至碳酸氢铵液箱2内。

[0062] 电渗析模块，如图2所示，包括设置有正极和负极的电场模块31，电场模块31中设置有位于正极和负极之间的若干相接的电渗析单元。每一电渗析单元包括由正极至负极方
向依次排列的A通道32、B通道33、C通道34和D通道35，相邻两电渗析单元之间前一电渗析单
元的D通道35与后一电渗析单元的A通道32相接。该电渗析模块中，相邻A通道32与B通道33
之间、相邻C通道34与D通道35之间均设置有阳离子交换膜36，相邻D通道35与A通道32之间、
相邻B通道33与C通道34之间均设置有阴离子交换膜37。

[0063] 硫酸钠液箱1与A通道32之间连接有进管一81和出管一82，具体的，硫酸钠液箱1通过进管一81向每一A通道32输出硫酸钠原液，进入A通道32后在电场的作用下，硫酸钠原液
内的钠离子穿过阳离子交换膜36进入B通道33内，硫酸钠原液内的硫酸根离子穿过阴离子
交换膜37进入D通道35内，经过A通道32的硫酸钠原液经由出管一82回流至硫酸钠液箱1。

[0064] 碳酸氢铵液箱2与C通道34之间连接有进管三85和出管三86，具体的，碳酸氢铵液箱2通过进管三85向每一C通道34输出碳酸氢铵原液，进入C通道34后在电场的作用下，碳酸
氢铵原液内的铵离子穿过阳离子交换膜36进入D通道35内，碳酸氢铵原液内的碳酸氢根离
子穿过阴离子交换膜37进入B通道33内，经过C通道34的碳酸氢铵原液经由出管三86回流至
碳酸氢铵液箱2。

[0065] 碳酸氢钠液箱4，用于积蓄碳酸氢钠溶液，且输出碳酸氢钠溶液。

[0066] 碳酸氢钠液箱4与B通道33之间连接有进管二83和出管二84，具体的，碳酸氢钠液箱4内的低浓度碳酸氢钠溶液通过进管二83输出至B通道33，在B通道33内带走因穿过阳离
子交换膜36和阴离子交换膜37进入B通道33的钠离子及碳酸氢根离子形成的碳酸钠，经由
出管二84回流至碳酸氢钠液箱4内。

[0067] 碳酸氢钠蒸发结晶单元41，用于将浓度合格的碳酸氢钠溶液蒸发结晶得到碳酸氢钠晶体。

[0068] 碳酸氢钠蒸发结晶单元41与碳酸氢钠液箱4之间通过溢流管9连接，具体的，随着碳酸氢钠溶液在B通道33的循环，碳酸氢钠溶液的浓度逐步增加，当碳酸氢钠溶液的浓度高
于预设的溢流标准时，碳酸氢钠液箱4内的碳酸氢钠溶液会顺着溢流管9输出至碳酸氢钠蒸
发结晶单元41内进行蒸发结晶，得到碳酸氢钠晶体。该过程后，碳酸氢钠溶液的浓度会下
降。

[0069] 硫酸铵液箱5，用于积蓄硫酸铵溶液，且输出硫酸铵溶液。

[0070] 硫酸铵液箱5与D通道35之间连接有进管四87和出管四88，具体的，硫酸铵液箱5内的低浓度硫酸铵溶液通过进管四87输出至D通道35，在D通道35内带走因穿过阳离子交换膜
36和阴离子交换膜37进入D通道35的铵离子及硫酸根离子形成的硫酸铵，经由出管四88回
流至硫酸铵液箱5内。

[0071] 硫酸铵蒸发结晶单元51，用于将浓度合格的硫酸铵溶液蒸发结晶得到硫酸铵晶体。

[0072] 硫酸铵液箱5与硫酸铵蒸发结晶单元51之间通过溢流管9连接，具体的，随着硫酸铵溶液在B通道33的循环，硫酸铵溶液的浓度逐步增加，当硫酸铵溶液的浓度高于预设的溢
流标准时，硫酸铵液箱5内的硫酸铵溶液会顺着溢流管9输出至硫酸铵蒸发结晶单元51内进
行蒸发结晶，得到硫酸铵晶体。该过程后，硫酸铵溶液的浓度会下降。

[0073] 在一些实施例中，进管一81、进管二83、进管三85、进管四87上均设置有循环泵89，所设的循环泵89能够帮助各类溶液在整个装置中的循环速度，提高该制备过程的效率。

[0074] 该以硫酸钠与碳酸氢铵制备硫酸铵与碳酸氢钠的装置，也可用于以硫酸钠与碳酸铵制备硫酸铵与碳酸钠。

[0075] 本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式
替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本
发明的保护范围。