第四章纯碱工业-2预案.ppt

第一节 概述 一、纯碱的重要性纯碱工业的发展： 化学名： 碳酸钠 分子式： Na2CO3 俗名： 苏打 纺织与印染工业，石油工业、医药工业、有机合成工业、肥皂工业、玻璃工业、造纸工业、化学纤维工业、制革工业、塑料工业、钢铁工业、有色金属的冶炼、工业用水的净化 天然碱矿物： 内蒙、吉林、河南、黑龙江、青海和宁夏等地 倍碳酸钠（Na2CO3·NaHCO3·2H2O) 十水碱晶体（ Na2CO3·10H2O) 1787年法国人吕布兰 —吕布兰 制碱法： 原料： 食盐、硫酸、煤、和石灰石 主要反应： NaCl+H2SO4→NaHSO4+HCl? （120oC) NaCl+NaHSO4→Na2SO4+HCl?（600~700oC) 在反射炉或回转炉内强热（950~1000oC ）： Na2SO4 +2C → Na2S+2CO2 Na2S+CaCO3 → Na2CO3+CaS 煅烧、萃取、吸收、蒸发、结晶 缺点： 1、反应在高温、固相中进行，不利于连续进行，难以工业化。 2、原料利用不充分，产生的HCl在当时没有出路，且对设备的腐蚀严重，还有产品的质量差，价格高。 十九世纪六十年代，索尔维提出了“氨碱法” 索尔维法（氨碱法） 原料： 食盐(NaCl) 石灰石(CaCO3) 焦炭作为燃料 氨在系统中循环使用 优点： 原料易得，价格低廉，产品纯度高，生产连续，适合大规模生产。 缺点： 1、氯化钠的利用率低，并且只利用了其中的钠离子，其中全部的氯离子被废弃。 2、生产中排放大量废液，难以处理。 联合制碱法（侯德榜制碱法） （1942） 将合成氨和制碱工艺结合起来，同时生产纯碱和氯化铵。 原料：食盐、CO2、NH3和水。 分制碱和制铵二步，能连续生产。 缺点： 1、设备的腐蚀严重。 2、生产强度比氨碱法低。 3、化肥氯化铵是酸性肥料，在国外销售有限。 二、我国纯碱工业的发展现状 2003年： 产量：1101万吨 居世界第一位 氨碱法、联碱法和天然碱法 大型碱厂的技术装备已接近世界先进水平 到2003年l2月底：共有50家纯碱厂 大型碱厂：17 家，占总生产能力的 77.84％ 中型碱厂：l4 家，占总生产能力的 13.42％ 小型碱厂：l9 家，占总生产能力的 8.74％ 以大型企业为主，中型企业为辅的格局 第二节 、氨碱法制纯碱 食盐(NaCl)和石灰石(CaCO3)为原料，借氨的 媒介作用 CaCO3+2NaCl=CaCl2+Na2CO3 生产过程: 1、CO2和石灰乳的制备 CaCO3=CaO+CO2? （煅烧） C(s) + O2(g) = CO2? CaO (s) +H2O(l)=Ca(OH)2(s) 2、氨盐水的制备及碳酸化： NaCl+NH3+H2O+CO2→2NaHCO3?+NH4Cl 3、碳酸氢钠（重碱）煅烧制得纯碱，分解出CO2 2NaHCO3 → Na2CO3+ CO2 + H2O 4、母液中氨的蒸溜回收： 2NH4Cl +Ca(OH)2 → CaCl2+2NH3?+H2O 氨碱法生产工艺流程示意图 原盐 水 石灰石 焦炭 盐水制备 盐水精制 吸收 碳酸化 煅烧 消化 蒸馏 过滤 煅烧 ＣＯ２ ＮＨ４Ｃl母液 废液 ＣＯ２ ＮＨ３ 氨碱法生产纯碱的优缺点 优点： 1、原料易得且价格低廉，生产成本低。 2、生产连续化，适合大规模生产。 3、产品纯度高，质量好。 缺点： 1、氯化钠的利用率低，并且只利用了其中的钠离子，其中全部的氯离子被废弃。 2、生产中排放大量废液，难以处理。 第三节 、 联碱法生产纯碱 简介： 生产纯碱（制碱过程） 生产NH4Cl（制铵过程） NH3+CO2+H2O= NH4HCO3 NH4HCO3+NaCl=NaHCO3 ? +NH4Cl NaCl+NH3+H2O+CO2=2NaHCO3?（结晶）+NH4Cl 2NaHCO3 = Na2CO3+CO2?+H2O 包含两个过程： 主要反应： 吸氨 吸氨 碳化 盐析 NaCl 冷析 过滤 煅烧 纯碱 CO2 换热升温 I过程 Ⅱ过程 MⅡ,NaCl,NH3,CO32- MI,NaHCO3,NH4Cl,NH4HCO3,NaCl 分离 氯化铵 换热降温 一、联合制碱法的循环过程： NH3+CO2+H2O= NH4HCO3 NH4HCO3+NaCl=NaHCO3? +NH4Cl NaCl+NH3+H2O+CO2=2NaHCO3?（结晶）+NH4Cl NaHCO3 = Na2CO3+CO2?+H2O HCO3-+ NH3 = CO32- + NH4+ 过滤出重碱后的母液 氨盐水的制备及碳酸化 原料I 原料II 产品 母液