第十一章-纯碱和烧碱技术分析.ppt

第11章 纯碱和烧碱 化学工程与工艺专业 Chemical Technology Chapter 11 Soda ＆ Caustic Soda 第11章 纯碱和烧碱Soda and caustic soda 11.1 纯碱 11.2 电解制烧碱和氯 第一节 纯碱 1.1 概述 1.2 氨碱法制纯碱 1.3 联合制碱法生产纯碱和氯化铵 国内纯碱概况 目前，我国共有50家左右的纯碱厂，以氨碱法为主，联碱法和天然碱并存。 2003年，我国纯碱产量达到1101万吨，首次超过美国居世界第一位。 2004年，国内纯碱总产量1267万吨。 2011年，我国纯碱 生产企业有 44 家（其中产能达到或超过 60 万吨/年的企业有14家）。全国纯碱的产量达2303万吨，同比增长13.40 %。 1.1 概述 一、 纯碱的性质 纯碱，又叫碳酸钠，俗称“苏打”。 相对分子量（或原子量） 105.99 1、密度 2.532kg/dm3 2、熔点 851℃ 3、性状 白色粉末或细粒 4、溶解情况 易溶于水，水溶液呈碱性。不溶于 乙醇、乙醚。 5、其他 吸湿性强，能因吸湿而结成硬快。 二、纯碱的用途 纯碱是一种大吨位化工原料， 用途极其广泛： 制造玻璃 制肥皂 化学工业上的应用 石油和油类的碱精制 冶炼工业上的应用 硬水变软水 洗涤、印染、漂白及其他 三、生产方法 18世纪以前，天然碱、草木灰 → 1791年路布兰法（食盐+硫酸） →1861年氨碱法（苏维尔法） → 1942联合制碱法（制碱泰斗侯德榜），纯碱与肥料联合生产。 侯德榜(1890-1974)，字致本，名启荣，著名化学家，“侯氏制碱法”的创始人。他为祖国的化学工业事业奋斗终生，并以独创的制碱工艺闻名于世界，像一块坚硬的基石，托起了中国现代化学工业的大厦，被称为“国宝”。 生产方法 1、氨碱法生产纯碱 2、联碱碱法生产纯碱（侯氏法） 3、路布兰法（图1），芒硝制碱法（图2） 4、天然碱加工提纯制纯碱（图3） 缺点：原料利用低，质量差， 成本高，间歇生产。 储仓 H2S去回收制硫或硫酸 十水硫酸钠 水合碳酸氢钠 1861年，比利时人苏维尔提出此法。 原料：食盐，石灰石，焦炭，氨。 优点：原料来源方便，质量好，成本低，连续生产。 1.2 氨碱法制纯碱 1.2.1 氨碱法的生产原理 （1）主要化学反应 NaCl + NH3 + CO2 + H2O = NaHCO3(s) + NH4Cl 生成的碳酸氢钠煅烧分解后可得纯碱： 2NaHCO3 (s) = Na2CO3 (s)+ CO2 + H2O 利用的氨，可由下列反应回收： NH4Cl + Ca(OH)2 = 2NH3 + CaCl2 + 2H2O 反应需要的CO2主要由煅烧石灰石得到，煅烧碳酸氢钠时也可回收一部分。 1）石灰石煅烧 CaCO3 = CaO + CO2 CaO +H2O = Ca(OH) 2 2）氨盐水碳酸化 NaCl + NH3+H2O+CO2 = NaHCO3 ↓ + NH4Cl 3）NaHCO3的煅烧 2NaHCO3=NaCO3+CO2↑+H2O↑ 4）蒸氨 Ca(OH)2 +NH4Cl = CaCl2+H2O +2NH3 （2）氨碱法的生产原理 NH3回收利用 反应需要的CO2主要由煅烧石灰石得到，煅烧碳酸氢钠时也可回收一部分。 1.2.2 氨碱法的工业生产 主要分为: 石灰煅烧制CO2、盐水预处理、吸收制氨盐水、碳酸化、氨的回收、煅烧制纯碱等系统。 1. 氨碱法的生产流程 氨碱法生产流程方框 图 炉气 (1) 饱和盐水的制备和精制 精制的目的：将粗盐中所含杂质如Ca盐、Mg盐等除去。因为在吸收氨和碳酸化过程中，可能生成氢氧化镁和碳酸钙沉淀，使管道堵塞或影响产品质量。 先加入石灰乳使镁离子变成钙离子： Mg2+ + Ca(OH)2(s) = Mg(OH)2(s) + Ca2+ 除钙可用下列两法之一： 2NH3 + CO2 + H2O +Ca2+ = CaCO3(s) + 2NH4+ Na2CO3 + Ca2+ = CaCO3(s) + 2Na+ 石灰-氨-CO2法 石灰-纯碱法 两种除钙方法比较 ☆氨法 可用尾气中的氨，省原料，但生成的氯化铵对碳酸化过程不利。 ☆纯碱法：用产品碱去除钙虽损耗了部分产品，但没有氯化铵生成，对后续工序碳酸化有利。 用氨的除钙塔基本构造