纯碱生产教案5.doc

教案首页 学科 无机化学工艺 第六章 氨减法生产纯碱 第五节氨盐水的碳酸化 审批签字 授课时数 2 授课方法 讲授 授课工具 授课时间 授课班级 化工工艺1122中 教学目的 掌握碳酸化的工艺要求、工艺条件、碳化塔操作控制要点 教学重点 和 难 点 重点：碳酸化的工艺要求、工艺条件 难点：碳化塔操作控制要点 复习提问 盐水为什么要进行吸氨？ 教学内容、方法和过程 附 记 引课：盐水吸氨是为了下一步进行碳酸化，那么碳酸化得原理是什么？工艺上有什么要求？这节课我们来学习氨盐水的碳酸化。 第五节氨盐水的碳酸化 一、碳酸化过程的原理及工艺条件优化 NaCl+NH3+CO2 + H2O =NaHCO3 +NH4Cl 工艺要求：碳酸氢钠的产率高；碳酸氢钠的结晶质量好；产品中含水量低。 (一）碳酸化的基本原理 1.反应机理普遍认为分三步进行 教学内容、方法和过程 附 记 (1)氨基甲酸铵的生成 2NH3 + CO2 = NH2COO－ + NH4 + (2)氨基甲酸铵的水解 NH2COO－ + H2O = HCO3－ + NH3 (3) NaHCO3结晶生成 HCO3－ + Na + = NaHCO3 （二）、氨盐水碳化的工艺条件 1.碳化度 生产中用碳化度R表示氨盐水吸收CO2的程度。 在适当的氨盐水组成条件下，R值越大，则NH3转变成NH4HCO3越 完全，NaCl的利用率U(Na)越高。 生产上尽量提高R值以达到提高U(Na)的目的，但受多种因素和条 件的限制，实际生产中的碳化度一般只能达到180%～190%。 2.原始氨盐水溶液的理论适宜组成 理论适宜组成即在一定温度和压力条件下，塔内达到固液平衡时， 教学内容、方法和过程 附 记 液相的组成点落在P1点时的原始溶液组成，此时钠的利用率最高。从下图可以看出，该原始溶液组成点应在P1和B连线与NaCl和NH4HCO3原始溶液组成线AC的交叉点上，即T点。 （三）影响NaHCO3结晶的因素 NaHCO3在碳化塔中生成并结晶成重碱。结晶的颗粒愈大，则有利于过滤、洗涤，所得产品含水量低，收率高，煅烧成品纯碱的质量高。因此，碳酸氢钠结晶在纯碱生产过程中对产品的质量有决定性的意义。 1．温度 在开始时(即由塔的顶部往下)液相反应温度逐步升高，中部(约塔高的2/3处)温度达到最高； 再往下温度开始降低，但降温速度不易太快，以保持过饱和度的稳定； 在塔的下部至接连底部的一段塔高内，降温速度可以稍快一些，因为此时反应速度已经很慢，其过饱度不大，降低温度可以提高产率。 从保证质量，提高产量的角度出发，塔内的温度分布应为上中下依次为低高低为宜。 2．添加晶种 当碳化过程中溶液达到饱和甚至稍过饱和时，并无结晶析出，但在此时若加入少量固体杂质，就可以使溶质以固体杂质为核心，长大而析出晶体。 在NaHCO3生产中，就是采用往饱和溶液内加晶种并使之长大的办法来提高产量和质量的。 教学内容、方法和过程 附 记 应用此方法时应注意两点：一是加晶种的部位和时间，晶种应加在饱和或过饱和溶液中。二是加入晶种的量要适当。 二、氨盐水碳酸化工艺流程的组织及碳化塔的操作控制要点 碳化塔的操作控制要点： （1）碳化塔液面高度应控制在距塔顶0.8～1.5m处。液面过高， 尾气带液严重并导致出气管堵塞；液面过低，则尾气带出的NH3和CO2量增大，降低了塔的生产能力。（2）氨盐水进塔温度约30~50°C，塔中部温度升到60°C左右，中部不冷却，但下部要冷却，控制塔底温度在30°C以下，保证结晶析出。（3）碳化塔进气量与出碱速度要匹配，否则，如果出碱过快而进气量不足时，反应区下移，导致结晶细小，产量下降。反之，则反应区上移，塔顶NH3及CO2的损失增大。 三、小结 本次课重点学习了碳酸化的工艺要求、工艺条件、碳化塔操作控制要点。下次课我们将学习氨碱法生产纯碱的第五个工序-重碱煅烧过滤。 作业：简述碳化塔操控要点 氨化卤泵；2-清洗气压缩机；3-中段气压缩机；4-下段气压缩机；5-分离器；6a，6b-碳酸化塔 7-中段气冷却塔；8-下段气冷却塔；9-气升输卤器；10-尾气分离器；11-碱液槽