纯碱工艺设备.docVIP

纯碱 纯碱，学名碳酸钠，俗名 苏打、石碱、 洗涤碱， 化学式Na?CO?，属于盐类，含十个结晶水的碳酸钠为无色晶体，结晶水不稳定，易风化，变成白色粉末Na2CO3，为 强电解质，具有盐的通性和热稳定性，易溶于水，其水溶液呈碱性。是一种重要的化工原料，很多工业都要用到纯碱。 关于纯碱的一些常识： 碳酸钠的用途：发酵粉、洗碗、制肥皂、制药、制松花蛋、纺织 、玻璃、造纸、漂染，还可以用于其他含钠化合物的制备。  碱生产方法自路布兰法至今二百多年来，已经有很多变革和进步。因原料的不同而产生不同的新方法，例如原盐、天然碱、钾石盐、芒硝等作原料，生产方法自然各不相同。原料相同，因路线不同而变迁的有氨碱法、联合制碱法（候氏制碱法）。新旭法等，都是以食盐为原料，而工艺路线不同。在天然碱加工方面也有不同的原料和工艺路线，如倍半碳酸钠法和一水碳酸钠法、天然碱卤水的碳酸化法生产纯碱等。 本课程重点讲联合制碱法 ，又名候氏制碱法（联合制碱这一专用名称，国际上尽管各不相同，其实质上是一样的）。所谓联合，就是将氨减法与合成氨工艺进行联合的改进工艺，在合成氨生产中有CO生成，我们是将其转化为CO2,在进行排放等处理，但是排空的CO2使原料利用不尽合理，而且对空气也有一定的污染，在联合制碱法中我们综合利用了合成氨的原料CO2和NH3，用来生产纯碱，既充分利用了合成氨的原料，也减少环境污染。 一、联合制碱法的原理 总反应方程式： NaCl + CO2?+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl（可作氮肥） 2NaHCO3=加热=Na2CO3+H2O+CO2↑（CO2循环使用） (在反应中NaHCO3沉淀，所以这里有沉淀符号，这也正是这个方法的便捷之处） 即：①NaCl(饱和溶液)+NH3（先加）+H2O（溶液中）+CO2（后加）=NH4Cl+NaHCO3↓ （NaHCO3能溶于水，但是侯氏制碱法向饱和氯化钠溶液中通入氨气，由于氯化钠溶液饱和，生成的碳酸氢钠溶解度小于氯化钠，所以碳酸氢钠以沉淀析出） 先添加NH3而不是CO2：CO2在NaCl中的溶解度很小，先通入NH3使食盐水显碱性，能够吸收大量CO2气体，产生高浓度的HCO3-,才能析出NaHCO3晶体。） ②2NaHCO3（加热）=Na2CO3+H2O+CO2↑ 优点 保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到 96 %； NH4Cl 可做氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气 CO 转化成 CO2?，革除了 CaCO3?制 CO2?这一工序，减少可能造成的环境污染。 注：纯碱就是碳酸钠（Na2CO3） 在制碱过程中向滤出NaHCO3晶体后的NH4Cl溶液中加熟石灰以回收氨，使之循环使用：2NH4Cl+Ca（OH）2（加热）= CaCl2+2NH3↑+2H2O 不足之处 侯氏联合制碱法也存在不足。较氨碱法而言，它的用氨量较大，在有些情况下不适用。 二、氨碱法（索尔维制碱法） 氨碱法的原理： 其优点 原料易于取得且价廉，生产过程中的氨可循环利用，损失较少；能够大规模连续生产，易于机械化，自动化；可得到较高质量的纯碱产品。 缺点 原料利用率低，造成大量废液废渣排出，严重污染环境；碳化后母液中含有大量的氯化铵，需加入石灰乳使之分解，然后蒸馏以回收氨，这样就必须设置蒸氨塔并消耗大量的蒸汽和石灰，从而造成流程长，设备庞大和能量上的浪费。 联合制碱法与氨碱法都有下列优点： 原料利用率高；不需石灰石及焦碳，降低了很多成本；纯碱部分不需要蒸氨塔、石灰窖、化灰机等笨重设备，缩短了流程，建长投资花费减少；无大量废液、废渣排出，可在内地建厂。 不同点（列表） 侯氏制碱法对氨碱法加以改进：将析出NaHCO3 的母液选在5~10℃时加入食盐粉末是不易结晶的NH4Cl 结晶析出，这不仅使原料NaCl 充分利用，又获得大量化肥，也使氨碱法中CaCl2 的处理问题得到解决。侯德榜为制碱做出的卓越贡献是值得我们骄傲和敬佩的！ 联合制碱法生产原理 本联碱生产采用的是“一次加盐、两次吸氨、一次碳化”生产循环过程，第一过程为纯碱生产过程，第二过程为氯化铵生产过程。如图1—1所示，由母液Ⅱ开始，在第一过程加入原料氨（NH3）和二氧化碳（CO2），得到碳酸氢钠 （NaHCO3）和母液Ⅰ，在第二过程加入原料盐（NaCL），得到氯化铵（NH4CL）和母液Ⅱ，如此完成一个循环。 联合制碱法工艺流程 联合制碱法工艺流程(设备) 首先是原盐的精制 在联合制碱生产中，原料盐是以固体形态加入系统的，可以想象到伴随着固体盐中的不溶性和可溶性杂质进入系统，它必然会影响到最终产品的质量。原盐精制的任务是把原料盐中的钙、镁、硫酸根等杂质除去。 常用的处理工艺是洗涤-粉碎法，原盐经振动筛分出原盐夹带的草屑和石块等杂物，通过给