化工工艺纯碱工艺

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1、第四章纯碱与烧碱本章主要内容第一部分纯碱第二部分烧碱§1纯碱的性质§1烧碱的性质§2纯碱的用途§2烧碱的用途§3生产方法§3生产方法§4氨碱法制纯碱§4生产原理§5联碱法制纯碱§5离子膜法烧碱§6氨碱法和联合法的比较内蒙古鄂尔多斯合同查汗淖碱湖鄂尔多斯天然碱厂第一部分纯碱§1纯碱的性质纯碱，又叫碳酸钠，俗称“苏打”Ø相对分子量（或原子量）105.991、密度2.532kg/dm32、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。§2纯碱的用途纯碱是一种大吨位化工

2、原料，用途极其广泛•制造玻璃•制肥皂•硬水变软水•石油和油类的碱精制•冶炼工业上的应用•化学工业上的应用•洗涤、印染、漂白及其他§3纯碱的生产方法两种著名的制碱技术：n(1)氨碱法制纯碱(索尔维制碱法)n(2)联合制碱法(侯氏制碱法)§4氨碱法（索氏制碱法）一、化学原理：石灰石煅烧CaCO=CaO+CO32CaO+HO=Ca(OH)22碳酸化NH+HO+CO=NHHCO↓32243NHHCO+NaCl=NaHCO+NHCl4334煅烧和氨的回收2NaHCO=NaCO+CO↑+HO↑3322Ca(OH)2+NHCl=CaCl+HO422二、索

3、氏制碱法的流程图（氨碱法）NH3+CO2+H2O→NH4HCO3NH4HCO3+NaCl→NaHCO3↓+NH4ClNaCl+CO2+H2O+NH3→NaHCO3↓+NH4Cl2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑（CO2循环使用）NH4Cl又可以与生石灰反应，产生NH3，重新作为原料使用：2NH4Cl+Ca(OH)2→2NH3↑+CaCl2+2H2O（NH3循环使用）过滤CO2(循环使用）饱沉淀煅烧和通NH3氨洗涤NaHCO3NaCO产品23食盐盐水通CO2滤液NH3(循环使用）水NH4Cl、NaClCa(OH)2煅烧CO废液Ca

4、Cl2、NaCl2石灰石CaOCa(OH)2石灰乳氨碱法示意流程氨碱法制纯碱流程图（148页）三、氨碱法制碱的主要过程和设备（1）CO气和石灰乳的制备。煅烧石灰石制得2石灰和二氧化碳，石灰消化而得石灰乳。（2）盐水的制备、精制及氨化，制得氨盐水。（3）氨盐水的碳酸化制重碱。来自石灰石煅烧及重碱煅烧的CO2，经压缩、冷却送至碳化塔。（4）重碱的过滤及洗涤（即碳化所得晶浆的液固分离）。（5）重碱煅烧制得纯碱成品及CO2。（6）母液中氨的蒸馏回收。主要化学反应：n1、石灰石煅烧和石灰乳制备CaCO→CaO+CO↑32CaO+2HO→Ca(OH)2

5、2n2、盐水吸氨、碳酸化NaCl+NH+CO+HO→NaHCO↓+NHCl32234n3、碳酸氢钠煅烧，分解出的CO循环使用22NaHCO→NaCO+CO↑+HO↑32322n4、氯化铵与石灰石蒸馏，回收氨2NHCl+Ca(OH)→CaCl+NH↑+2HO↑422321、饱和食盐水制备和精制（p149页）n目的：是将粗盐中所含杂质如Ca盐和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。n方法：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+n除

6、钙可用下列两法之一：A（石灰塔气法）和B（石灰纯碱法）A：2NH3+CO2+H2O+Ca2+=CaCO3(s)+NH4+B：Na2CO3+Ca2+=CaCO3(s)+2Na+2、盐水吸氨制氨盐水（p150页）若溶液中CO2浓度增大，反应右移可使氨平衡分压下降，从而使气相中pCO2增加。如图4.6所示。3、氨盐水的碳酸化（p151页）溶液中全部CO2浓度CCO22CNH3R总氨浓度CNH3,T碳化塔是氨碱法制纯碱的主要设备之一。它是由许多铸铁塔圈组装而成，结构上大致可分上、下两部分：上部为二氧化碳吸收段，下部有一些冷却水箱，用以冷却碳化

7、液以析出晶体。碳酸化塔.jpg4、碳酸氢钠的煅烧（p156页）n此处适当添加相关内容，可以不作为重点。5、氨的回收（p158页）n氨碱法生产纯碱时，氨是循环利用的。因此要将母液中的氨盐分解以回收氨。此过程称为蒸氨过程。蒸氨过程的主要反应如下：nNH4HCO3=NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)nNaHCO3+NH4Cl=NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)+NaCl(s)nNa2CO3+2NH4Cl=2NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)+2NaCl(s)n后两反应很少，不能有效回收结合氨，还要注入石灰乳产生下列反应：n2NH

8、4Cl+Ca(OH)2=2NH3(g)+H2O(g)+CaCl2(s)n过滤后重碱母液组成如表4.3,体系简化的NH3－H2O体系平衡如图4.15。n蒸氨塔结构如图4.16。蒸氨