《氨碱法制纯碱》PPT课件

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1、第九章氨碱法制纯碱第一节概述一、纯碱的性质和用途Na2CO3，纯碱，苏打，碱灰。易溶于水，在35.4℃有最大溶解度，温度高于35.4℃时溶解度下降。工业纯度为99%（以Na2O）。与水生成1（35.4℃及以上，碳氧），7（32~35.4℃，温度较窄无工业价值），10（32~-2.1℃，晶碱或者洗涤碱，易风化生成1水碳酸钠）三种水合物。分类：超轻质，轻质，重质纯碱。化学性质：强碱性，高温分解，易生成氧化钠。用途：纯碱是重要的化工原料。其年产量在一定程度上反映一个国家化学工业的发展水平。自2003年起，我国纯碱工业在世界上稳居第一

2、二、工业生产方法生产历史：天然碱，草木灰→1791年路布兰法→1861年氨碱法（苏维尔法）→1942联合制碱法（侯德榜）(一)路布兰法化学反应：2NaCl+H2SO4=Na2SO4+2HClNaSO4+2C=Na2S+2CO2Na2S+CaCO3=Na2CO3+CaS缺点：原料利用低，质量差，成本高，间歇生产。（二）氨碱法苏尔维，比利时人，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。到上世纪30年代取代路布兰制碱法、成为生产纯碱的主要方法。缺点：但是该法食盐利用率低，只能达到75％，氯离子完全没

3、有得到利用；生产1t纯碱约有10m3废液排出，污染环境，不宜在内陆建厂．生产过程：石灰石煅烧；盐水制备；氨盐水制备及碳酸化；重碱的分离及煅烧；氨回收。（三）联合法制碱法（侯德榜）我国著名化学家侯德榜1943年提出了完整的工业生产方法。1961年在大连建成了我国第一座联碱车间，现在已经成为制碱工业的主要技术支柱和方法之一。原料：食盐，氨，二氧化碳。产品：纯碱，氯化铵。优点：原料利用率，质量好，成本低，连续生产。第二节石灰石煅烧及石灰乳制备一、石灰石煅烧的基本原理作用：产物二氧化碳用于氨盐水碳化；生石灰消化后回收氨。（一）反应的化

4、学平衡与理论分解温度的确定1.煅烧反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(l)体积增大的吸热可逆反应自由度＝独立组分数-相数+2＝1温度和平衡压力一个确定，另一个随之而定。2.理论分解温度CO2分压为0.1MPa时的最低分解温度；理论上为1180℃。（二）窑气中CO2浓度的计算CO2的来源：①碳酸钙和少量碳酸镁分解②煤炭燃烧。配焦率F:100kg石灰石所配燃料煤质量，百分数。由于空气中氧不能完全利用，煤的不完全燃烧，产生部分CO和配焦率等原因，使窑气中的CO2浓度一般只能在40%左右。窑气中CO2浓度计算公式：二、石灰窑的

5、工艺控制指标及操作控制要点石灰窑的形式很多，目前采用最多的是连续操作的竖窑。石灰窑(竖窑)的结构如图。石灰石和固体燃料由窑顶装入，在窑内自上而下运动，经过预热、锻烧和冷却三个区。（一）石灰窑的工艺控制指标石灰窑的工艺控制指标主要有生产能力、生产强度、碳酸钙分解率、热效率。1.石灰窑的生产能力即石灰窑每天煅烧石灰石的质量，以Q表示。Q=2Br/Zt/d式中B——石灰石的有效容积，m3；r——石灰石的堆积密度，t/m3；Z——石灰石在窑内的停留时间，h。2.石灰石的生产强度通常以石灰窑的单位截面积上每天生产石灰的质量表示。式中A—

6、—石灰石的生成率，即每千克石灰石经煅烧得到石灰的千克数。3.碳酸钙分解率窑内碳酸钙分解为氧化钙的百分数。式中a——每100千克生石灰中含氧化钙的千克数；b——每100千克生石灰中含碳酸钙的千克数。通常，石灰窑内碳酸钙的分解率在94%——96%之间。4.石灰窑的热效率用于分解碳酸钙的热量与燃料所放出的总热量之比，以η表示。由于热量损失，石灰窑的热效率在75%——80%之间。（二）石灰窑操作控制要点1.控制要点：保持窑内温度的分布正常与稳定，同时为了避免空气进入，冲稀CO2气体的浓度，分解压力取微正压即可。为了获得好的石灰质量，要

7、求石灰石块的大小均匀，其块径在110～180mm之间，过小则使其通风不良，过大则不宜烧透。此外，生产中还应注意燃料配比和均匀；空气进量与窑内情况配合；所产窑气及时排出；烧好的石灰随时取出，以保持窑温的稳定。2.窑气成分:石灰窑正常生产时，从窑顶排出的窑气成分一般为40%～42%CO2，0.2%～0.3%O2，0.1%～0.3%CO，其余为N2，温度约为85～95℃。窑气中还含有一定数量的固体粉尘，因此气体出窑之后经过洗涤塔洗尘降温，再入压缩机压缩后送碳化工序。三、石灰乳制备的原理及工艺条件优化（一）石灰乳制备的原理1.消化反应

8、CaO(s)+H2O=Ca(OH)2(s)放热，体积膨胀的反应。2.四种产品（根据加入水的量）消石灰，细粉末；石灰膏，稠厚；石灰乳，悬浮液，氨回收需要；石灰水，溶液。（二）工艺条件优化氢氧化钙在水中溶解度很低，且随温度升高而降低，其关系如图9-3。石灰的消化速度与石灰石的煅烧