无机化工生产技术第二版课件 教学课件 作者 郑广俭 张志华 主编第十章.ppt

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1、第十章氨碱法制纯碱能力与素质目标1.具有分析选择工艺条件的能力；2.具有识读和绘制生产工艺流程图的能力；3.具有碳化塔倒塔操作的初步能力；4.具有查阅文献资料的能力；5.具有节能减排、降低能耗的意识；6.具有安全生产的意识；7.具有环境保护和技术经济意识。知识目标1．掌握：石灰石煅烧的基本原理；氨盐水碳酸化过程的基本原理、工艺条件的选择及工艺流程；重碱煅烧的基本原理。2．理解：石灰石煅烧的主要设备；盐水的制备与精制方法；精盐水氨化的基本原理、工艺条件的选择及工艺流程；碳化塔的基本结构；真空转鼓过滤机结构及工作原理；重碱煅烧的基本原理及工艺流程；蒸氨的原理、工艺流程及工艺条件。3．了解石灰乳的制

2、备；煅烧炉的基本结构；重质纯碱的制造；纯碱的性质和工业生产方法。第一节概述一、纯碱的性质和用途二、纯碱的工业生产方法一、纯碱的性质和用途纯碱即碳酸钠（Na2CO3），也称其为苏打或碱灰，为无水、白色粉末。分子量106.00，相对密度2.533，熔点851℃，易溶于水并能与水生成Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O和Na2CO3·10H2O三种水合物。微溶于无水乙醇，不溶于丙酮。工业产品的纯度在99％左右，依颗粒大小、堆积密度的不同，可分为超轻质纯碱、轻质纯碱和重质纯碱，其堆积密度分别为0.33～0.44t／m3、0.45～0.69t／m3和0.8～1.1t／m3。一、纯碱的性质和用途二

3、、纯碱的工业生产方法1．路布兰法生产纯碱2．氨碱法生产纯碱3．联合法生产纯碱和氯化铵4．天然碱加工法1．路布兰法生产纯碱该法以食盐、硫酸、煤和石灰石为原料，首先用食盐和硫酸反应生成硫酸钠，而后将无水硫酸钠、石灰石及煤混合后置于反射炉内加热到950～1000℃，即生成碳酸钠。2．氨碱法生产纯碱2．氨碱法生产纯碱3．联合法生产纯碱和氯化铵该法主要采用食盐、氨、以及合成氨生产过程中所产生的二氧化碳气体为原料，同时生产纯碱和氯化铵肥料，将合成氨和纯碱两大工业联合，故简称“联合制碱”或“联碱”。4．天然碱加工法第二节石灰石的煅烧与石灰乳的制备一、石灰石的煅烧二、石灰乳的制备一、石灰石的煅烧1．煅烧反应2

4、．石灰窑1．煅烧反应1．煅烧反应2．石灰窑目前煅烧石灰石大多采用混料竖式窑，其优点是生产能力大，上料下灰完全机械化，窑气浓度高、热利用率高、石灰质量好。石灰窑的结构示意图如图10-1所示。窑身用普通砖或钢板制成，内砌耐火砖，两层之间填装绝热材料，以减少热量损失。从窑顶往下可划分三个区域：预热区、煅烧区和冷却区。预热区位于窑的上部，约占总高的四分之一，其作用是利用从煅烧区上升的热窑气将石灰石及燃料预热并干燥，以回收窑气余热，提高热效率。煅烧区位于窑的中部，经预热后的混料在此进行煅烧，完成石灰石的分解过程。为避免过烧结瘤，该区温度不应超过1350℃。冷却区位于窑的下部，约占窑有效高度的四分之一，其

5、主要作用是预热进窑的空气，使热石灰冷却，这样，既回收了热量又可起到保护窑箅的作用。图10-1石灰窑结构简图1—漏斗；2—分石器；3—空气出口；4—出灰转盘；5—四周风道；6—中央风道；7—吊石罐；8—出灰口；9—风压表接管二、石灰乳的制备第三节氨盐水的制备一、盐水的制备与精制二、精盐水的氨化一、盐水的制备与精制1．饱和食盐水的制备2．盐水的精制1．饱和食盐水的制备2．盐水的精制2．盐水的精制二、精盐水的氨化1．盐水吸氨的基本原理2．盐水吸氨的工艺条件3．盐水吸氨的工艺流程1．盐水吸氨的基本原理（1）吸氨化学反应（2）原盐和氨溶解度的相互影响（3）吸氨过程的热效应（1）吸氨化学反应（2）原盐和氨

6、溶解度的相互影响氯化钠在水中的溶解度随温度的变化不大，但在饱和盐水吸氨时，会使氯化钠的溶解度降低。氨溶解得越多，氯化钠的溶解度越小。氨在水中的溶解度很大，但在盐水中有所降低，这就是说氨盐水气相中的氨平衡分压也比纯氨水气相中氨的平衡分压为大。温度对气氨溶解度的影响与一般气体的影响相同，温度越高溶解度越小。在盐水吸氨过程中，因气相中的CO2溶于液相能生成(NH4)2CO3，故可增大氨的溶解度。盐水吸氨过程中，由于它们的相互影响、相互制约作用，所以饱和盐水的吸氨量应该控制适宜。否则，氯化钠在液相中的溶解度将因氨浓度的升高而下降，这对制碱过程中钠的利用率及产率是很不利的。（3）吸氨过程的热效应吸氨过程

7、在吸氨塔内进行，伴有大量热放出，其中包括NH3和CO2的溶解热，NH3与CO2的反应热，以及氨气所带来的水蒸气冷凝热。1kg氨吸收成氨盐水时释放出的总热量为4280kJ。这些热量若不从系统中引出，就足以使吸氨塔内温度高达120℃，结果将会完全失去吸氨作用，反而变成蒸馏过程。所以冷却是吸氨过程的关键。2．盐水吸氨的工艺条件（1）盐水吸氨温度（2）吸收塔内的压力（3）NH3／NaCl含氨气体比（1）盐