氨碱法制纯碱课件

一、纯碱的性质和用途Na2CO3，纯碱，苏打，碱灰。1，7，10三种水合物。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6个第一。引言

小苏打是什么（二）氨碱法原料：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。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。

任务一石灰石煅烧及石灰乳制备一、石灰石煅烧作用：产物二氧化碳用于氨盐水碳化；生石灰消化后回收氨。1.煅烧反应式CaCO3(s)

=CaO(s)+CO2(g)△H>0

C(s)

+O2(g

)=CO2(g)△H<0

2.操作指标温度：940~1200℃窑气中CO含量小于0.6％，O2含量小于0.3％理论上，窑气中CO2含量为44.2％，但一般在40％左右。二、石灰乳的制备（一）石灰乳制备的原理1.消化反应CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s)△H<0MgO(s)+H2O(l)=Mg(OH)2(s)△H<0放热反应。2.四种产品（根据加入水的量）水少量水稍多水适量水过量消石灰，细粉末；石灰水，溶液。石灰乳，悬浮液，氨回收需要；石灰膏，稠厚；任务二盐水的制备

一、饱和食盐水的制备氨碱法用的饱和盐水可以来自海盐、池盐、岩盐、井盐和湖盐等。NaCl在水中的溶解度的变化不大，在室温下为315kg/m3。工业上的饱和盐水因含有钙镁等杂质而只含NaCl300kg/m3左右。方法：制饱和盐水的化盐桶桶底有带嘴的水管，水自下而上溶解食盐成饱和盐水，从桶上部溢流而出。化盐用的水来自碱厂各处的含氨、二氧化碳或食盐的洗涤水。二、盐水的精制盐水杂质：粗盐水含钙镁离子，杂质形成沉淀或复盐。杂质危害：堵塞管道和设备；氨和食盐的损失；影响产品质量。精制盐水的方法：石灰-碳酸铵法（石灰-塔气法）石灰-纯碱法任务三精盐水的氨化(一)

目的：1.制备氨盐水，并使其达到碳酸化所要求浓度；2.去除少量钙镁杂质。一、氨化的理论基础（一）吸氨反应1.氨水生成反应NH3(g)+H2O(l)=NH4OH(aq)△H<0

2.(NH4)2CO3生成2NH3(l)+CO2(g)+H2O(l)=(NH4)2CO3(aq)△H<0

3.钙镁离子的沉淀反应二、吸氨操作条件的确定1.NH3/NaCl比的选择

吸氨不足，NaCl分解不完全，造成食盐损失

吸氨太多，多余的NH4HCO3随NaHCO3一同形成结晶而降低氨的利用率

理论上NH3/NaCl之比应为1:1(mol比)。而生产实践中NH3/NaCl的比为1.08～1.12。冷却排管二次盐水中段吸氨塔冷却排管洗氨塔冷却排管下段吸氨塔循环段贮桶冷却排管澄清桶冷却排管氨盐水贮桶氨盐水泵碳酸化工序成品氨盐水清氨盐水

二、吸氨方框图氨气氨气NaCl+NH3+CO2+

H2O=NaHCO3+NH4Cl目的：制造碳酸氢钠结晶工艺要求：碳酸氢钠的产率高（氯化钠和氨的利用率高）；碳酸氢钠的结晶质量高（结晶颗粒要大）。任务四氨盐水的碳酸化

(一）碳酸化的基本原理1.反应机理复杂反应体系，分三步进行(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（四）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。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。任务五重碱的过滤与煅烧一、重碱过滤的基本原理碳化取出夜：45－50％固相碳酸氢钠（重碱）。过滤分离：湿重碱煅烧制纯碱，母夜蒸氨工段回收氨。过滤设备：过滤分离在制碱工业中经常采用的有两类,即真空分离和离心分离，相应的设备分别为真空过滤机和离心过滤机。离心分离设备流程简单，动力消耗低，滤出的固体重碱含水量少，但它对重碱的粒度要求高，生产能力低，氨耗高，国内厂家较少采用。转鼓式真空过滤器，依次完成吸碱，吸干，洗涤，挤压，刮卸，吹除过程。如图10-15所示。

四、重碱过滤与煅烧过滤：分离晶浆中悬浮的固相NaHCO3

(45~50%)晶浆

过滤

重碱

母液

蒸氨

煅烧

煅烧：分解得到纯碱产品任务六氨的回收一、蒸氨基本原理1.目的：循环利用、节约成本、减少氨损失。含氨料液：过滤母液、淡液。游离氨：直接蒸出；固定氨：加石灰乳蒸出。2.原理：加热器：蒸出游离氨；预灰桶：固定氨游离氨；灰乳蒸馏段：蒸出游离氨。石灰乳蒸馏塔二、蒸氨工艺条件的选择1.温度（直接加热法）采用温度压力不是太高的废蒸汽：约0.15~0.18MPa（入塔前先除去凝液）温度越高，水蒸气分压越高，液体腐蚀性越强，

一般塔底维持110～117