联碱生产工艺-万海生课件

讲师：应城化工公司生产部万海生新都化工新员工入职培训联碱生产工艺培训碳酸钠

碳酸钠，俗名苏打、纯碱、洗涤碱，化学式：Na2CO3，普通情况下为白色粉末，为强电解质。密度为2.532g/cm3，熔点为851°C，易溶于水，具有盐的通性。化学性质

在空气中易风化(1)其水溶液呈碱性，能与酸产生一定反应。Na2CO3+2HCl====2NaCl+H2O+CO2↑（酸过量）Na2CO3+HCl====NaCl+NaHCO3（碳酸钠过量）(2)Na2CO3与碱反应。Na2CO3+Ca(OH)2====CaCO3↓+2NaOH

Na2CO3与NaOH不反应。(3)Na2CO3与盐反应。

Na2CO3+BaCl2====2NaCl+BaCO3↓【碳酸钡白色沉淀，不溶于水(难溶于水)，但可溶于酸】3Na2CO3+Al2(SO4)3+3H2O====2Al(OH)3↓+3Na2SO4+3CO2↑【氢氧化铝白色沉淀，不溶于水，可溶于酸】(4)Na2CO3

+H2O+CO2=2NaHCO3用途

是重要的化工原料之一,用于制化学品、清洗剂、洗涤剂、也用于照相术和制医药品。绝大部分用于工业，一小部分为民用。在工业用纯碱中，主要是轻工、建材、化学工业，约占2/3；其次是冶金、纺织、石油、国防、医药及其它工业。玻璃工业是纯碱的最大消费部门，每吨玻璃消耗纯碱0.2吨。化学工业用于制水玻璃、重铬酸钠、硝酸钠、氟化钠、小苏打、硼砂、磷酸三钠等。冶金工业用作冶炼助熔剂、选矿用浮选剂，炼钢和炼锑用作脱硫剂。印染工业用作软水剂。制革工业用于原料皮的脱脂、中和铬鞣革和提高铬鞣液碱度。还用于生产合成洗涤剂添加剂三聚磷酸钠和其他磷酸钠盐等。食用级纯碱用于生产味精、面食等氯化铵

物理性质氯化铵化学式为，为无色等轴系晶体，密度1.526g/cm3（20℃），且极易溶于水和吸潮结块。化学性质氯化铵在水溶液中呈弱酸性，由于有活性极强的存在，对设备、管线(特别是普通钢材)腐蚀严重；用途氯化铵主要用于农业作氮素肥料，中国的氯化铵产量居世界第一位；工业氯化铵用于制造电池，金属焊接，电镀，印染，医药等；食用氯化铵一般与碳酸钠混合后使用，主要用于面包、饼干等；饲料添加剂用氯化铵，可提高产肉率；索尔维法制碱1861年比利时人索尔维，在煤气厂从事稀氨水浓缩时，发现用盐水吸收氨和二氧化碳可得到碳酸氢钠。当年该法获得专利，即为索尔维法，后人又称之为氨碱法。并取代了路布兰法，在欧洲乃至世界逐渐发展起来并延续至今。索尔维法也存在一些缺点，如：食盐利用率低（仅75%左右），蒸馏废液难以处理等。联合制碱法20世纪初，德国人什赖布建议将氯化铵直接制成成品，这样既可避免产生大量废液，又可提高食盐利用率。1924年德国人格鲁德及吕普曼两位教授研究出所谓“察安法”。即先做出碳酸氢铵结晶体，再与饱和盐卤反应而得重碳酸钠，过滤后，所得母液冷却降温，再加食盐溶解置换析出氯化铵结晶。中国“侯氏碱法”与日本的A.C法实质均为联碱法，堪称提高食盐利用率，解决废液排放的成功方法。侯氏制碱法（1）NH3+H2O+CO2====NH4HCO3

（2）NH4HCO3

+NaCl(饱和)==NH4Cl+NaHCO3↓（平时这样的反应一般认为不进行，但是由于在某个温度下，碳酸氢钠的溶解度较低，会沉淀出来，所以这个反应能够一定程度上进行）（3）2NaHCO3=Δ==Na2CO3+H2O+CO2↑即：①NaCl(饱和)+NH3+H2O+CO2====NH4Cl+NaHCO3↓②2NaHCO3=Δ==Na2CO3+H2O+CO2↑氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵，这是第一步。第二步是：碳酸氢铵与氯化钠反应生成的碳酸氢钠沉淀和氯化铵，碳酸氢钠之所以沉淀是因为它的溶解度较小。此法优点：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。本厂联碱各工序网络图主要分为氯化铵（包括综合）和重碱（包括煅烧）两大车间。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。联合制碱法生产原理联合制碱法工艺流程重碱工艺（一过程）该工序主要是利用氨母液Ⅱ在碳化塔中吸收二氧化碳，制得碳酸氢钠结晶及适合二过程要求的氨母液Ⅰ，达到氯化钠转化率高和母液当量低的要求，右图为重碱工艺流程图。1.工艺流程主要化学反应为：NaCl+H2O+CO2+NH3=NaHCO3+NH4CL主要设备索尔维碳化塔

结构要求：盐、CO2等原料利用率高；NaHCO3结晶质量好；较大的生产能力；菌冒，塔体总高25～30m目前最大的索尔维塔：天津碱厂Φ3200mm碳化的主要物料流程澄清后的氨母液Ⅱ用AⅡ泵送至清洗塔上部，在塔内自上而下溶解塔内结疤，并由塔底经中和泵送至制碱塔的上部自上而下与第1圈（下段气）和第7圈（中段气）通入的二氧化碳气进行反应，生成碳酸氢钠悬浮液，冷却结晶后由塔底取出至滤过。碳化尾气从塔顶排出，经气液分离器，液体返回至中和泵入口或AⅡ桶，气体经综合回收塔净化后放空。外冷式碳化塔.一般索尔维碳化塔内部表面，特别是冷却管表面结疤严重，作业几十小时就要换下来清洗，这种倒换使工艺生产波动。此外，该设备结构复杂，一般用铸铁制造（碳钢制作防腐困难），导致设备笨重，制造周期长。1987年中国化工部第八设计院与自贡鸿鹤化工总厂联合开发了“自然循环外冷式碳化塔”，经过不断个、研究改进，获得了满意效果。外冷式碳化塔特点：外部自然循环冷却（利用塔内外介质含气率差别）；较低的中部作业温度；异径塔结构（降低中部过饱和度，增加停留时间）。滤碱机真空转鼓滤碱机外形图综合回收塔共分为四段：滤过尾气净氨段、清水净氨段、碳化尾气净氨段和淡氨水贮槽。煅烧工艺该工序主要是把滤过送来的重碱，在蒸汽煅烧炉内加热分解，制成合格的产品——纯碱，同时回收重碱受热分解所产生的炉气，经冷凝、洗涤后送至压缩加压后送至碳化制碱。煅烧的任务主要化学反应为：2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2△煅烧工艺流程2.主要生产设备①煅烧炉（见图）Φ1800、Φ2500、Φ2800②炉气冷凝塔③炉气洗涤塔氯化铵工艺（二过程）1.工艺流程该工序主要是将氨母液Ⅰ在结晶器中经冷却和加盐，使氯化铵结晶析出，同时通过补充盐维持母液组成，供碳化制碱。带控制点的工艺流程图主要设备结晶器一般结晶器分为四段：清液段、连接段、悬浮段、锥底（新结晶806m3、878m3）过