氨碱法纯碱生产工艺概述

氨碱法纯碱生产工艺概述
氨碱法纯碱生产工艺概述

第二章氨碱法纯碱生产工艺概述

第一节氨碱法基本生产原理及总流程简述

一、氨碱法生产纯碱的特点及总流程

氨碱法生产纯碱的技术成熟,设备基本定型,原料易得,价格低廉,过程中的NH3循环使用,损失较少。能大规模连续化生产,机械化自动化程度高,产品的质量好,纯度高。

该法的突出缺点是:原料利用率低,主要是指NaCl的利用率低,废渣排放量大。严重污染环境,厂址选择有很大局限性,石灰制备和氨回收系统设备庞大,能耗较高,流程较长。

针对上述不足和合成氨厂副产CO2的特点,提出了氨碱两大生产系统组成同一条连续的生产线,用NaCl,NH3和CO2同时生产出纯碱和氯化铵两种产品——即联碱法。

氨碱法生产纯碱的总流程见图5-19。

二、氨碱法制纯碱的生产工艺流程

1、氨碱法生产纯碱的流程示意如图5-1所示。其过程大致如下:

2、氨碱法纯碱生产工艺流程框图:

3、氨碱法纯碱生产工序的基本划分:

(1)石灰工序:CO 2和石灰乳的制备,石灰石经煅烧制得石灰和CO 2,石灰经消化得石灰乳;

(2)盐水工序:盐水的制备和精制;

(3)蒸吸工序: 盐水氨化制氨盐水及母液中氨的蒸发与回收;

原盐 石灰石 无烟煤

CO 2 NH 3 废液 重质纯碱 轻质纯碱

盐水精制 盐水吸氨 氨盐水碳化 石灰煅烧 石灰乳制备 母液蒸馏 重碱过滤 重碱煅烧 水合

(4)碳滤工序: 氨盐水碳化制得重碱及其重碱过滤和洗涤;

(5)煅烧工序:重碱煅烧得纯碱成品及CO2;和重质纯碱的生产;

(6)CO2压缩工序:窑气CO2、炉气CO2的压缩工碳酸化制碱。

三、氨碱法纯碱生产原理及工艺流程叙述

氨碱法生产纯碱的原料是食盐和石灰石,燃料为焦炭(煤)。氨作为催化剂在系统中循环使用。原料盐(海盐、岩盐、天然盐水)经精制吸氨、碳化、结晶、过滤,再煅烧即为成品。母液经石灰乳中和后,氨蒸发并回收使用,氯化钙则排放。其化学反应为:

氨碱法具有原料来源丰富和方便,生产过程均在气液相间进行,可以大规模连续化生产及产品质量好、成本低等优点。但排出的氯化钙(CaCl2)废渣没有应用出路,造成大量堆积。因此,该生产方法在厂址选择方面相对较为苛求,否则引起公害。另外盐的总利用率低(<30%),工艺流程较长且复杂。

(1)、氨碱法纯碱生产的基本原理及总流程叙述:氨碱法是当今世界大规模制造纯碱的工业方法之一。是以食盐、石灰石为主要原料,以氨作为中间辅助材料制取纯碱。总的化学反应方程式为:CaCO3+2NaCL=Na2CO3+CaCL2

这个化学反应实际上是不能直接进行的,它只是一系列中间反应的总和。这个反应的实际过程是由右向左进行的,因此要实现由左至右的反应,就必须通过复杂的中间途径,还必须导入氨,在系统中不断循环再用,这就使得氨碱法制碱成为一种很复杂的化学反应过程,其全过程需范围若干个步骤,各主要步骤及其主要化学反应如下:

1、石灰石煅烧以制取CO2及生石灰

CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)—178.27KJ/mol

燃料中的碳在空气流中燃烧生成CO2并放热 C(s)+O2=CO2(g)+395.4KJ/mol

氧化钙(生石灰)消化制成熟石灰 CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s)+65.65KJ/mol

2、饱和盐水吸氨、碳酸化制成NaHCO3,叫做重碳酸钠(碳酸氢钠),或简称重碱。综合反应如下所示:

NaCL(aq)+NH3(g)+CO2(g)+H2O(l)=NH4CL(aq)+NaHCO3(s)+114.5KJ/mol

或分布反应如下:

NH3(g)+H2O(l)=NH4OH(aq)+34.6KJ/mol

2NH4OH(aq)+CO2(g)=(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+94.0KJ/mol

(NH4)2CO3(aq)+CO2(g)+H2O(l)=2NH4HCO3(aq)+35KJ/mol

NH4HCO3(aq)+NaCL(aq)=NH4CL(aq)+NaHCO3(s)+15.4KJ/mol

3、将重碱NaHCO3与溶液分离,进行煅烧而制得纯碱,并回收CO2。

2NaHCO3(s)=Na2CO3+CO2(g)+H2O(g)-129.1KJ/mol

4、将溶液中的NH4CL及几种碳酸铵盐分解然后将氨蒸出,以循环使用。主要反应式是:

2NH4CL(aq)+Ca(OH)2(s)=2NH3(g)+CaCL2(aq)+ 2H2O(l)—44.1KJ/mol (2)、现代氨碱法纯生产程序可以分为下列步骤:

A、CO2气和石灰乳的制备。煅烧石灰石制得生石灰和二氧化碳气;生石灰经消化而制得石灰乳。

B、原盐化盐制备盐水和盐水的精制。

C、精盐水吸氨制得氨盐水。

D、氨盐水的碳酸化制取重碱。来自石灰石煅烧及重碱煅烧的二氧化碳,经过压缩、冷却送至碳化塔制碱。

E、重碱的过滤及洗涤(即碳化所得晶浆的固液分离)。

F、重碱煅烧制得纯碱成品及二氧化碳,纯碱水合生产重质纯碱。

G、母液中氨的蒸馏回收。

第二节氨碱法纯碱生产的主要原料概述

一、原盐(食盐)

1、原盐的物化性质及成份规格:

原盐是氨碱法纯碱生产的主要原料。原盐的主要成份为氯化钠,化学分子式为NaCL,纯氯化钠为无色等轴晶体,但是由于原盐是由许多晶体机和而成,晶体之间的缝隙中往往含有卤水或者空气,因而变成白色而且不透明体,同时又因含有泥沙等杂质,使原盐常呈现灰褐色,氯化钠晶体通常是正六面体。

(1)食盐的物化性质:

氯化钠的分子量 58.45

熔点 800℃

沸点 1440℃

20℃时比热 0.867(J/g℃)

25℃时密度 2.161t/m3

原盐中因为含有氯化镁等杂质,容易吸收空气中的水分而潮解。氯化钠易溶于水,其溶解热为——4.9KJ/mol,溶解过程为吸热反应,当制成饱和盐水时,可使溶液温度降低6℃多。氯化钠的溶解度随温度升高没有明显的变化,这一性质与绝大多数易溶物质溶解度随着温度升高而增加的性质不同,所以其水溶液(卤水)在冷冻工业中被用作载冷体。

(2)食盐的质量标准:

作为制碱工业的原料,要求原盐中的主要成份NaCL含量尽可能高,而泥沙及其他杂质,特别是钙、镁杂质越低越好。因为食盐中的氯化镁、硫酸镁、硫酸钙等杂质,在盐水精制、吸氨、碳化过程中,会生成炭酸镁、碳酸钙及其他复盐等,使塔器与管道堵塞,这些杂质如不能在碳化以前清除掉,就会较多地混入纯碱中,使产品的品位降低,因此用于氨碱法的食盐一般需要符合以下标准:

NaCL% ≥ 90%;水分% ≤ 4.2%;Mg2+% ≤0.8%;SO42-%≤ 0.8%。

2、原盐的需要用量

氨碱法纯碱生产的全过程,可以归结为一个综合的化学反应方程式。即

CaCO3+2NaCL= CaCL2 +Na2CO3

2×58.45 106

X 1000kg

按照上述反应方程式,可以计算出生产1t纯碱理论上所需要的氯化钠量

X=58.45×2×1000/106=1103kg

所求出的X 是指生产每吨纯碱(含Na2CO3100%) 所需要的纯的氯化钠(折NaCL100%) 的量。实际生产中,由于食盐中只有90%左右的氯化钠,而且又只能有70-75%的NaCL可以转化为Na2CO3, Na+离子至少损失27%以上,加之过程中跑、冒、滴、漏等各项损失,实际耗用食盐的量远远超过上述理论用量,这样使每生产1吨工业纯碱所需耗用的原盐实物量高达1.6—1.7t之多。氨碱法制碱的食盐消耗量是很大的,纯碱工业从来就是用盐大户,因此必须保证有大量、廉价的原盐供应,才能维持生产并在经济上获益。就其纯度而言,矿盐多数要比海盐为高,并可以采用注入高压水压裂地下化盐方法进行开采,得到接近饱和的卤水,节省设备和人力,降低成本。十分适用于由湿法精制盐水的氨碱法生产,不过要铺设卤水输送管道或久盐矿附近建厂均存在其他制约因素,而我国又以盛产海盐为主,尽管其质量不如矿盐,也仍然是氨碱厂原料的天然宝库,所以我国大多数碱厂是以海盐为原料,临海发展纯

碱生产。

3、我国盐资源概况

3.1分类

盐是NaCl(氯化钠)的俗称。在我国,根据来源和生产方法可分为3类:以海水为原料晒制而得的盐叫作“海盐”;开采现代盐湖矿加工制得的盐叫作“湖盐”;开采地下天然卤水或古代岩盐矿床加工制得的盐则称“井矿盐”。我国井矿盐工艺以钻井水溶汲取卤水,进而真空蒸发结晶生产高品质盐为主,因此,又称真空盐。

按照产品形式又分为固体盐和液体盐,我国以固体盐为主,液体盐主要指汲取的天然地下卤水或注水溶解地下岩盐矿床而得到的卤水,目前我国液体盐的比例不足10%,但国外发达国家较高,如美国达到51%。

氯化钠除供食用外(惯称食盐),大量用作工业原料(名曰工业用盐),国家统计局的统计年表以“原盐”为总称。

3.2资源分布

我国盐资源非常丰富,开采历史悠久。基本分布状况是:东部海盐,中部及西南部井矿盐,西北部湖盐。

海水晒盐与国家的海岸线长度、滩涂面积及气候条件等有关,我国海盐以北方海盐区(含辽宁、河北、天津、山东和江苏)为主。

井矿盐矿床广泛分布在河南、四川、湖北、湖南、江西、四川、重庆、云南、江苏、山东、安徽及陕西等18个省区。据不完全统计,现已查明的氯化钠储量大于100亿t的盐矿床就有十余个。

湖盐主要分布在内蒙古、青海、新疆及西藏等西北部地区,以青海盐湖最为丰富,储量在3000多亿t,生产成本较为低廉,但我国西北地区经济相对落后,对盐的需求也较低,远距离运输一直是制约其发展的瓶颈。

我国1995年探明盐矿储量3824亿t,资源量在6.2万亿t以上。目前我国的盐总产量不足6000万t,因此,我国的盐资源可以满足制盐工业长期快速发展的需求,很多省市都有发展制盐工业以及盐化工的资源条件。

4、我国制盐工业概况

4.1生产情况

近十余年,受我国盐化工及下游行业快速发展的影响,我国对原盐的需求也快速增加。2007年,我国原盐生产和消费量5920万t,居世界第1位。从历年统计数据看,海盐产能

最大,井盐次之,湖盐最低。

东部沿海地区制盐产能约占总产能的60%。海盐生产主要集中在环渤海湾的山东、河北、天津和辽宁四省市,四省市产量占全国海盐产量的90%以上。湖盐主要集中在内蒙、新疆和青海三省。井矿盐主要分布在四川、湖北、江苏、河南、江西、湖南、安徽、云南、重庆等省市。近年我国原盐产量见表1。

受沿海地区各类园区和工业等项目建设发展的影响,北方海盐区的盐田面积逐年萎缩,海盐产能增幅和所占比例逐渐降低,产能进一步增加的潜力不大。而井矿盐资源丰富且分布广,技术成熟,投资门槛不高,因此近年井矿盐产能增幅较快,在全国盐总产量中的比例逐年提高。目前规划建设的制盐产能(主要是井矿盐)超过1000万t/a,盐业产能的增长可以满足下游行业的需求。

4.2存在问题

(1)产品结构比较单一。公路化雪、畜牧、水处理、洗浴用盐、高纯度工业盐等高附加值产品的开发,从数量、品种、质量等各方面还没有拓展和满足市场需求。尤其是液体盐的开发利用仍处于较低水平,折盐产量仅占井矿盐总产量的12%。卤水化工的深加工系列产品,如钾镁肥、阻燃剂、农药、医药中间体等还没有形成规模化和产业化。

(2)资源利用水平低。目前,制盐工业仍主要以单一的制盐业为主,资源利用率很低。海盐苦卤利用率不足20%,莱州湾地下卤水的掠夺性开采使盐、溴比例失调,这一地区出现水位下降、浓度降低、流量减少等资源枯竭的现象;湖盐区由于单一提取盐,导致镁害严重,使湖盐资源遭到污染;矿盐区的芒硝提取率不足10%。国外则基本做到零排放。

(3)产业布局不合理。50%以上的原盐运输半径超过200km。在美国,80%以上的运输半径在150km以内,管输液体盐比例较高。

4.3发展思路

近年盐业行业效益起伏较大,为避免产能严重过剩,国家发展改革委员会2006年发布《制盐工业结构调整指导意见》。

(1)优先考虑与两碱项目的配套建设。制盐生产能力由2005年的5500万t提高至2010年的6500万t,年增幅控制在5%以内。但实际预测该指标将被大大突破。

(2)稳定海盐生产,主要作为化工用盐,关键是要提高产品质量。有序发展井矿盐。井矿盐生产成本相对较高,但生产稳定,产品质量相对较好,在适度增加产能的前提下,增加低耗能的液体盐的供应量。

(3)按需发展湖盐。湖盐区地处西部,运输条件还有待改善;但资源丰富,成本低廉,也具有一定优势。

4.4消费结构

我国盐化工用盐占73%,食用盐占16%,其它用盐占11%。盐化工是我国制盐工业发展的决定因素。我国盐消费结构与发达国家相比,主要体现在盐化工耗盐比例过大;道路除雪等行业的消费比例过低(美国融雪耗盐达到1900万t);卤水直接消费比例过低(如美国达到51%),而我国液体盐消费比例只有10%左右,可见我国制盐工业的产品结构不尽合理。

我国以盐为原料的盐化工产业,主要是纯碱和氯碱两大行业(俗称“两碱”)。近年来,氯酸钠和金属钠也发展较快,但这两种下游产品的盐的消耗较低,不足总消费量的1%,对全行业的供需平衡影响较小。“两碱”的发展拉动了盐业的发展,我国已形成以纯碱和氯碱为龙头,下游产品开发并存的盐化工产业格局。

二、石灰石

1、石灰石的物化性质及规格成分

石灰石为氨碱法纯碱生产的第二大重要原料,其消耗量不亚于食盐。

(1)石灰石的物化性质:

石灰石颜色有灰白、茶色、褐色等,单纯从色泽不能判断其品质的好坏。典型的矿石时方解石、大理石,主要成份是碳酸钙,其结晶大部分为六方晶系。化学分子式为CaCO3。

碳酸钙的分子量 100.09

密度 2.711T/M3

分解温度 825℃

氨碱法制纯碱

“氨碱法制纯碱”教学中探究性教学的渗透 在鲁教版初中化学教材中,涉及到了氨碱法制纯碱这一反应原理,这是初中化学最复杂的一个化学反应,要让学生扎实地理解并记住这一反应,难度较大。教学中,我运用了探究性教学方式,在学生原有知识的基础上不断设疑、层层引导,取得了比较不错的教学效果。 依照教材,本知识点是第六单元第三节《海水“制碱”》中的一部分内容。这一节共由两部分内容组成,按照教材顺序,第一部分是氨碱法制纯碱,其中涉及到“多识一点”:侯氏制碱法;第二部分是纯碱的性质,其中涉及到“多识一点”:复分解反应的实质。在处理教材时,我将这节课分为2课时,而且在授课顺序上也做出了很大调整。第一课时完成了纯碱的性质并且总结了盐的化学性质,给出了复分解反应发生的条件。第二课时,主要讲授“氨碱法制纯碱”。其教学过程可分为四个板块: 第一板块:复习旧知识,导入复分解反应的实质。 首先请学生分析:下列四组溶液混合时,能否发生复分解反应,为什么? ① NaOH +HCl ;② Na 2CO 3+HCl ;③ NaCl+KNO 3;④ NaCl+AgNO 3 教师提出问题:为什么交换成分后有水、气体或沉淀生成就能发生复分解反应?为什么第三组中的两种物质之间不能发生复分解反应?能否从溶液中离子的构成这一角度思考这一问题?使学生在思考中,了解复分解反应的实质。 以第一组物质为例:反应前的溶质为NaOH 和HCl ,其离子的构成为:Na +、OH -、H +、Cl -;而反应后按照交换成分的规律,溶液中含有NaCl 和H 2O ,其离子的构成变为Na +和Cl -。这时学生不禁会产生疑问:溶液中的H +和OH -到哪里去了?引导学生思考这一过程:当氢氧化钠溶液与稀盐酸混合时,溶液中的氢离子与氢氧根离子结合成水分子,而钠离子和氯离子仍然存在于溶液中,形成氯化钠溶液,这一过程使溶液中离子的构成发生了变化,因此我们说氢氧化钠与盐酸反应生成了新物质——氯化钠和水。这一反应的实质就是氢离子与氢氧根离子结合成水分子,而使溶液的组成发生了变化,因此我们可以这样说,氢离子与氢氧根离子不能共存。 以第三组物质为例:反应前的溶质为NaCl 和KNO 3,其离子的构成为:Na +、Cl -、K +、NO 3-;而反应后按照交换成分的规律,溶液中含有NaNO 3和KCl ,其离子的构成还是Na +、Cl -、K +、NO 3-。由此看来,溶液在混合前后其组成没有发生变化,因此说NaCl 和KNO 3 不 从微观角度来看: 反应前后,溶液的组成改变

纯碱生产工艺简介

纯碱生产工艺简介 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】

纯碱生产工艺简介纯碱生产工艺主要分天然碱法和合成碱法,而合成碱法又分氨碱法和联碱法。 1.天然碱 目前全世界发现天然碱矿的仅有美国、中国、土耳其、肯尼亚等少数国家,其中以美国的绿河天然碱矿最有名。绿河地区的天然碱矿床,有42个含倍半碳酸钠的矿层。已知矿层厚度在1.2m以上(最厚达11m),含矿面积在670km2(最大达2007km2)的有25层,位于地表以下198~914m,,计算倍半碳酸钠储量为613亿t,即使全世界所有碱厂全部停产,美国天然碱也可供世界1300年纯碱用量。绿河地区各公司主要采用机械化开采。地面加工装置,主要采用一水碱流程生产重质纯碱。美国各天然碱厂目前的市场运作方法是:国内,各厂进行有序竞争;国外出口,各厂联合,成立一个专营出口的组织“ANSAC”(美国天然碱公司),美国天然碱不但质量好,而且生产成本仅为60美元/吨左右,远低于我国合成纯碱成本90美元/吨-100美元/吨左右,因此它具有很强的竞争力。 而位于河南省桐柏县的天然碱矿,总储量达1.5亿吨,远景储量3亿~5亿吨,占全国天然碱储量的80%,位居亚洲第一、世界第二位。内蒙古伊化集团在桐柏建立了以天然碱为主的化工园区,其优质的低盐重质纯碱设计年产量达100万吨。 天然碱生产工艺主要有三种: a. 倍半碱流程

矿石开采-溶解-澄清除去杂质-循环母液-三效真空结晶-240度煅烧 b. 卤水碳化流程 天然卤水-碳化塔碳化为重碱-干燥-煅烧为粗碱-用硝酸钠在155度漂白-煅烧,煅烧用二氧化碳由自备电厂提供 c. 一水碱流程 矿石开采-破碎到7厘米以下-200度停留30分钟-粗碱-溶解、澄清-三效真空结晶-240度煅烧 天然碱法的主要优点是: a.成本低,每吨约60美元左右,而合成碱为90-100美元,完全可 以抵消运输成本。 b.质量方面盐分非常低,往往小于%,产品粒度也非常好。 缺点是因为倍半碱矿容易和芒硝矿共生,产品中硫酸根含量比氨碱法要高,但现在用户对硫酸根的要求基本不高,所以这个缺点影响不大。 2.氨碱法(索尔维法) 我公司使用的就是氨碱法,中国的大碱厂中,潍坊、唐山、连云港,大化和天碱的一部分,青海,吉兰泰都是采用氨碱法。 a.氨碱法主要优点是产品质量好,可以生产低盐碱,硫酸盐的含量 也非常低。缺点是:a.有石灰和蒸馏工序,原材料消耗高,原盐 的利用率低,而氨碱法只能达到73-76%(就是转化率),氯的利 用率为0,总利用率只有28%。产品成本高。

氨碱法纯碱生产的主要原料概述讲课教案

氨碱法纯碱生产的主要原料概述

氨碱法纯碱生产的主要原料概述 一、原盐(食盐) 1、原盐的物化性质及成份规格: 原盐是氨碱法纯碱生产的主要原料。原盐的主要成份为氯化钠,化学分子式为NaCL,纯氯化钠为无色等轴晶体,但是由于原盐是由许多晶体机和而成,晶体之间的缝隙中往往含有卤水或者空气,因而变成白色而且不透明体,同时又因含有泥沙等杂质,使原盐常呈现灰褐色,氯化钠晶体通常是正六面体。 (1)食盐的物化性质: 氯化钠的分子量 58.45 熔点 800℃ 沸点 1440℃ 20℃时比热 0.867(J/g℃) 25℃时密度 2.161t/m3 原盐中因为含有氯化镁等杂质,容易吸收空气中的水分而潮解。氯化钠易溶于水,其溶解热为——4.9KJ/mol,溶解过程为吸热反应,当制成饱和盐水时,可使溶液温度降低6℃多。氯化钠的溶解度随温度升高没有明显的变化,这一性质与绝大多数易溶物质溶解度随着温度升高而增加的性质不同,所以其水溶液(卤水)在冷冻工业中被用作载冷体。 (2)食盐的质量标准: 作为制碱工业的原料,要求原盐中的主要成份NaCL含量尽可能高,而泥沙及其他杂质,特别是钙、镁杂质越低越好。因为食盐中的氯化镁、硫酸镁、硫酸钙等杂质,在盐水精制、吸氨、碳化过程中,会生成炭酸镁、碳酸钙及其他

复盐等,使塔器与管道堵塞,这些杂质如不能在碳化以前清除掉,就会较多地混入纯碱中,使产品的品位降低,因此用于氨碱法的食盐一般需要符合以下标准: NaCL% ≥ 90%;水分% ≤ 4.2%;Mg2+% ≤0.8%;SO 4 2-%≤ 0.8%。 2、原盐的需要用量 氨碱法纯碱生产的全过程,可以归结为一个综合的化学反应方程式。即 CaCO 3+2NaCL= CaCL 2 +Na 2 CO 3 2×58.45 106 X 1000kg 按照上述反应方程式,可以计算出生产1t纯碱理论上所需要的氯化钠量 X=58.45×2×1000/106=1103kg 所求出的X 是指生产每吨纯碱(含Na 2CO 3 100%) 所需要的纯的氯化钠(折 NaCL100%) 的量。实际生产中,由于食盐中只有90%左右的氯化钠,而且又只能有70-75%的NaCL可以转化为Na2CO3, Na+离子至少损失27%以上,加之过程中跑、冒、滴、漏等各项损失,实际耗用食盐的量远远超过上述理论用量,这样使每生产1吨工业纯碱所需耗用的原盐实物量高达1.6—1.7t之多。氨碱法制碱的食盐消耗量是很大的,纯碱工业从来就是用盐大户,因此必须保证有大量、廉价的原盐供应,才能维持生产并在经济上获益。就其纯度而言,矿盐多数要比海盐为高,并可以采用注入高压水压裂地下化盐方法进行开采,得到接近饱和的卤水,节省设备和人力,降低成本。十分适用于由湿法精制盐水的氨碱法生产,不过要铺设卤水输送管道或久盐矿附近建厂均存在其他制约因素,而我国又以盛产海盐为主,尽管其质量不如矿盐,也仍然是氨碱厂原料的天然宝库,所以我国大多数碱厂是以海盐为原料,临海发展纯碱生产。

纯碱生产工艺简介

纯碱生产工艺简介 纯碱生产工艺主要分天然碱法和合成碱法,而合成碱法又分氨碱法和联碱法。 1.天然碱 目前全世界发现天然碱矿的仅有美国、中国、土耳其、肯尼亚等少数国家,其中以美国的绿河天然碱矿最有名。绿河地区的天然碱矿床,有42个含倍半碳酸钠的矿层。已知矿层厚度在1.2m以上(最厚达11m),含矿面积在670km2(最大达2007km2)的有25层,位于地表以下198~914m,,计算倍半碳酸钠(Na2CO3.NaHCO3.2H2O)储量为613亿t,即使全世界所有碱厂全部停产,美国天然碱也可供世界1300年纯碱用量。绿河地区各公司主要采用机械化开采。地面加工装置,主要采用一水碱流程生产重质纯碱。美国各天然碱厂目前的市场运作方法是:国内,各厂进行有序竞争;国外出口,各厂联合,成立一个专营出口的组织“ANSAC”(美国天然碱公司),美国天然碱不但质量好,而且生产成本仅为60美元/吨左右,远低于我国合成纯碱成本90美元/吨-100美元/吨左右,因此它具有很强的竞争力。 而位于河南省桐柏县的天然碱矿,总储量达1.5亿吨,远景储量3亿~5亿吨,占全国天然碱储量的80%,位居亚洲第一、世界第二位。内蒙古伊化集团在桐柏建立了以天然碱为主的化工园区,其优质的低盐重质纯碱设计年产量达100万吨。 天然碱生产工艺主要有三种:

a. 倍半碱流程 矿石开采-溶解-澄清除去杂质-循环母液-三效真空结晶-240度煅烧 b. 卤水碳化流程 天然卤水-碳化塔碳化为重碱-干燥-煅烧为粗碱-用硝酸钠在155度漂白-煅烧,煅烧用二氧化碳由自备电厂提供 c. 一水碱流程 矿石开采-破碎到7厘米以下-200度停留30分钟-粗碱-溶解、澄清-三效真空结晶-240度煅烧 天然碱法的主要优点是: a.成本低,每吨约60美元左右,而合成碱为90-100美元,完 全可以抵消运输成本。 b.质量方面盐分非常低,往往小于0.10%,产品粒度也非常好。 缺点是因为倍半碱矿容易和芒硝矿共生,产品中硫酸根含量比氨碱法要高,但现在用户对硫酸根的要求基本不高,所以这个缺点影响不大。 2.氨碱法(索尔维法) 我公司使用的就是氨碱法,中国的大碱厂中,潍坊、唐山、连云港,大化和天碱的一部分,青海,吉兰泰都是采用氨碱法。 a.氨碱法主要优点是产品质量好,可以生产低盐碱,硫酸盐的 含量也非常低。缺点是:a.有石灰和蒸馏工序,原材料消耗 高,原盐的利用率低,而氨碱法只能达到73-76%(就是转化

纯碱生产工艺简介审批稿

纯碱生产工艺简介 YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】

纯碱生产工艺简介 纯碱生产工艺主要分天然碱法和合成碱法,而合成碱法又分氨碱法和联碱法。 1.天然碱 目前全世界发现天然碱矿的仅有美国、中国、土耳其、肯尼亚等少数国家,其中以美国的绿河天然碱矿最有名。绿河地区的天然碱矿床,有42个含倍半碳酸钠的矿层。已知矿层厚度在1.2m以上(最厚达11m),含矿面积在670km2(最大达2007km2)的有25层,位于地表以下198~914m,,计算倍半碳酸钠储量为613亿t,即使全世界所有碱厂全部停产,美国天然碱也可供世界1300年纯碱用量。绿河地区各公司主要采用机械化开采。地面加工装置,主要采用一水碱流程生产重质纯碱。美国各天然碱厂目前的市场运作方法是:国内,各厂进行有序竞争;国外出口,各厂联合,成立一个专营出口的组织“ANSAC”(美国天然碱公司),美国天然碱不但质量好,而且生产成本仅为60美元/吨左右,远低于我国合成纯碱成本90美元/吨-100美元/吨左右,因此它具有很强的竞争力。 而位于河南省桐柏县的天然碱矿,总储量达1.5亿吨,远景储量3亿~5亿吨,占全国天然碱储量的80%,位居亚洲第一、世界第二位。内蒙古伊化集团在桐柏建立了以天然碱为主的化工园区,其优质的低盐重质纯碱设计年产量达100万吨。 天然碱生产工艺主要有三种:

a. 倍半碱流程 矿石开采-溶解-澄清除去杂质-循环母液-三效真空结晶-240度煅烧 b. 卤水碳化流程 天然卤水-碳化塔碳化为重碱-干燥-煅烧为粗碱-用硝酸钠在155度漂白-煅烧,煅烧用二氧化碳由自备电厂提供 c. 一水碱流程 矿石开采-破碎到7厘米以下-200度停留30分钟-粗碱-溶解、澄清-三效真空结晶-240度煅烧 天然碱法的主要优点是: a.成本低,每吨约60美元左右,而合成碱为90-100美元,完 全可以抵消运输成本。 b.质量方面盐分非常低,往往小于%,产品粒度也非常好。 缺点是因为倍半碱矿容易和芒硝矿共生,产品中硫酸根含量比氨碱法要高,但现在用户对硫酸根的要求基本不高,所以这个缺点影响不大。 2.氨碱法(索尔维法) 我公司使用的就是氨碱法,中国的大碱厂中,潍坊、唐山、连云港,大化和天碱的一部分,青海,吉兰泰都是采用氨碱法。 a.氨碱法主要优点是产品质量好,可以生产低盐碱,硫酸盐的 含量也非常低。缺点是:a.有石灰和蒸馏工序,原材料消耗 高,原盐的利用率低,而氨碱法只能达到73-76%(就是转

初中化学_海水制碱第一课时氨碱法制纯碱教学设计学情分析教材分析课后反思

海水制碱第一课时教学设计 学习目标: 1.能说出工业制纯碱的原料,进一步树立元素守恒观。 2.认识氨碱法制纯碱的反应原理,能说出碳酸钠的主要用途。 3.了解侯德榜的事迹,激发爱国热情。 学习过程: 【情境引入】 1、展示一袋食用碱 问题:这袋食用碱是老师在厨房中找到的,你们家里有没有? 师:那你知道它的成分和用途吗? 师:纯碱不只在生活中用途多,也是衡量一个国家化学工业发展水平的重要指标。图片展示:纯碱的工业用途 师:纯碱在工业上广泛应用于石油精炼,造纸,冶金,纺织印染,生产人造纤维、玻璃、洗涤剂等等,(随着图片的展示教师逐一说出纯碱的用途。)一个国家生产和使用纯碱的量,在一定的程度上反映了这个国家的工业水平。 过渡:这么重要物质,我们如何获得呢?有没有同学知道? (引导学生联系前面学过冬天捞碱,夏天晒盐,猜测纯碱可以从碱湖中捞) 师:非常好,自然界中有一定量的纯碱。正如这位同学所说的,18世纪以前,纯碱都是取自于植物和碱湖碱矿。展示相关图。这是利用什么方法来来获取物质?(物理方法。) 师过渡:但是天然碱的含量远远不能满足工业生产的需要。怎么办呢?(可以想办法通过化学变化来制取) 师:太棒了,化学变化可以为我们制备所需的物质,那我们在工业上如何通过化学变化来制取纯碱的呢?相信通过今天的学习,你一定能找到答案,请阅读本节课的学习目标。(展示目标,学生读目标,教师板书课题,在碱旁标注明化学式) 【板书课题】第三节海水“制碱” 投影:本节课的学习目标。 【探究新知】 氨碱法制纯碱 (一)探究原料

(工业制纯碱需要哪些原料呢?) 从元素守恒的角度,我们要用化学方法制取纯碱,应该选用含哪些元素的物质呢?(钠、碳、氧) 师:你会选择哪种含钠元素的物质?理由是什么? (氯化钠,因为海水晒盐可以得到大量的氯化钠,价格便宜,来源广簹。) 师:碳、氧元素可由哪种物质提供? (二氧化碳) 师:工业上怎么制二氧化碳的?(高温锻烧石灰石) 很好,工业上,我们可以以食盐,二氧化碳为原料,以氨为媒介采用氨碱法生产纯碱。(二)了解流程和原理(观看微视频) 师:利用这些原料如何制得纯碱呢,一起看一段微视频,了解工业制纯碱的流程和原理。请先阅读学案上的问题,看视频时要边看边记边思考。请看大屏幕。 播放微视频:海水制纯碱探秘 视频看完了,请根据视频内容完成学案上的问题。 学生自主完成,小组内订正,师巡视。交流展示,师点拨。 1.将导学案上的流程图补充完整并根据提示写出反应原理。 提示:氨气、水、二氧化碳、食盐反应生成碳酸氢钠和氯化铵; 碳酸氢钠受热分解为碳酸钠、水、二氧化碳。 2.根据视频内容和课本71页最后一自然段,试着归纳碳酸氢钠有哪些性质和用途。 3.生产中要先向饱和的食盐水中通入氨气,制成饱和的氨盐水后,再通入二氧化碳。可以增加对二氧化碳的吸收,这是为什么呢?(提示:氨气溶于水形成氨水,可从食盐水和氨盐水的组成上分析) (食盐水由氯化钠和水组成,氨盐水由氯化钠、水和氨水组成,可能是氨水促进了对二氧化碳的吸收) 师:氨水为什么能促进对二氧化碳的吸收呢? 师:氨水是哪类物质呢? 师:现在有没有同学知道为什么氨水能促进对二氧化碳的吸收了?

课题3 纯碱的生产

课题3 纯碱的生产 [目标导航] 1.了解纯碱的生产及发展过程。2.了解天然碱的生产与化工生产之间的联系及生产纯碱技术的发展过程。 3.掌握路布兰法—索尔维法—联合制碱法(侯氏制碱)。 一、氨碱法生产纯碱 1.纯碱的存在和用途 (1)存在 一些生长于盐碱地和海岸附近的植物中含有碳酸钠,可以从植物的灰烬中提取。大量的碳酸钠主要来自一些地表碱湖。 (2)用途 碳酸钠,俗名纯碱,是一种重要的化学基本工业产品。很多工业都要用到碳酸钠,如玻璃、制皂、造纸、纺织和漂染等。碳酸钠作为原料还可以用于生产其他含钠的化合物;碳酸钠也被大量地应用于生活中。 2.路布兰制碱 原料:硫酸、食盐、石灰石、木炭; 缺点:原料利用不充分、成本较高、设备腐蚀严重等。 3.氨碱法生产纯碱 (1)原料:食盐、氨(来自炼焦副产品)和二氧化碳(来自碳酸钙)。 (2)主要反应原理(写方程式): ①将CO 2通入含氨的饱和食盐水中:NH 3+CO 2+H 2O===NH 4HCO 3,NaCl +NH 4HCO 3===NaHCO 3↓+NH 4Cl 。 ②碳酸钠的获取:2NaHCO 3=====△ Na 2CO 3+CO 2↑+H 2O ↑。 [议一议] 1.索尔维法生产纯碱的过程,经过了哪几个阶段,简述氨碱法的优缺点。 答案 索尔维法制碱的主要过程可分为以下几个阶段: (1)盐水的精制:在配制的饱和食盐水中,加入熟石灰和纯碱,以除去食盐水中的Mg 2+ 和Ca 2 + 。 (2)盐水氨化:在精制盐水中,通入氨气制成氨盐水。 (3)氨盐水碳酸化:使氨盐水吸收二氧化碳,生成碳酸氢钠和氯化铵。

NaCl +NH 3+CO 2+H 2O===NaHCO 3↓+NH 4Cl (4)碳酸氢钠的转化:滤出碳酸氢钠后煅烧得到纯碱,同时回收二氧化碳再利用。 2NaHCO 3=====△ Na 2CO 3+CO 2↑+H 2O ↑ (5)氨的循环:将氯化铵加石灰乳分解,回收氨循环利用。 2NH 4Cl +Ca(OH)2=====△ 2NH 3↑+CaCl 2+2H 2O 氨碱法生产纯碱的优缺点: (1)优点:氨碱法生产纯碱具有原料(食盐和石灰石)价廉易得、产品纯度高、氨和部分二氧化碳可循环使用、制造步骤简单、生产过程连续且规模大等。 (2)缺点:大量CaCl 2用途不大,NaCl 利用率只有70%,约30%的NaCl 留在母液中。 2.根据氨碱法的原理,首先配制氨化饱和食盐水,即向饱和食盐水中加入氨水(体积比1∶1)并充分搅拌;再将二氧化碳通入氨化饱和食盐水中,控制一定的温度,直至有碳酸氢钠析出。 请思考回答下列问题 (1)在析出NaHCO 3的过程中涉及哪些化学平衡? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (2)向饱和食盐水中加入氨水和通入二氧化碳的先后顺序是先加氨水后通二氧化碳。是否可以先通二氧化碳后加氨水?为什么?_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)NH 3+H 2O NH 3·H 2O NH +4+OH - ,CO 2+H 2O H 2CO 3H ++HCO - 3, H + 与OH - 中和生成水,使上述两个平衡向右移动,NH + 4,HCO - 3浓度增大,HCO - 3和Na + 浓度的乘积超过NaHCO 3的溶度积,析出NaHCO 3晶体,Na + (aq)+HCO - 3(aq) NaHCO 3(s) (2)不可以。在常温下,氨在饱和食盐水中的溶解度很大,二氧化碳在饱和食盐水中的溶解度较小。若先通二氧化碳后加氨水,溶液里只能产生很小浓度的HCO - 3,不利于生成NaHCO 3沉淀 二、联合制碱法 联合制碱法,即将氨碱法与合成氨联合生产的改进工艺。 1.原料 原料为食盐、氨气和CO 2,其中氨气和CO 2来自于合成氨。 2.反应原理 联合制碱法的主要反应化学方程式是NaCl +NH 3+CO 2+H 2O===NaHCO 3↓+NH 4Cl ,2NaHCO 3=====△ Na 2CO 3+CO 2↑+H 2O ↑。 [议一议] 简述联合制碱法的过程,获取副产品NH 4Cl 晶体的方法是什么?主要优点有哪些? 答案 (1)盐水精制:加入熟石灰和纯碱除去Ca 2+ 、Mg 2+ 。

纯碱工艺设备完整版

纯碱工艺设备 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

纯碱 纯碱,学名碳酸钠,俗名苏打、石碱、洗涤碱,化学式NaCO,属于盐类,含十个结 晶水的碳酸钠为无色晶体,结晶水不稳定,易风化,变成白色粉末Na 2CO 3 ,为强电解质, 具有盐的通性和热稳定性,易溶于水,其水溶液呈碱性。是一种重要的化工原料,很多工业都要用到纯碱。 关于纯碱的一些常识: 碳酸钠的用途:发酵粉、洗碗、制肥皂、制药、制松花蛋、纺织、玻璃、造纸、漂染,还可以用于其他含钠化合物的制备。

碱生产方法自路布兰法至今二百多年 来,已经有很多变革和进步。因原料的不同 而产生不同的新方法,例如原盐、天然碱、 钾石盐、芒硝等作原料,生产方法自然各不 相同。原料相同,因路线不同而变迁的有氨 碱法、联合制碱法(候氏制碱法)。新旭法 等,都是以食盐为原料,而工艺路线不同。 在天然碱加工方面也有不同的原料和工艺路 线,如倍半碳酸钠法和一水碳酸钠法、天然 碱卤水的碳酸化法生产纯碱等。 本课程重点讲联合制碱法,又名候氏制碱法(联合制碱这一专用名称,国际上尽管各不相同,其实质上是一样的)。所谓联合,就是将氨减法与合成氨工艺进行联合的改进 工艺,在合成氨生产中有CO生成,我们是将其转化为CO 2 ,在进行排放等处理,但是排空 的CO 2 使原料利用不尽合理,而且对空气也有一定的污染,在联合制碱法中我们综合利用 了合成氨的原料CO 2和NH 3 ,用来生产纯碱,既充分利用了合成氨的原料,也减少环境污 染。

一、联合制碱法的原理总反应方程式: NaCl + CO 2+NH 3 +H 2 O=NaHCO 3 ↓+NH 4 Cl(可作氮肥) 2NaHCO 3=加热=Na2CO 3 +H 2 O+CO 2↑ (CO 2 循环使用) (在反应中NaHCO 3 沉淀,所以这里有沉淀符号,这也正是这个方法的便捷之处) 即:①NaCl(饱和溶液)+NH 3(先加)+H 2 O(溶液中)+CO 2 (后加)=NH 4 Cl+NaHCO 3 ↓ (NaHCO 3 能溶于水,但是侯氏制碱法向饱和氯化钠溶液中通入氨气,由于氯化钠溶液饱和,生成的碳酸氢钠溶解度小于氯化钠,所以碳酸氢钠以沉淀析出) 先添加NH 3而不是CO 2 :CO 2 在NaCl中的溶解度很小,先通入NH 3 使食盐水显碱性,能 够吸收大量CO 2气体,产生高浓度的HCO 3 -,才能析出NaHCO 3 晶体。) ②2NaHCO 3(加热)=Na 2 CO 3 +H 2 O+CO 2 ↑ 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 %; NH 4 Cl 可做 氮肥;可与合成氨厂联合,使合成氨的原料气 CO 转化成 CO 2,革除了 CaCO 3 制 CO 2 这一 工序,减少可能造成的环境污染。 注:纯碱就是碳酸钠(Na 2CO 3 )

纯碱工学-小苏打生产

小苏打生产 第一节小苏打生产原理 一、相平衡 工业上通常用碳酸钠溶液碳酸化制造小苏打,也称为重碳酸化,化学反应式如下所示: Na2CO3(aq)+CO2(g)+H2O(l)=2NaHCO3(s)+59.789kJ/mol 这个反应并不能完全进行,反应程度取决于Na2CO3、NaHCO3的相互平衡条件,碳酸钠、碳酸氢钠-H2O系统相图的研究,提供了上述碳酸化过程制定工艺条件的依据。 由系统相图可以看出,ABCD区域为碳酸氢钠结晶区,AB线以上为倍半碳酸钠Na2CO3·NaHCO3·2H2O结晶区,AC线左侧为水的结冰区和十水碱Na2CO3·10H2O结晶区,左上侧为七水碱结晶区,右上侧还存在Na2CO3·3NaHCO3结晶区。 表中数据表明,进塔碱液Na2CO3浓度应控制在77~81tt以下。

二、反应动力学 碳酸钠溶液吸收二氧化碳生产碳酸氢钠的反应,取决于温度、溶液浓度、气体分压和反应平衡常数。碳酸氢钠的结晶速度常数与温度有关,因此控制温度是控制结晶速度的重要因素之一;同时尽可能提高气体CO2浓度,这是制取大粒结晶的重要因素。

第二节小苏打生产工艺流程和工艺条件小苏打的生产工艺流程可分为两部分:①碳酸钠溶液制备;②碳酸化及其他工序。 碳酸钠溶液的制备: 生产小苏打的碳酸钠溶液通常可以用轻质纯碱溶解、天然碱溶解、重碱湿分解以及炉气碱粉回收四种方法。对于大中型纯碱厂附设小苏打车间,采取重碱湿分解和回收炉气碱粉两种方法作为小苏打生产原料来源,具有重大经济意义。 轻质纯碱为原料:将轻质纯碱或次品碱、扫地碱等回收至纯碱加入化碱槽,加入小苏打滤液和补充冷凝液,进行溶解,在搅拌下以间接蒸汽加热。为出去铁分等杂志,通常加入硫化钠,保持温度80~85℃,制备成含碱度100~105tt,Na2CO370~80tt,含硫化钠0.004~0.010tt的碱液备用。 碳酸化及其他工序: 首先,在碳酸化前先进入澄清桶进行澄清,出去不溶性杂质,沉淀物定期从锥底排放;澄清液送过滤器除去更细微的杂质颗粒。过滤器一般采用刚玉管或纹石管过滤器,也可以采用烧结管过滤器。 过滤后碱液用泵送入碳酸化塔上部,由上而下与底部通入的CO2气体逆流接触,进行碳酸化反应,生成碳酸氢钠结晶。 碱液吸收CO2进行反应生成碳酸氢钠放出热量使溶液自身升温,在塔高2/3出(旧式塔不冷却),以利于加速CO2吸收和促进结晶成长,NaHCO3晶浆从塔底取出。

氨碱法纯碱生产地主要原料概述

氨碱法纯碱生产的主要原料概述 一、原盐(食盐) 1、原盐的物化性质及成份规格: 原盐是氨碱法纯碱生产的主要原料。原盐的主要成份为氯化钠,化学分子式为NaCL,纯氯化钠为无色等轴晶体,但是由于原盐是由许多晶体机和而成,晶体之间的缝隙中往往含有卤水或者空气,因而变成白色而且不透明体,同时又因含有泥沙等杂质,使原盐常呈现灰褐色,氯化钠晶体通常是正六面体。 (1)食盐的物化性质: 氯化钠的分子量 58.45 熔点 800℃ 沸点 1440℃ 20℃时比热 0.867(J/g℃) 25℃时密度 2.161t/m3 原盐中因为含有氯化镁等杂质,容易吸收空气中的水分而潮解。氯化钠易溶于水,其溶解热为——4.9KJ/mol,溶解过程为吸热反应,当制成饱和盐水时,可使溶液温度降低6℃多。氯化钠的溶解度随温度升高没有明显的变化,这一性质与绝大多数易溶物质溶解度随着温度升高而增加的性质不同,所以其水溶液(卤水)在冷冻工业中被用作载冷体。 (2)食盐的质量标准: 作为制碱工业的原料,要求原盐中的主要成份NaCL含量尽可能高,而泥沙及其他杂质,特别是钙、镁杂质越低越好。因为食盐中的氯化镁、硫酸镁、硫酸钙等杂质,在盐水精制、吸氨、碳化过程中,会生成炭酸镁、碳酸钙及其他复盐等,使塔器与管道堵塞,这些杂质如不能在碳化以前清除掉,就会较多地混入纯碱中,使产品的品位降低,因此用于氨碱法的食盐一般需要符合以下标准: NaCL% ≥ 90%;水分% ≤ 4.2%;Mg2+% ≤0.8%;SO42-%≤ 0.8%。 2、原盐的需要用量 氨碱法纯碱生产的全过程,可以归结为一个综合的化学反应方程式。即 CaCO3+2NaCL= CaCL2 +Na2CO3 2×58.45 106 X 1000kg 按照上述反应方程式,可以计算出生产1t纯碱理论上所需要的氯化钠量

氨碱法制取纯碱与侯氏制碱法

氨碱法制取纯碱与侯氏制碱法 2008-10-13 15:17 索尔维制碱法与侯氏制碱法(也叫做氨碱法与联碱法) 郭永斌发表于 2006-8-10 19:15:28 无水碳酸钠,俗名纯碱、苏打。它是玻璃、造纸、肥皂、洗涤剂、纺织、制革等工业的重要原料,还常用作硬水的软化剂,也用于制造钠的化合物。它的工业制法主要有氨碱法和联合制碱法两种。 一、氨碱法(又称索尔维法) 它是比利时工程师苏尔维(1838~1922)于1892年发明的纯碱制法。他以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱。先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水,再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。其化学反应原理是:NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl 将经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体,再加热煅烧制得纯碱产品。2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑放出的二氧化碳气体可回收循环使用。含有氯化铵的滤液与石灰乳[Ca(OH)2]混合加热,所放出的氨气可回收循环使用。CaO+H2O= Ca(OH)2,2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O 氨碱法的优点是:原料(食盐和石灰石)便宜;产品纯碱的纯度高;副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用;制造步骤简单,适合于大规模生产。但氨碱法也有许多缺点:首先是两种原料的成分里都只利用了一半——食盐成分里的钠离子(Na+)和石灰石成分里的碳酸根离子(CO32-)结合成了碳酸钠,可是食盐的另一成分氯离子(Cl-)和石灰石的另一成分钙离子(Ca2+)却结合成了没有多大用途的氯化钙(CaCl2),因此如何处理氯化钙成为一个很大的负担。氨碱法的最大缺点还在于原料食盐的利用率只有72%~74%,其余的食盐都随着氯化钙溶液作为废液被抛弃了,这是一个很大的损失。 二、联合制碱法(又称侯氏制碱法) 它是我国化学工程专家侯德榜(1890~1974)于1943年创立的。是将氨碱法和合成氨法两种工艺联合起来,同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。原料是食盐、氨和二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。其化学反应原理是:C+H2O=CO+H2 CO+H2O=CO2+H2 联合制碱法包括两个过程:第一个过程与氨碱法相同,将氨通入饱和食盐水而成氨盐水,再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀,经过滤、洗涤得NaHCO3微小晶体,再煅烧制得纯碱产品,其滤液是含有氯化铵和氯化钠的溶液。第二个过程是从含有氯化铵和氯化钠的滤液中结晶沉淀出氯化铵晶体。由于氯化铵在常温下的溶解度比氯化钠要大,低温时的溶解度则比氯化钠小,而且氯化铵在氯化钠的浓溶液里的溶解度要比在水里的溶解度小得多。所以在低温条件下,向滤液中加

纯碱的生产工艺

纯碱的生产工艺 系部:轻化系 专业班级:普高06应用化工(2)班姓名:油卫华 指导老师:祁新萍 时间:2008年12月29日新疆轻工职业技术学院

目录 摘要 (1) 关键词 (2) 前言 (1) 1、纯碱的发展 (2) 2、纯碱的用途 (2) 3、碳酸钠的流程 (3) 4、盐水精制 (6) 5、国内外纯碱生产技术水平和污染控制情况分 (10) 小结 (12) 参考文献 (13) 致谢 (14)

摘要:近年来,中国纯碱工业迅速发展,原有氯碱企业纷纷扩大了生产能力,一些新的企业也相继投产,产能快速提升,纯碱工业呈现出加速向规模化,高技术含量方面发展的态势。本文主要介绍了纯碱工艺流程。 关键词:碳酸钠 前言 纯碱即碳酸钠(Na 2CO 3 ),是重要的基本工业原料,被称为“化工之母”,其产 量和消费量通常被作为衡量一个国家工业发展水平的标志之一。山东海化股份有限公司纯碱厂是目前国内最大的纯碱生产企业,生产岗位全部实现了DCS控制。由于纯碱生产过程工艺流程长,连续性强,而且处理的物料为气、液、固三相物质,部分装置如碳化塔、石灰窑等具有较强的变量关联和耦合特性,常规的单变量控制难以有效地解决这类复杂工业过程控制问题。 我厂于2004年6月通过招标,在国内外众多供应商中选择“浙大中控”的APC-Adcon先进控制产品,双方共同合作在国内纯碱装置上实施了第一个先进控制项目,经过近1年的努力,项目组结合纯碱生产装置的生产工艺特点和实际的工艺操作经验,开发了纯碱装置先进控制系统,提高了装置操作平稳性和控制性能,降低了能耗,减少了操作人员的劳动强度。先进控制技术极大地提升了纯碱生产过程控制效果,引起了纯碱行业和社会各界的广泛关注。

第二章--氨碱法纯碱生产工艺概述资料

第二章氨碱法纯碱生产工艺概述 第一节氨碱法基本生产原理及总流程简述 一、氨碱法生产纯碱的特点及总流程 氨碱法生产纯碱的技术成熟,设备基本定型,原料易得,价格低廉,过程中的NH3循环使用,损失较少。能大规模连续化生产,机械化自动化程度高,产品的质量好,纯度高。 该法的突出缺点是:原料利用率低,主要是指NaCl的利用率低,废渣排放量大。严重污染环境,厂址选择有很大局限性,石灰制备和氨回收系统设备庞大,能耗较高,流程较长。 针对上述不足和合成氨厂副产CO2的特点,提出了氨碱两大生产系统组成同一条连续的生产线,用NaCl,NH3和CO2同时生产出纯碱和氯化铵两种产品——即联碱法。 氨碱法生产纯碱的总流程见图5-19。 二、氨碱法制纯碱的生产工艺流程 1、氨碱法生产纯碱的流程示意如图5-1所示。其过程大致如下:

2、氨碱法纯碱生产工艺流程框图: 3、氨碱法纯碱生产工序的基本划分: (1)石灰工序:CO 2和石灰乳的制备,石灰石经煅烧制得石灰和CO 2,石灰经消化得石灰乳; (2)盐水工序:盐水的制备和精制; (3)蒸吸工序: 盐水氨化制氨盐水及母液中氨的蒸发与回收; 原盐 石灰石 无烟煤 CO 2 NH 3 废液 重质纯碱 轻质纯碱 盐水精制 盐水吸氨 氨盐水碳化 石灰煅烧 石灰乳制备 母液蒸馏 重碱过滤 重碱煅烧 水合

(4)碳滤工序: 氨盐水碳化制得重碱及其重碱过滤和洗涤; (5)煅烧工序:重碱煅烧得纯碱成品及CO2;和重质纯碱的生产; (6)CO2压缩工序:窑气CO2、炉气CO2的压缩工碳酸化制碱。 三、氨碱法纯碱生产原理及工艺流程叙述 氨碱法生产纯碱的原料是食盐和石灰石,燃料为焦炭(煤)。氨作为催化剂在系统中循环使用。原料盐(海盐、岩盐、天然盐水)经精制吸氨、碳化、结晶、过滤,再煅烧即为成品。母液经石灰乳中和后,氨蒸发并回收使用,氯化钙则排放。其化学反应为: 氨碱法具有原料来源丰富和方便,生产过程均在气液相间进行,可以大规模连续化生产及产品质量好、成本低等优点。但排出的氯化钙(CaCl2)废渣没有应用出路,造成大量堆积。因此,该生产方法在厂址选择方面相对较为苛求,否则引起公害。另外盐的总利用率低(<30%),工艺流程较长且复杂。 (1)、氨碱法纯碱生产的基本原理及总流程叙述:氨碱法是当今世界大规模制造纯碱的工业方法之一。是以食盐、石灰石为主要原料,以氨作为中间辅助材料制取纯碱。总的化学反应方程式为:CaCO3+2NaCL=Na2CO3+CaCL2 这个化学反应实际上是不能直接进行的,它只是一系列中间反应的总和。这个反应的实际过程是由右向左进行的,因此要实现由左至右的反应,就必须通过复杂的中间途径,还必须导入氨,在系统中不断循环再用,这就使得氨碱法制碱成为一种很复杂的化学反应过程,其全过程需范围若干个步骤,各主要步骤及其主要化学反应如下: 1、石灰石煅烧以制取CO2及生石灰 CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)—178.27KJ/mol 燃料中的碳在空气流中燃烧生成CO2并放热 C(s)+O2=CO2(g)+395.4KJ/mol 氧化钙(生石灰)消化制成熟石灰 CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s)+65.65KJ/mol 2、饱和盐水吸氨、碳酸化制成NaHCO3,叫做重碳酸钠(碳酸氢钠),或简称重碱。综合反应如下所示: NaCL(aq)+NH3(g)+CO2(g)+H2O(l)=NH4CL(aq)+NaHCO3(s)+114.5KJ/mol 或分布反应如下:

纯碱工艺及控制方案

纯碱碳化过程的DCS控制方案 纯碱生产的方法主要有三种:天然碱加工、氨碱法、联合制碱法(侯氏制碱法)。而氨碱法(即索尔维制碱)是当今世界大规模制造纯碱的通用工业方法之一其生产工艺经过百多年的生产实践考验,工艺包的技术成熟,稳定可靠。 一.氨碱法纯碱生产流程概述: 氨碱法是一种复杂的化学制造工艺,它主要包括一系列的化工单元操作,共 分九个工序:盐水精制工序、盐水吸氨工序、碳化工序、过滤工序、蒸馏工序、压缩工序、石灰工序、煅烧工序、包装工序。氨碱法生产纯碱的主要原料:石灰石、食盐、焦碳、氨等。 氨碱法生产工艺流程: 首先用水将原盐溶解制成饱和粗盐水,再用石灰—纯碱法除去杂质得精盐水。 精盐水吸氨得氨盐水,冷却在吸收塔内与由蒸馏塔蒸出的氨逆流吸收制成氨盐水,冷却后氨盐水在碳化塔内与二氧化碳作用生成碳酸氢钠,带有结晶的悬浮液由塔低压出,经出碱液槽送往真空过滤机分离出重碱。 过滤得到的NaHCO3滤饼在煅烧工序经加热分解,制得轻质纯碱和炉气,轻质 纯碱通过运输设备送往水合机,采用固相水合法或液相水合法制得重质纯碱, 经干燥、包装得商品重质纯碱(重灰);轻质纯碱经凉碱塔冷却,包装即为商 品轻质纯碱(轻灰)。 分解过程逸出的二氧化碳经分离、冷却、净化后,由压缩机抽吸和压缩返回碳化过程。 由真空过滤机抽出的过滤母液,被送往蒸馏塔与由石灰石煅烧分解和消化 所得的石灰乳兑和反应蒸出氨,返回吸收塔循环使用。 蒸馏废液则排入渣场。 石灰石用焦炭在石灰窑内煅烧制得生石灰,再通过化灰机与水反应制成石灰乳,分别送至蒸馏工序和盐水工序使用。 石灰窑产生含40%CO2的窑气与煅烧炉产生的含80%以上CO2的炉气通过压缩机 送碳化工序使用。 二系统配制 1系统配制图

实验三氨碱法制纯碱

实验三:模拟氨碱法制纯碱 一、实验目的 1、了解氨碱法制纯碱的化学反应原理 2、模拟练习氨碱法制纯碱的操作方法 3、增强将化学知识应用与生活实践的意识,提高参与化学科技活动的热情,强化对化 学学习的学习兴趣 二、中学教学中存在的问题 1、实验操作步骤复杂繁琐,实验耗时长 2、教学资源的短缺,学生不能亲自操作实验 3、不能把握对氨的通入率,过多减低氨的利用率,过少饱和食盐水分解不够完全 三、实验原理 氨碱法(又称索尔维法) 以食盐(氯化钠)、石灰石(经过高温煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱。先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水,再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。其化学反应原理是:NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl 将经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体,再加热煅烧制得纯碱产品。2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑放出的二氧化碳气体可回收循环使用。含有氯化铵的滤液与石灰乳[Ca(OH)2]混合加热,所放出的氨气可回收循环使用。CaO+H2O=Ca(OH)2,2NH4Cl +Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O 四、实验任务 1、查阅文献,了解氨碱法制取纯碱的实验装置和工作原理 2、对比联合制碱法,改进实验装置,采取实际可行的实验方案,减少实验原料的应用 3、结合本实验室的实验情况与本人情况,控制反应的条件。 4、明确本实验的注意事项与成功关键 五、影响实验的因素及影响规律 1、反应的温度控制:在30~40°C下通入氨气形成氨盐水,后加入二氧化碳形成碳酸 氢钠,温度过高会使碳酸氢钠分解,过低反应速率低 2、溶液达到饱和态,降温到10°C以下,因为氯化铵的溶解度比氯化钠小,析出晶体 氯化铵,是一种化肥,节约药品 3、氯化钠6g(0.1mol)、氨水4g(NH30.1mol)、碳酸钙10g(CO20.1mol),盐酸约0.2mol 六、实验设计过程 1、本实验采取盐酸与石灰石反应生成0.1molCO2,加热浓氨水收集0.1mol氨气,加入食 盐水,水浴控制反应温度,使之反应充分,节约药品 2、仪器选择与装置的思考:本实验选用带有三个导管口的集气瓶作为反应装置,装有 冰水的大烧杯(便于控制反应温度),用分液漏斗和圆底烧瓶以及集气瓶制取并收 集二氧化碳。 七、药品物理参数

氨碱法制纯碱

第三节海水“制碱”——氨碱法制取纯碱 【学习目标】: 1、通过对氨碱法制碱原理的分析,树立元素守恒观, 形成人类从自然界中获取所需物质的思维; 2、能够记住制碱流程,会写反应原理方程式。 3、通过了解侯德榜的事迹,激发爱国热情,树立正确的科学观和人生价值观 4、知道纯碱在日常生活和工农业生产中的应用 【学习重难点】:氨碱法制纯碱的原理 【学习过程】 1、纯碱的制取 ⑴、原料:、,以。 ⑵、工艺流程: 饱和食盐水———饱和氨盐水———NaHCO3———Na2CO3 先向饱和食盐水中通入,制成饱和氨盐水,在加压并不断通入的条件下,使NaHCO3 晶体析出,过滤后将NaHCO3 加热分解即得纯碱。 ⑶、反应原理:; 。 ⑷、优缺点: 优点: 缺点: 2、纯碱的用途 纯碱在化学工业中的用途极广,如、、、等均需要大量的纯碱,纯碱还广泛应用于、、、等领域。 3、碳酸氢钠 ⑴碳酸氢钠是的主要成分,又称,化学式为。 ⑵碳酸氢钠是一种色晶体,溶于水,受热易分解,化学方程式为。 ⑶碳酸氢钠在生产和生活中有许多重要用途,你都知道哪一些? 【当堂检测】: 1、实验室用食盐制纯碱的操作步骤是:(1)向浓氨水中加入足量食盐晶体制取饱和氨盐水;

(2)向饱和氨盐水中通入足量的二氧化碳气体至有大量晶体析出;(3)将操作(2)中产生的晶体过滤出来;(4)将滤纸上的晶体转移至坩埚中,加热至不再有水蒸气产生,所得固体即为碳酸钠。对上述信息的有关理解中,正确的是() A.用食盐制纯碱还需要含碳元素的物质B.食盐水比氨盐水更易吸收二氧化碳 C.室温下碳酸氢钠的溶解度比氯化铵的溶解度小,所以先结晶析出 D.在氨盐水中如果没有未溶解的食盐晶体存在,说明溶液一定不饱和 2、利用海水制碱,是因为海水中含有大量的() A.CaCl2 B. MgCl2 C.NaCl D.ZnCl2 3、下列不属于氨碱法制纯碱所需的原料是() A .二氧化碳 B .氯化钠 C. 氢氧化钠 D .水 4、下列科学家中,为我国化学工业做出重大贡献的是() A.邓稼先B.李四光C.华罗庚D.侯德榜. 5、工业上采用氨碱法生产纯碱的的工艺是先向饱和食盐水中通入较多NH3(溶液显碱性),再通入足量的CO2的原因是() A.使CO2更易被吸收 B.NH3比CO2更易制取 C.CO2的密度比NH3大 D.为了增大NaHCO3的溶解度 6、除去混在碳酸钠中的少量碳酸氢钠的方法是()。 A.加热B.加NaOH溶液 C.加盐酸D.加CaCl2溶液 【能力提高】我国化工专家侯德榜发明的“侯氏制碱法”的基本原理是:在浓氨水中通入足量的CO2,然后在此溶液中加入细小的食盐粉末,由于NaHCO3 在该状态下溶解度很小,呈晶体析出,同时由于NaHCO3 不稳定,加热后分解。根据以上叙述回答下列问题: ⑴用上述方法进行生产时,所用的起始原料是 (填化学式),最终产品是。 ⑵有关反应的化学方程式为 、 。 ⑶有人认为侯氏制碱法的优点有四:A、生产过程中部分产品可选为起始原料使用;B 副产品是一种可利用的氮肥;C反应不需要加热;D副产品不会造成环境污染,你认为其中正确的是(用代号回答)。

相关文档
最新文档