化工工艺纯碱工艺课件
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化工工艺学-纯碱和烧碱ppt课件
• 反响体系有5种物质： NaCl-NH4Cl-NH4HCO3NaHCO3-H2O, 有一个化学反响平衡常数方程， 独立组分数为4。水是溶剂，所以可以将体系看成 是除水外的其它4组分构成的。也可用Na+,Cl,NH4+和HCO3-离子浓度表示。
•
• 相律
•
F=C - + 2
• 定压下，当只需需求的碳酸氢钠析出，没有其它盐类 析出时自在度为： F= 4 - 2 +1= 3。运用温度及两个浓 度变量来讨论。
(4) 过滤和煅烧
• 碳化塔底的母液仅含4550%的晶浆，煅烧分别前 需求过滤。常用真空过滤 机来完成它，真空过滤机 操作表示如图。请同窗们 复习化工原理学过的过滤 过程。
• 过滤顺序依次为：吸入、 吸干、洗涤、挤压、再吸 干、刮卸、吹气等。
• 煅烧反响 • 2NaHCO3(s)=Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g) • 平衡CO2分压如下表 • 温度/ °C 30 50 70 90 100 110
2 1
3
图 4.1
原料利用率
原料利用率
• Na利用率
U N a 生 原 N N 成 始 a 的 a 3 的 H C 量 C 量 lC C lC O C N l a 1 tg
• 氨利用率
U N3H 生 原 N N 成 始 4 4 C C H H 的 的 ll C 量 量 N4 C H N C 4 H H3 C O 1tg
• 然后由正离子浓度等于负离子浓度易得其它两种离子
浓度。再由对应水图得出水含量与总盐量之比，然后就
可计算出各种物质浓度。
CNH4+ CNa+
CCl-
CHCO 3-
•
• 相律
•
F=C - + 2
• 定压下，当只需需求的碳酸氢钠析出，没有其它盐类 析出时自在度为： F= 4 - 2 +1= 3。运用温度及两个浓 度变量来讨论。
(4) 过滤和煅烧
• 碳化塔底的母液仅含4550%的晶浆，煅烧分别前 需求过滤。常用真空过滤 机来完成它，真空过滤机 操作表示如图。请同窗们 复习化工原理学过的过滤 过程。
• 过滤顺序依次为：吸入、 吸干、洗涤、挤压、再吸 干、刮卸、吹气等。
• 煅烧反响 • 2NaHCO3(s)=Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g) • 平衡CO2分压如下表 • 温度/ °C 30 50 70 90 100 110
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图 4.1
原料利用率
原料利用率
• Na利用率
U N a 生 原 N N 成 始 a 的 a 3 的 H C 量 C 量 lC C lC O C N l a 1 tg
• 氨利用率
U N3H 生 原 N N 成 始 4 4 C C H H 的 的 ll C 量 量 N4 C H N C 4 H H3 C O 1tg
• 然后由正离子浓度等于负离子浓度易得其它两种离子
浓度。再由对应水图得出水含量与总盐量之比，然后就
可计算出各种物质浓度。
CNH4+ CNa+
CCl-
CHCO 3-
化工生产纯碱的制备(课堂PPT)
天然盐湖制碱法 索尔维法(氨碱法) 侯氏制碱法(联合制碱法)
5
（一）氨碱法生产纯碱（索尔维制碱法） 比利时化学家——索尔维
6
索尔维制碱法（氨碱法）
1862年比利时人索尔维以NaCl、CaCO3、NH3 和H2O为主要原料，制得纯净的碳酸钠，叫索尔维制 碱法。其主要操作是：
①在氨化饱和食盐水中通入二氧化碳，制得 小苏打；
氨碱法（索氏）
联合制碱法（候氏）
原料低廉，成本降低， 氨循环利用；产品纯度 高；制造步骤简单
原料利用率高，充分利 用能量，几乎无污染， 生产碳酸钠和氯化铵两 产品，降低了生产成本
氯化钠未能充分利用， 耗能大，产生氯化钙废 弃物
联合制碱法:析出碳酸氢钠后母液中继续加入食 盐，通入氨气，使氯化铵析出，得到碳酸钠和氯 化铵两种产品
①联合制碱法将氯化铵作为一种化工产品，不再 生产氨循环使用； ②对分离出碳酸氢钠和氯化铵后含氯化钠的溶液 循环使用。
19
1、下图为纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：
(1）上述生产纯碱的方称 侯德榜制碱法 ， 副产品的一种用途为 化 肥 。
（2）沉淀池中发生的化学反应方程式: NaCl+NH3+CO2 +H2O → NaHCO3↓+NH4Cl
9
（一）氨碱法生产纯碱（索尔维制碱法）
CaCO3→CO2+CaO
CaO+H2O→Ca(OH)2
NaCl NaCl+NH3+CO2+H2O→NaHCO3+NH4Cl
2NaHCO3→N产a2品CO3+CO2+H2O
2NH4Cl+Ca(OH)2 →2NH3+CaCl2+2H2O
5
（一）氨碱法生产纯碱（索尔维制碱法） 比利时化学家——索尔维
6
索尔维制碱法（氨碱法）
1862年比利时人索尔维以NaCl、CaCO3、NH3 和H2O为主要原料，制得纯净的碳酸钠，叫索尔维制 碱法。其主要操作是：
①在氨化饱和食盐水中通入二氧化碳，制得 小苏打；
氨碱法（索氏）
联合制碱法（候氏）
原料低廉，成本降低， 氨循环利用；产品纯度 高；制造步骤简单
原料利用率高，充分利 用能量，几乎无污染， 生产碳酸钠和氯化铵两 产品，降低了生产成本
氯化钠未能充分利用， 耗能大，产生氯化钙废 弃物
联合制碱法:析出碳酸氢钠后母液中继续加入食 盐，通入氨气，使氯化铵析出，得到碳酸钠和氯 化铵两种产品
①联合制碱法将氯化铵作为一种化工产品，不再 生产氨循环使用； ②对分离出碳酸氢钠和氯化铵后含氯化钠的溶液 循环使用。
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1、下图为纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：
(1）上述生产纯碱的方称 侯德榜制碱法 ， 副产品的一种用途为 化 肥 。
（2）沉淀池中发生的化学反应方程式: NaCl+NH3+CO2 +H2O → NaHCO3↓+NH4Cl
9
（一）氨碱法生产纯碱（索尔维制碱法）
CaCO3→CO2+CaO
CaO+H2O→Ca(OH)2
NaCl NaCl+NH3+CO2+H2O→NaHCO3+NH4Cl
2NaHCO3→N产a2品CO3+CO2+H2O
2NH4Cl+Ca(OH)2 →2NH3+CaCl2+2H2O
纯碱的生产培训教材课件
纯碱的质量检测方法
化学分析法
通过化学反应对纯碱的各项指标进行检测，如总碱量 、铁含量、硫酸盐含量等。
仪器分析法
利用现代仪器设备对纯碱的各项指标进行检测，如原 子吸收光谱法、红外光谱法、色谱法等。
物理检测法
通过物理方法对纯碱的外观、粒度、白度等进行检测 。
纯碱的质量控制措施
原料控制
选用优质原料，控制原料中的杂质含量，以保证生产出的纯碱质量稳 定。
氨碱法和联碱法适合大规模生产，但设备投资 较大，对原料品质要求较高。天然碱法则适合 资源丰富地区的小规模生产。
在选择生产工艺时，还需考虑环境保护要求， 尽量减少对环境的负面影响。
2023
PART 03
纯碱生产设备
REPORTING
氨碱法生产设备
盐水吸氨塔和碳酸化塔
石灰窑和石灰消化器
用于煅烧石灰石并生成生石灰， 同时将生石灰消化为石灰乳。
02
它是一种白色固体，易溶于水， 具有强烈的碱性。
纯碱的用途
1
纯碱是重要的化工原料，广泛用于玻璃、肥皂、 纸张、纺织品等制造行业。
2
在食品工业中，纯碱可用于制作饼干、面包等食 品膨松剂。
3
在医药工业中，纯碱可用于生产某些药物和消毒 剂。
纯碱的生产历史与现状
纯碱的生产始于18世纪中叶，最初是从天然碱矿中提取。
及时维修和更换损坏部件
对损坏的部件进行及时维修或更换，防止设 备故障影响生产。
安全操作规程的制定与执行
制定安全操作规程，确保操作人员安全操作 设备，防止事故发生。
2023
PART 04
纯碱生产的环境保护与安 全
REPORTING
废气治理
废气来源
化工工艺学第5章烧碱-ppt课件
10.3 电解法制烧碱技术
（2）阴极材料 ➢ 对阴极材料的要求：
❖ 耐氢氧化钠、氯化钠的腐蚀； ❖ 导电性能好； ❖ 氢在电极上的过电位低。
➢ 低碳钢 ➢ 立式吸附隔膜电解槽：
❖ φ2.6的铁丝编织成孔眼尺寸3×3钢丝网 ❖ 打孔的铁板
10.3 电解法制烧碱技术
（3）隔膜材料 ① 隔膜材料的选择
（2）电解法及发展概况
➢ 据电解槽结构、电极材料和隔膜材料的不同
隔膜法 水银法 离子交换膜法
➢ 将阳极产生的氯气与阴极产生的氢气和氢氧化钠
分开
阳极室和阴极 通过生成钠汞 选择透过性的阳离
室间设置多孔 齐来使氯气分 子交换膜分隔阳极
渗透性隔层
开
室与阴极室
离子交换膜法：实质上也是一种隔膜法。用有 选择性的离子交换膜来分隔阳极和阴极。这种 离子交换膜是一种半透膜，只允许钠离子和水 通过。
（3）稳定的操作性能。为适应生产变化，必须能在较大电流波 动范围内正常工作，且操作条件变化时能迅速恢复其电化学 性能。
（4）较高的机械强度。具有较好的物理性能，膜 薄但不易破，柔韧性好但不易变形。由于要长时 间在盐水中工作，要具有较小的膨胀率。
离子交换膜的种类
根据离子交换基团的不同，可分为以下3种， P132。
① 金属离子在电极上放电时过电位不大，可忽略； ② 当电极上发生气体，如Cl2、H2等的反应时，过电位比较大，
不可忽略。 过电位的数值主要取决于电极材料性质，电流密度、电解液
温度、电极表面特性等也过电位的大小有不同程度影响。 注：过电位虽然消耗了一部分电能，但在电解技术中作用重要
。由于过电位的存在，结合选择适当的电解条件可使电解过 程按照要求进行。
离子膜是离子交换法制碱的核心部位，应具备以下特性：
5.3化工生产――纯碱的制备PPT课件
来冷却试管的目的和原因是—正—反——应——是——放——热—，——降——低——温——度—平——衡——向——右——移动
（5）如何验证D中试管中的产物？
1
23 4 5
6
A
B
C
D
E
3、已知纯碱试样中含有NaCl杂 质。为测定纯碱的质量分数，可 用图中装置进行实验。
主要实验步骤如下： ① 按图组装仪器，并检查装置的气密性 ② 将a g试样放入锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，得到试样溶液 ③ 称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到 b g ④ 从分液漏斗滴入6 mol / L的硫酸，直到不再产生气体时为止 ⑤ 从导管A处缓缓鼓入一定量的空气 ⑥ 再次称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到c g ⑦ 重复步骤⑤和⑥的操作，直到U型管的质量基本不变，为d g
（4 ）→（5 ）。 （3）各装置中盛放的试剂是A——C—a—(O——H—)—2——N—H——4C——l —B——H—C—l———C—a—C—O—3
C—饱——和——N—a—H—C——O—3—溶——液——D——冰—水—————————。 （4）D装置试管中应有的现象是—产——生——白——色——沉—淀————；用烧杯中的冰水
（5）为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量 试样溶于水后，再滴加
_____稀__硝__酸__和__硝__酸__银__溶__液___。
2、中国化学家侯德榜发明的“侯氏制碱法”大大提高了原料的利用率。化学实
验室利用有关原理制备碳酸氢钠，模拟工业流程。其方法是：把固体氯化钠溶
解在浓氨水里制成饱和溶液，再通入二氧化碳气体，即有碳酸氢钠析出。有关
方程式为：NH3+CO2+NaCl+H2O
NaHCO3+NH4Cl+Q
（5）如何验证D中试管中的产物？
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A
B
C
D
E
3、已知纯碱试样中含有NaCl杂 质。为测定纯碱的质量分数，可 用图中装置进行实验。
主要实验步骤如下： ① 按图组装仪器，并检查装置的气密性 ② 将a g试样放入锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，得到试样溶液 ③ 称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到 b g ④ 从分液漏斗滴入6 mol / L的硫酸，直到不再产生气体时为止 ⑤ 从导管A处缓缓鼓入一定量的空气 ⑥ 再次称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到c g ⑦ 重复步骤⑤和⑥的操作，直到U型管的质量基本不变，为d g
（4 ）→（5 ）。 （3）各装置中盛放的试剂是A——C—a—(O——H—)—2——N—H——4C——l —B——H—C—l———C—a—C—O—3
C—饱——和——N—a—H—C——O—3—溶——液——D——冰—水—————————。 （4）D装置试管中应有的现象是—产——生——白——色——沉—淀————；用烧杯中的冰水
（5）为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量 试样溶于水后，再滴加
_____稀__硝__酸__和__硝__酸__银__溶__液___。
2、中国化学家侯德榜发明的“侯氏制碱法”大大提高了原料的利用率。化学实
验室利用有关原理制备碳酸氢钠，模拟工业流程。其方法是：把固体氯化钠溶
解在浓氨水里制成饱和溶液，再通入二氧化碳气体，即有碳酸氢钠析出。有关
方程式为：NH3+CO2+NaCl+H2O
NaHCO3+NH4Cl+Q
工业制纯碱PPT课件
温度 物质
0℃
10℃
20℃
30℃
40℃
50℃
60℃ 100℃
NaCl NH4Cl
35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 39.8 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.3 77.3
12
1.生产原料：
氯化钠、氨气、二氧化碳
2．生产原理：
（1）往饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳：
（2）哪些物质相互间会反应？ H2O+NH3+CO2 （3）NaCl+NH4HCO3混合液中有哪些离子？
可能会形成哪些物质？ Na+，Clˉ，NH4+，HCO3ˉ
NaCl，NH4Cl，NH4HCO3，NaHCO3
（4）为什么NaHCO3会以沉淀的形式析出？
4
四种盐在不同温度下的溶解度（g/100g水）表
NH4HCO3 + NaCl → NaHCO3↓+ NH4Cl （2）过滤出碳酸氢钠经煅烧制碳酸钠：
2NaHCO3
Na2CO3+ CO2↑+ H2O
（3）原料CO2、NH3的生产与循环：
CaCO3
CaO + CO2C↑aO + H2O → Ca(OH)2
2NH4Cl + Ca(OH)2
CaCl2 + 2NH3↑+ H2O
0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 100℃
NaCl
35.7 35.8 36.0 36.6 36.6 37.0 37.3 39.8
NH4Cl NH4HCO3 NaHCO3
29.4 33.3 37.2 11.9 15.8 21.0 6.9 8.1 9.6
化工工艺纯碱工艺PPT课件
第17页/共243页
消费预测： 2005—2010年国内消费增长率预计为6·5%； 2010—2015年预计为2·8%； 2005—2010年以纯碱出口量增加到180万t计算,进口量按30万t计,2010年 我国对纯碱的需求量将达到1 700万t。 以上分析结果显示,今后5~10年,我国纯碱生产能力还需要增加500万t/a左 右才能满足国内消费及出口的需求。因此我国纯碱工业仍有一定的发展 空间。
3NaCl+3NH3+2CO2+4H2O→Na2CO3·2H2O+3NH4C1
第29页/共243页
(2)盐水吸氨
水和盐水吸收二氧化碳是很困难的，在 没有氨存在时，CO2几乎不溶解在盐水中。 为了使反应能很好进行，必须要先将氨溶解 在盐水中，然后再进行碳酸化。盐水吸氨是 在吸氨塔中进行的。
第30页/共243页
•
CO
2
的
来源：①大部分△由煅烧石灰石 ②一部分由重碱煅烧而来。
得
到
；
【石灰石煅烧】 CaCO3 = CaO+ CO2
石灰窑中煅烧来的CaO供“氨回收”反应用：
【石灰乳制备】CaO + H2O = Ca(OH)2
第27页/共243页
一．氨碱法的主要过程 氨碱法生产纯碱是以食盐和石灰石为原料，以氨为媒介物，进行一系列化学反应和工 艺过程而制得的。 (1)氨盐水碳酸化 NaCl+NH3+CO2+H2O→NaHCO3 +NH4C1
2NaHCO3 →Na2CO3+H2O↑+CO2 ↑ 此时重碱中所含的NH4HCO3、(NH4)2CO3也一起分解：
NH4HCO3→NH3↑+H2O+CO2↑ (NH4)2CO3→2NH3↑+H2O+CO2↑ 放出的二氧化碳气因其在煅烧炉中产生，故名为炉气，冷却除去其中的NH3和部分 H2O后，经压缩机压缩，回到碳酸化塔中。
消费预测： 2005—2010年国内消费增长率预计为6·5%； 2010—2015年预计为2·8%； 2005—2010年以纯碱出口量增加到180万t计算,进口量按30万t计,2010年 我国对纯碱的需求量将达到1 700万t。 以上分析结果显示,今后5~10年,我国纯碱生产能力还需要增加500万t/a左 右才能满足国内消费及出口的需求。因此我国纯碱工业仍有一定的发展 空间。
3NaCl+3NH3+2CO2+4H2O→Na2CO3·2H2O+3NH4C1
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(2)盐水吸氨
水和盐水吸收二氧化碳是很困难的，在 没有氨存在时，CO2几乎不溶解在盐水中。 为了使反应能很好进行，必须要先将氨溶解 在盐水中，然后再进行碳酸化。盐水吸氨是 在吸氨塔中进行的。
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•
CO
2
的
来源：①大部分△由煅烧石灰石 ②一部分由重碱煅烧而来。
得
到
；
【石灰石煅烧】 CaCO3 = CaO+ CO2
石灰窑中煅烧来的CaO供“氨回收”反应用：
【石灰乳制备】CaO + H2O = Ca(OH)2
第27页/共243页
一．氨碱法的主要过程 氨碱法生产纯碱是以食盐和石灰石为原料，以氨为媒介物，进行一系列化学反应和工 艺过程而制得的。 (1)氨盐水碳酸化 NaCl+NH3+CO2+H2O→NaHCO3 +NH4C1
2NaHCO3 →Na2CO3+H2O↑+CO2 ↑ 此时重碱中所含的NH4HCO3、(NH4)2CO3也一起分解：
NH4HCO3→NH3↑+H2O+CO2↑ (NH4)2CO3→2NH3↑+H2O+CO2↑ 放出的二氧化碳气因其在煅烧炉中产生，故名为炉气，冷却除去其中的NH3和部分 H2O后，经压缩机压缩，回到碳酸化塔中。
纯碱生产方法课件
• (1) 氯化钠利用率低， 理论转化率 84% ，实际只能达
7 2 - 7 4 % ， 且 仅 利 用 部 分 Na+ ， 2 6 - 2 8 % Na+ ？ 和 全 部 C
全部废弃， 总利用率为30%；
• (2) 产生大量废水，且废水不易处理。
8
7.1.3 联合制碱法
• 1942年，侯德榜发明了“索尔维制碱工艺与合成氨
=100:100:35.5(质量) 。 产品中含纯碱95%。
• 1791年建立了第一套日产300kg的吕布兰制碱
工厂。
• 其后，采用此法生产纯碱遍布整个欧洲，1880
年最高年产量为60万吨。
• 该法的实施，不仅提供了制碱方法，也促进了
硫酸、盐酸等工业的发展。
• 缺点：该法是在固相范围内进行生产，不能连
2NaHCO3(s) →NaCO3(s)+CO2↑+H2O↑+128 kJ
• 副反应：
NH4HCO3→NH3↑+CO2↑+H2O↑
NH4Cl+NaHCO3→NaCl+CO2↑+H2O↑+NH3↑
31
• 煅进烧 行回所收得。的炉气除CO2，H2O外，还有NH3，应 • 一般经除尘、冷却、洗涤后，可得浓度超过
• 1、 氨母液I中 NH3与CO2之比
NH3/CO2 =2. 1-2.4 ， 吸氨目的： 使母液I中 的HCO3 - 转 化 为 CO32- ， 防 止 NaHCO3， 与 NH4Cl共 析 。
过低共析，过高，氨分压高，氨损失增大。
• 2、 氨母液II中 NH3与NaCl之比
NH3/ NaCl= 1 . 0 4 - 1 . 1 2 ， 使 NaHCO3析 出 若NH3/NaCl太高如1.15-1.20时， 易析出NH4HCO3。
7 2 - 7 4 % ， 且 仅 利 用 部 分 Na+ ， 2 6 - 2 8 % Na+ ？ 和 全 部 C
全部废弃， 总利用率为30%；
• (2) 产生大量废水，且废水不易处理。
8
7.1.3 联合制碱法
• 1942年，侯德榜发明了“索尔维制碱工艺与合成氨
=100:100:35.5(质量) 。 产品中含纯碱95%。
• 1791年建立了第一套日产300kg的吕布兰制碱
工厂。
• 其后，采用此法生产纯碱遍布整个欧洲，1880
年最高年产量为60万吨。
• 该法的实施，不仅提供了制碱方法，也促进了
硫酸、盐酸等工业的发展。
• 缺点：该法是在固相范围内进行生产，不能连
2NaHCO3(s) →NaCO3(s)+CO2↑+H2O↑+128 kJ
• 副反应：
NH4HCO3→NH3↑+CO2↑+H2O↑
NH4Cl+NaHCO3→NaCl+CO2↑+H2O↑+NH3↑
31
• 煅进烧 行回所收得。的炉气除CO2，H2O外，还有NH3，应 • 一般经除尘、冷却、洗涤后，可得浓度超过
• 1、 氨母液I中 NH3与CO2之比
NH3/CO2 =2. 1-2.4 ， 吸氨目的： 使母液I中 的HCO3 - 转 化 为 CO32- ， 防 止 NaHCO3， 与 NH4Cl共 析 。
过低共析，过高，氨分压高，氨损失增大。
• 2、 氨母液II中 NH3与NaCl之比
NH3/ NaCl= 1 . 0 4 - 1 . 1 2 ， 使 NaHCO3析 出 若NH3/NaCl太高如1.15-1.20时， 易析出NH4HCO3。