第三部分-纯碱工艺
纯碱的生产工艺(侯氏制碱法)
纯碱的生产工艺（侯氏制碱法）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。
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。
一、实验目的1．掌握侯氏制碱法的原理和方法；2．了解侯氏制碱法的原理应用于实际化工生产中的方法；3．培养学生对专业知识的应用能力。
二、实验原理侯氏制碱法的原理是依据离子反应发生的原理进行的，离子反应会向着离子浓度减小的方向进行。
也就是很多初中高中教材所说的复分解反应应有沉淀，气体和难电离的物质生成。
要制得纯碱（Na2CO3），就要利用碳酸氢钠不稳定性分解得到纯碱。
要制得碳酸氢钠就要有大量钠离子和碳酸氢根离子，所以在饱和食盐水中通入氨气，形成饱和氨盐水，再向其中通入二氧化碳，在溶液中就有了大量的钠离子、铵根离子、氯离子和碳酸氢根离子，其中NaHCO3溶解度最小，最终析出大量的晶体。
化学方程式为：（1）NH3+H2O+CO2=NH4HCO3（2）NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓（3）2NaHCO3（加热）=Na2CO3+H2O+CO2↑即：NaCl(饱和)+NH3+H2O+CO2=NH4Cl+NaHCO3↓2NaHCO3（加热）=Na2CO3+H2O+CO2↑三、主要试剂及仪器设备试剂：二氧化碳、浓氨水、粉状氯化钠、95%乙醇；仪器设备：启普发生器、电子天平、抽滤装置、100 mL锥形的1个、50 mL量筒1个、陶瓷坩埚1个、100mL烧杯5个。
纯碱生产工艺
纯碱生产工艺纯碱（氢氧化钠）是一种重要的化工原料，在制药、造纸、纤维、玻璃等行业有广泛的应用。
纯碱的生产工艺主要包括石碱法和盐湖提钠法。
石碱法是传统的纯碱生产工艺，主要利用石灰石和盐卤反应产生碳酸盐，然后进行水解得到纯碱。
具体步骤如下：1. 提取原料：将石灰石和盐卤分别进行提取。
石灰石是钙碳酸盐矿石，通过采矿厂进行开采；盐卤主要来自盐湖或含盐的地下水。
2. 反应生成碳酸盐：将石灰石与盐卤进行反应，生成碳酸盐。
反应方程式为：CaCO3 + 2NaCl → Na2CO3 + CaCl2。
3. 碳酸盐水解：将碳酸盐与水进行反应，生成纯碱溶液。
反应方程式为：Na2CO3 + H2O → 2NaOH + CO2。
4. 纯碱晶体分离：将纯碱溶液经过过滤、结晶、离心等分离操作，得到纯碱晶体。
盐湖提钠法是一种新型的纯碱生产工艺，主要利用盐湖中的高浓度氯化钠进行电解，得到纯碱。
具体步骤如下：1. 提取盐湖卤水：将含盐的盐湖卤水进行提取，得到高浓度的氯化钠溶液。
2. 过滤和浓缩：将盐湖卤水进行过滤和浓缩，去除杂质和水分，得到纯净的氯化钠溶液。
3. 电解：将高浓度氯化钠溶液通过电解槽进行电解，产生氢气、氧气和氢氧化钠。
反应方程式为：2NaCl + 2H2O → 2NaOH +H2↑ + Cl2↑。
4. 晶体分离：将电解产生的纯碱溶液进行结晶分离，得到纯碱晶体。
以上是纯碱的两种生产工艺，石碱法主要适用于石灰石和盐卤资源丰富的地区，盐湖提钠法则适用于盐湖资源丰富的地区。
无论采用哪种工艺，都需要注意环境保护，处理好产生的废水、废气和固体废弃物，减少对环境的污染。
值得一提的是，纯碱的生产过程中还会产生大量的二氧化碳。
在传统的石碱法中，二氧化碳通常被释放到大气中，造成环境污染。
为降低二氧化碳排放，一些纯碱生产企业已经开始采用高温石灰石煅烧法，将二氧化碳回收利用或储存。
而在盐湖提钠法中，氯气的产生也会对环境造成危害，所以需要引入先进的氯碱工艺，减少氯气的生成。
纯碱的生产工艺流程
纯碱的生产工艺流程
纯碱，也被称为氢氧化钠或苛性钠，是一种重要的化工原料，在工业中被广泛应用。
下面将介绍纯碱的生产工艺流程。
1.原料准备
纯碱的主要原料是氯化钠（NaCl）。
在工艺流程中，还需要添加一定量的石灰石（CaCO3）和纯碱矾。
2.碳化反应
首先，将氯化钠与石灰石混合，形成碳酸钙（CaCO3）和氯化氢（HCl）。
碳酸钙与石灰石反应的化学方程式为：
NaCl+CaCO3→CaCl2+Na2CO3
3.碱化反应
碳酸钙与纯碱矾反应，生成纯碱（氢氧化钠）和二氧化碳（CO2）。
碱化反应的化学方程式为：
CaCO3+Na2SO4→Na2CO3+CaSO4
4.氯化反应
抽取产生的氯化氢，与纯碱反应生成氯化钠和水。
氯化反应的化学方程式为：
HCl+Na2CO3→NaCl+H2O+CO2
5.结晶
将产生的溶液进行结晶处理，通过控制温度和浓度，使纯碱结晶分离出来。
结晶过程中会产生一定量的固体废弃物，如硫酸钙（CaSO4），需要进行妥善处理。
6.干燥
将纯碱结晶体进行干燥，除去其中的水分，获得纯碱的固体产物。
7.精制
通过进一步的处理，去除其中的杂质，得到高纯度的纯碱产品。
8.包装
将纯碱产品按照一定规格进行包装，以备销售和运输使用。
需要注意的是，纯碱的生产工艺流程可以根据不同的生产条件和要求进行调整和改进。
在工业实践中，还使用了其他辅助工艺和设备，如溶液浓缩、晶体分离、蒸发等。
此外，纯碱的生产过程中产生的废水和废气也需要进行处理和排放控制，以确保环境的安全和可持续发展。
纯碱的工艺流程
纯碱的工艺流程纯碱（又称苏打灰、重碱）是一种重要的化工原料，在玻璃、洗涤剂、肥料、化纤、造纸等行业中有广泛应用。
其主要成分为氢氧化钠（NaOH）和碳酸钠（Na2CO3），通过化学反应和物理分离等工艺步骤可以制得。
纯碱的工艺流程包括以下几个主要步骤：1. 原料准备：纯碱的原料主要包括氯化钠（NaCl）和石灰石（CaCO3）。
氯化钠经过粉碎、干燥等处理后进入反应釜，与石灰石在一定温度下进行反应生成碳酸钠。
2. 碳酸钠生产：氯化钠和石灰石按一定的配比加入反应釜中，在高温下进行气固反应。
反应生成的碳酸钠会随着气体从反应釜中收集出来，并通过气体冷却、净化等工艺步骤进行回收。
3. 碳化：碳酸钠经过一系列的处理步骤，如粉碎、烘干、混合等，被输送到碳化窑中。
在碳化窑中，碳酸钠会受热分解，生成氧化碳和氧化钠。
氧化碳气体通过通风系统排出，而氧化钠则被收集和处理。
4. 过滤、洗涤：碳化后得到的氧化钠经过过滤和洗涤等处理步骤，去除其中的杂质物质，获得相对纯净的氢氧化钠溶液。
5. 结晶：氢氧化钠溶液经过饱和结晶，其中的氢氧化钠逐渐结晶沉淀出来，形成纯碱颗粒，而未结晶的溶液则进一步进行冷却和饱和处理。
6. 离析：通过离析设备对结晶沉淀物进行离析，得到纯碱的固体产物。
离析后形成的氢氧化钠溶液经过再循环使用，减少资源浪费。
7. 干燥、包装：纯碱经过离析后，需经过烘干处理，去除残留的溶液和水分，获得相对干燥的纯碱颗粒。
最后，将纯碱进行包装，并进行质量检验和入库。
整个纯碱的工艺流程是一个多步骤的过程，需要控制反应温度、压力、物料配比等参数，以确保产品的质量和产量。
同时，为了减少对环境的影响，还需要合理处理废气和废液，并进行资源的回收利用。
此外，工艺流程还需要密切注意安全操作和生产效率，以提高产品的市场竞争力和企业的可持续发展能力。
纯碱工艺流程
纯碱工艺流程纯碱，又称碳酸氢钠，是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、化肥、洗涤剂等行业。
其生产工艺流程包括原料准备、碳化反应、碱液处理、结晶分离、干燥包装等多个环节，下面将详细介绍纯碱的生产工艺流程。
首先是原料准备。
生产纯碱的主要原料是氯化钠和石灰石。
氯化钠经过电解制取氢氧化钠，石灰石则经过石灰石碳化反应得到生石灰。
这两种原料经过精确的配比，按一定比例加入反应釜中，是纯碱生产的基础。
接下来是碳化反应。
将原料加入反应釜中，通入二氧化碳气体，使氢氧化钠与二氧化碳发生碳化反应，生成碳酸氢钠。
这是纯碱生产的关键步骤，需要严格控制反应温度、压力和反应时间，以保证产物纯度和产量。
然后是碱液处理。
将碳酸氢钠溶解在水中，生成碳酸氢钠溶液。
在这一步中，需要控制溶解温度和浓度，以确保碱液的质量和稳定性。
接着是结晶分离。
将碳酸氢钠溶液进行结晶处理，通过控制温度和搅拌速度，使碳酸氢钠结晶析出，然后进行离心分离，将固体产物和溶液分离开来。
最后是干燥包装。
将分离得到的纯碱固体产物进行干燥处理，去除余留的水分，然后进行包装，以便储存和运输。
以上就是纯碱的生产工艺流程，每个环节都需要严格控制操作参数，确保产品质量和生产效率。
同时，环保、节能也是纯碱生产过程中需要重点考虑的问题，合理利用能源和减少废气排放，是纯碱生产持续发展的重要保障。
总的来说，纯碱的生产工艺流程虽然复杂，但通过科学的管理和技术手段，可以实现高效、稳定的生产，为化工行业提供优质的原料，推动行业的发展和进步。
希望本文能够对纯碱生产工艺有所帮助，促进相关行业的发展和提升。
天然碱法制纯碱工艺
天然碱法制纯碱工艺
天然碱法制纯碱工艺，是一种利用天然产生的碱性地下水制造纯
碱的方法。
与传统的人工制碱方法相比，此种工艺更环保，更健康，
更经济。
第一步，采集天然碱水。
天然碱水是指含有较高碳酸盐、氢氧根
离子、钙、镁等矿物质的地下水。
通常，在地质构造单元中，岩石溶
蚀后形成的口岸、溶洞、喀斯特地貌、缝隙等处都存在天然碱水。
在
采集过程中，要避免对地下水环境造成污染和破坏。
第二步，精细处理天然碱水。
天然碱水中较高的碳酸盐含量会影
响纯度，需要通过沉淀、过滤、脱色等工艺将其处理精细，尽可能地
降低硬度。
同时，不得使用任何化学剂，以保证纯碱的纯度。
第三步，制造纯碱。
将处理好的天然碱水置于大型蒸汽锅内加热，等待水分蒸发，产生纯碱。
制造纯碱的过程中温度要控制好，以保证
产品的稳定性，一般在90-100摄氏度之间。
生产出来的纯碱具有很高
的纯度，且不含杂质和有害物质。
第四步，包装和存储。
制成的纯碱经过冷却和包装后，应储存在
干燥、通风、避光的地方，以避免受潮、变质和受阳光紫外线影响。
天然碱法制纯碱工艺的应用领域越来越广泛。
在食品、纺织、化学、建材等方面都有广泛的应用。
其中，纯度高的工业碱，将会越来
越受到市场关注，成为碱行业的一个重要推动力。
同时，天然碱法制
纯碱工艺的开发和应用，也将有助于推广中国绿色、环保的制造方式，为保护环境作出贡献。
纯碱生产工艺
纯碱生产工艺纯碱是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、化肥、洗涤剂、造纸等行业。
本文将介绍纯碱的生产工艺，包括传统的氯化铵法和氯化钠法，以及新型的氨法。
一、氯化铵法生产纯碱氯化铵法是传统的纯碱生产工艺之一。
其基本原理是将氯化铵和氢氧化钠反应生成氯化钠和氨气，再经过一系列的处理步骤得到纯碱。
1. 原料准备：将氯化铵和氢氧化钠按一定的比例混合，制备成氯化铵溶液和氢氧化钠溶液。
2. 反应过程：将氯化铵溶液和氢氧化钠溶液分别加入反应釜中，控制温度和搅拌速度，使反应充分进行。
反应方程式为：NH4Cl + NaOH → NaCl + NH3↑ + H2O。
3. 氨气的回收：通过冷凝、吸收等方法将产生的氨气回收，以减少环境污染。
4. 筛分和结晶：将反应后的混合溶液进行筛分，得到纯碱的结晶体。
5. 干燥和包装：将纯碱的结晶体进行干燥处理，去除水分，然后进行包装，以便储存和运输。
二、氯化钠法生产纯碱氯化钠法是另一种传统的纯碱生产工艺。
其基本原理是将氯化钠溶液经过电解分解，产生氯气和氢氧化钠溶液，再通过一系列的处理步骤得到纯碱。
1. 电解过程：将氯化钠溶液注入电解槽中，通过电流的作用，将氯化钠分解为氯气和氢氧化钠。
电解方程式为：2NaCl + 2H2O → Cl2↑ + H2↑ + 2NaOH。
2. 筛分和结晶：将电解产生的氢氧化钠溶液进行筛分，得到纯碱的结晶体。
3. 干燥和包装：将纯碱的结晶体进行干燥处理，去除水分，然后进行包装，以便储存和运输。
三、氨法生产纯碱氨法是一种新型的纯碱生产工艺，与传统的氯化铵法和氯化钠法相比，具有更低的能耗和环境污染。
1. 氨气制备：通过催化剂将天然气中的氮和氢反应生成氨气。
2. 反应过程：将氨气与二氧化碳反应生成碳酸氢铵溶液。
反应方程式为：NH3 + CO2 + H2O → NH4HCO3。
3. 热解和解吸：将碳酸氢铵溶液进行热解，得到纯碱的结晶体，并通过解吸处理获得纯碱。
4. 干燥和包装：将纯碱的结晶体进行干燥处理，去除水分，然后进行包装，以便储存和运输。
化工工艺纯碱工艺PPT课件
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。
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。
纯碱制备工艺流程
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纯碱的工艺流程
纯碱的工艺流程纯碱，即氢氧化钠（NaOH），是一种重要的化工原料，在工业和日常生活中得到广泛应用。
下面，我将为您简要介绍纯碱的工艺流程。
1. 石碱矿的提取与粉碎：纯碱的原料主要来自于石碱矿，通过地下或露天开采的方式获取。
提取的石碱矿会经过粉碎、筛分等工艺步骤，使其颗粒粒径达到要求。
2. 煅烧：经过粉碎后的石碱矿会进入煅烧炉进行煅烧。
煅烧的目的是将石碱矿中的碳酸钠（Na2CO3）转化为二氧化碳（CO2），得到纯度更高的碱石灰（CaO）。
3. 石碱矿的水化：经过煅烧后的石碱矿会与水进行反应，生成氢氧化钠溶液和碳酸钙（CaCO3）。
此过程中，还会产生一些不溶于水的杂质，需要通过过滤、沉淀等步骤进行处理。
4. 反应槽中的晶体生长：在纯化的氢氧化钠溶液中，通过加入少量的氢氧化钠结晶核，控制反应温度、浓度等条件，使得溶液中的氢氧化钠逐渐结晶生长。
经过一定时间的培养，晶体逐渐增大并纯化。
5. 溶液的分离和浓缩：在晶体生长完成后，将反应槽中的溶液与晶体分离开来。
常用的方法有离心分离、过滤、蒸发等。
分离后的溶液还含有一定的氢氧化钠，需要经过蒸发等方法进行浓缩，使其继续结晶生成新的纯碱晶体。
6. 纯碱晶体的干燥和粉碎：经过浓缩后的纯碱晶体会被送入干燥器进行干燥，去除水分。
干燥后的纯碱晶体会被送入粉碎机进行粉碎，使其颗粒尺寸达到要求。
7. 包装和储存：粉碎后的纯碱会根据不同用途和客户要求进行包装，然后被存放在仓库中，待销售或使用。
以上是纯碱的一般工艺流程。
不同厂家的工艺流程可能会有所差异，但总体步骤大致相同。
纯碱工艺的变化趋势主要围绕能源消耗、环保要求以及产品质量的提升进行优化。
通过不断改进工艺，我们可以生产出更高纯度、更环保的纯碱产品，为社会和经济发展做出贡献。
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碱。
（二）氨碱法：苏尔维，比利时人， • 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。到上世纪30年代 取代路布兰制碱法、成为生产纯碱 的主要方法。
缺点：但是该法食盐利用率低，只能达到75％，氯离子完全
路布兰法制碱
1787年法国医生N. Lebelanc研发，1791年发明
原料: NaCl、 H2SO4浓、 C、CaCO3
NaCl
+H2SO4浓
Na2SO4
+CaCO3
Na2SO4
+C
Na2S
Na2S
Na2CO3
缺点:此法因难于连续生产，又需浓硫酸作原料，设备腐蚀
严重，产品质量不纯，原料利用不充分，价格较贵，所以在投 产不久后不敌索尔维法的竞争，而被淘汰。虽然如此他的制碱 法在历史上曾盛行一时，是化学工业发展史的一个里程碑。
“候氏制碱法”。
• 纯碱的性质和用途 • Na2CO3，纯碱，苏打，碱灰。易溶于水，在
35.4℃有最大溶解度，温度高于35.4℃时溶解度下
降。工业纯度为99%（以Na2O）。与水生成1
（35.4℃及以上，碳氧），7（32~35.4℃，温度较
窄无工业价值），10（32~-2.1℃，晶碱或者洗涤 碱，易风化生成1水碳酸钠）三种水合物。
三、盐水精制工艺流程的组织及操作控制要点
（一）石灰-氨-二氧化碳法 • 优点：成本低廉，适用于海盐。 • 缺点：氨损失大，流程较复杂。
图石灰-碳酸铵法盐水精制流程 1-化盐桶；2-反应罐；3-一次澄清桶；4-除钙塔；5-二次澄清桶；6-洗泥桶； 7-一次盐泥罐；8-二次盐泥罐；9-废泥罐；10-石灰乳桶；11-加泥罐
• 路布兰法 • 化学反应： 2NaCl+ H2SO4=Na2SO4+2HCl NaSO4+2C =Na2S+2CO2 Na2S+CaCO3 = Na2CO3 + CaS • 缺点：原料利用低，质量差，成本高，间歇 生产。
氨碱法制碱
1861年，比利时人索尔维以食盐、氨、二氧
化碳原料发明的制碱法，即索尔维制碱法。该法
• •
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
• 从图10-12可以看出，该原始溶液组成点应在P1和B连线与NaCl和
NH4HCO3原始溶液组成线AC的交叉点上，即T点。
图10-12原始溶液适宜组成图
实际生产中，原始氨盐水的组成不可能达到最适宜的浓度，即T点。
（四）影响aHCO3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。
在适当的氨盐水组成条件下，R值越大，则NH3转变成NH4HCO3越 完全，NaCl的利用率U(Na)越高。 生产上尽量提高R值以达到提高U(Na)的目的，但受多种因素和条件
的限制，实际生产中的碳化度一般只能达到180%～190%。
•
2.原始氨盐水溶液的理论适宜组成
• 理论适宜组成即在一定温度和压力条件下，塔内达到固液平衡时，液相 的组成点落在P1点时的原始溶液组成，此时钠的利用率最高。
• 常用吸氨塔为多段铸铁单泡罩塔，氨从吸氨塔中部引入，
引入处反应剧烈，如不及时移走热量，可使系统温度升高
95°C。所以部分吸氨液循环冷却后继续，上部各段都有 溶液冷却循环以保证塔内温度使塔中部温度为60°C，底
部为30°C。
• 澄清桶的目的是除去少量钙镁盐沉淀，达到杂质含量少于 0.1kg/m-3的标准。 • 操作压力略低于大气压，减少氨损失和循环氨引入。
适当。
四、氨盐水碳酸化工艺流程的组织及碳化塔的操作控 制要点 • （一）碳酸化工艺流程的组织
• 碳酸化的典型工艺流程见图10-13。
氨化卤泵；2-清洗气压缩机；3-中段气压缩机；4-下段气压缩机；5-分离器；6a，6b-碳酸化塔 7-中段气冷却塔；8-下段气冷却塔；9-气升输卤器；10-尾气分离器；11-碱液槽
• 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 居第一
纯 碱 发 现 史
古代，人们从草木灰中提取碳酸钾，后来
又从盐碱地和盐湖等天然资源中获取碳酸钠， 但量太小。
• (二)碳化塔的操作控制条件
• 1．碳化塔的结构
• 气体进塔可分为一段和二段。 • 一段进气是将窑气和炉气混合后进 塔。其CO2浓度一般在60%左右。 • 为了适应生产过程和反应历程的需 要，后来改为两段进气，即从塔底 送入浓度90%以上的CO2锅气，从 塔的冷却段中部送入浓度40%左右 CO2的窑气。
没有得到利用； 生产1t纯碱约有10m3废液排出，污染环境， 不宜在内陆建厂．
联合制碱法
1921年10月侯德榜在美国获得博士学位，为
了创建中国的制碱工业，受爱国实业家范旭东聘
请，毅然从美国启程回国，决心自己开发制碱新
工艺，经过600多次研究实验，分析了2000多个
样品，历时5年，于1942年发明了氨碱法与合成氨
联合生产的改进工艺，被命名为“联合制碱法”
也叫“侯氏制碱法”，开创了世界制碱工业的新
纪元。
第一章 氨碱法制纯碱
• 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。
第一节
石灰石煅烧及石灰乳制备
• 一、石灰石煅烧的基本原理
• 作用：产物二氧化碳用于氨盐水碳化； 生石灰消化后回收氨。 • （一）反应的化学平衡与理论分解温度的确定 • 1.煅烧反应
• (2)氨基甲酸铵的水解
• NH2COO－ + H2O =HCO3－ +NH3
• (3) NaHCO3结晶生成
• HCO3－ + Na + = NaHCO3
(二)氨盐水碳化过程相图分析
• 吸收二氧化碳并使之饱和的氨盐水溶液及其形成NaHCO3 沉淀的过程所组成的系统是一个复杂的多相变化系统。 • 该系统由NH4Cl、NaCl、NH4HCO3、NaHCO3、 (NH4)2CO3等盐的溶液及结晶所组成。 • 这一系统在碳化塔底部固液接近相平衡，因此可以采用固 液体系相图的分析来判断原料的利用率。
（二）工艺条件优化
• 石灰乳较稠，对生产有利，但其粘度随稠厚程度升 高而增加。太稠则沉降和阻塞管道及设备。 • 一般工业上制取和使用的石灰乳中含活性氧化钙约 160～220tt（滴度，1tt=0.05mol/L），相对密度约 为1.17～1.27。
四、石灰乳制备工艺流程的组织及运行
石灰消化系统的工艺流程见图。
二、盐水精制的原理及工艺条件优化
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-碳酸铵法和石灰-纯碱法。
• 1.石灰-碳酸铵法 • 用石灰除去盐中的镁(Mg2+)，反应如下： Mg2+ + Ca(OH)2(s) → Mg(OH)2(s) + Ca2+ • 将分离出沉淀的溶液送入除钙塔中，用碳化塔顶部尾气中的 NH3和CO2再除去Ca2+，其化学反应为： • 2NH3 + CO2 + H2O +Ca2+ →CaCO3(s) + 2NH4+ • 2.石灰-纯碱法 • 除镁的方法与石灰-碳酸铵法相同，除钙则采用纯碱法，其 反应如下： • Na2CO3 + Ca2+ → CaCO3(s) + 2Na+
二、石灰窑的工艺控制指标及操作控制要点
• 石灰窑的形式很多，目前采用最多的是连续操作的竖窑。
• 石灰窑(竖窑)的结构如图。 • 石灰石和固体燃料由窑顶 装入，在窑内自上而下运动， 经过预热、锻烧和冷却三个区。
• 三、石灰乳制备的原理及工艺条件优化 • （一）石灰乳制备的原理
• 1.消化反应 CaO(s) +H2O = Ca(OH) 2(s) 放热，体积膨胀的反应。 • 2.四种产品（根据加入水的量） • 消石灰，细粉末； • 石灰膏，稠厚； • 石灰乳，悬浮液，氨回收需要； • 石灰水，溶液。
• CaCO3 (s) = CaO(s)+ CO2 (l)
• 温度和平衡压力一个确定，另一个随之而定。
• 2.理论分解温度
• CO2分压为0.1MPa时的最低分解温度；
• 理论上为1180℃ 。
• （二）窑气中CO2浓度的计算
• CO2的来源 ： ①碳酸钙和少量碳酸镁分解
② 煤炭燃烧。
• 配焦率F:100kg石灰石所配燃料煤质量，百分数。