4化工工艺学-第四章-纯碱和烧碱详解
化工工艺学,纯碱
氨利用率
U NH3 生成NH 4Cl的量 C NH4 C HCO3 1 tg 原始NH 4Cl的量 C NH
4
从图中可看出，操作点在P1点时角最小， U(Na)最大；在P2点时角最小，U（NH3）最 大 。
注意到只析出NaHCO3时 P1点角最小，P1点钠利 用率最高。若操作点向 P2方向移动，钠利用率 降低，氨利用率提高。 因为实际生产中氨是循 环利用的，所以应主要 考虑钠利用率，选择接 近P1点的条件可以充分 利用原料。
2 1
3
原料配比和产品析 出 •总组成在AC线上， 只析出NaHCO3时， 又必须在其饱和面 上。所以在RS线内。 •RP1，P1N，P1M为 饱和线。1区为 NaHCO3析出区，2 区为NH4HCO3析出 区，3区为 NaCl,NH4Cl析出区。
Na利用率
U Na 生成NaHCO3的量 CCl C Na 1 tg 原始NaCl的量 CCl
相图的组成 •必须用立体相图表示。工业上通常用四棱锥或四 棱柱相图表示。15°C平衡数据如表。
Na+ 4.62 3.39 2.19 1.44 NH4+ 3.73 4.52 5.45 6.28 浓度/mol.kg-1 Cl- HCO3Na+ 8.17 0.18 5 1.34 7.65 0.30 6 1.27 7.13 0.51 7 1.25 6.79 0.93 8 1.16 NH4+ Cl5.65 6.00 5.21 5.41 4.92 5.03 4.14 4.00 HCO30.99 1.07 1.12 1.30
氨盐比的影响
•析出NaHCO3时，有一些NH4CO3随之共晶析出。氨的溶入， 可提高钠利用率，但过高会影响NaHCO3产量。 •氨盐比略大于1时，只有少量碳酸氢铵析出。钠利用率高，氨 利用率降低，但后者可通过循环弥补，所以可取。
化学工艺学 第4章 烧碱
第4章 烧碱
Biblioteka 4.3 隔膜法电解 4.3.1 隔膜法电解原理 立式隔膜电解槽示意图
要注意一些不利的副反应
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第4章 烧碱
4.3.1 隔膜法电解原理
阳极材料：石墨或金属阳极（DSA） 石墨电极：易损耗，隔7~8个月需要更换（在阳极区易 被氧化） DSA电极：钛为基体，涂以活化层，活化层有两类： 钌活化层，钌丝网上涂钌氧化物 非钌活化层，如铂-铱层 阴极材料：粗铁丝网或多孔铁板，并附上隔膜 食盐水连续地加入阳极室，通过隔膜空隙流入阴极室， 为避免阴极室的OH-向阳极区扩散，要调节电解液从阳极 区向阴极区的流速，使其略大于OH-的电迁移速度 13 （17×10-5 m/sV）。
27
分解槽
氯气 洗涤塔
浓盐水 贮槽
水雾 分离器
氯气 鼓风机
淡盐水泵 离子膜 电解槽
碱液 受槽
碱冷 却器 碱泵
盐水预热器
碱泵
碱液 贮槽
离子膜电解工艺流程图 28
第4章 烧碱
4.4.2 工艺流程 淡盐水脱氯流程
氯气+水蒸气
钛冷 却塔 85℃ 淡盐水
脱氧 塔
淡盐 水罐
淡盐 水泵
脱氯 盐水罐
脱氯 盐水泵
20
第4章 烧碱
4.3.3 食盐水溶液的制备与净化
盐水的二次精制主要采取三步： (1)进一步除游离Cl2、次氯酸： 用Na2SO3或Na2S、Na2S2O7（硫代硫酸钠还原剂）进 行氧化还原反应。（为避免鳌合树脂中毒失效） (2)除悬浮物： 用助沉剂（α-纤维素，羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺） 在过滤器内壁上涂一层助滤层（即将少量的盐水与α-纤维 素调成悬浮物过滤）。再进行盐水、α-纤维素大量同时过 滤。除悬浮物的目的是其对螯合树脂有不良影响。 (3)鳌合树脂塔除去微量Ca2+,Mg 2+，及螯合树脂的再生
纯碱和烧碱的区别
纯碱和烧碱的区别纯碱和烧碱的区分你知道在哪里吗？一起来了解一下吧。
下面是学习啦我给大家整理的纯碱和烧碱的区分，供大家参阅!纯碱和烧碱的区分1，名称及化学式的区分：(1)纯碱为：碳酸钠，化学式NaCO。
(2)烧碱为：氢氧化钠，化学式为NaOH。
2，理化性质的区分：(1)纯碱：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Na2CO3，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。
(2)烧碱：为一种具有很强腐蚀性的强碱，一般为片状或颗粒形态，易溶于水(溶于水时放热)并形成碱性溶液，另有潮解性，易吸取空气中的水蒸气。
3，用途上的区分：(1)纯碱：是重要的化工原料之一, 用于制化学品、清洗剂、洗涤剂、也用于照像术和制医药品。
(2)烧碱：用途极广。
用于造纸、肥皂、染料、人造丝、制铝、石油精制、棉织品整理、煤焦油产物的提纯，以及食品加工、木材加工及机械工业等方面。
烧碱和纯碱使用上不同烧碱氢氧化钠(NaOH)的用途极广。
用于生产纸、肥皂、染料、人造丝，冶炼金属、石油精制、棉织品整理、煤焦油产物的提纯，以及食品加工、木材加工及机械工业等方面。
我国《食品添加剂使用卫生标准》(GB 2920-1996)规定：可作加工助剂，按生产需要适量使用。
氢氧化钠可以被广泛使用于以下生产过程：容器的清洗过程;淀粉的加工过程;羧甲基纤维素的制备过程;谷氨酸钠的制造过程。
纯碱碳酸钠是重要的化工原料之一，广泛应用于轻工日化、建材、化学工业、食品工业、冶金、纺织、石油、国防、医药等领域，用作制造其他化学品的原料、清洗剂、洗涤剂，也用于照相术和分析领域。
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。
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、医药及其他工业。
氢氧化钠，化学式为NaOH，俗称烧碱、火碱、苛性钠，为一种具有强腐蚀性的强碱，一般为片状或块状形态，易溶于水(溶于水时放热)并形成碱性溶液，另有潮解性，易吸取空气中的水蒸气(潮解)和二氧化碳(变质)，可加入盐酸检验是否变质。
4化工工艺学-第四章-纯碱和烧碱
《化工工艺学》第4章 纯碱和烧碱
两种除钙(Ca2+)方法的比较
前者称“石灰-纯碱法”，是用扫地碱或 回收的低质量纯碱为精制剂，事先将固体 Na2CO3加热水溶解，与石灰乳混合后一次加 入反应器除去Ca2+、Mg2+离子。该法用纯碱 除钙虽损耗了部分产品，但没有氯化铵生成， 对后续工序碳酸化有利。 后者称 “石灰-碳铵法”，同氨的除钙 塔基本构造如右图。焙烧气体(CO2)从塔底经 菌帽齿缝后与溶液充分接触，在上部用水洗 涤后排空。为了加速沉降过程，可加适当助 沉剂，使形成絮状沉淀。 该法可用尾气中的氨，节省原料，但生 成的氯化铵对碳酸化过程不利。
NH3 (aq) H NH4 CO2 (aq) 2 NH3 (aq) NH4 NH2COO
水化反应如下： CO2 (aq) 2 H 2O H 2CO3 (aq)
CO2 (aq) OH HCO3
由于水化反应速度慢，且溶液中氨的浓度比OH－离子浓度大 很多，所以主要生成氨基甲酸铵。
U NH 3 (6.28 0.93) 6.28 85.2%
注意到，析出NaHCO3时P1点钠利用率最高。若操作点向P2方向 移动，钠利用率降低(溶液中Na+增加，最终被洗掉)，氨利用率提 高(溶液中NH4+减小) 。因为实际生产中氨被蒸出是循环利用的， 所以应主要考虑钠利用率，操作点要尽量靠近P1点。
4.1 纯碱(Industry of making soda)
4.1.1 概述
纯碱，化学名称为碳酸钠，Na2CO3，分子量105.9902。化学 品的纯度多在99.5%以上，故称“纯碱”。贸易商品名为苏打 (soda)或碱灰(soda ash)。 纯碱主要用于平板玻璃、玻璃制品、陶瓷釉料的生产，还广 泛用于生活洗涤、酸类中和、食品加工等。纯碱工业是在硫酸工 业发展以后逐渐发展起来的。目前主要生产方法氨碱法和联碱法。 中国纯碱工业据世界前茅，达到5Mt/a。 无水Na2CO3是白色粉末或细粒结晶，有吸湿性，其水合物有 一水、七水、十水盐。无水盐热容为(25℃)1.034J/(kg.K)，晶体密 度(20℃)2.533g/cm-3，熔点851℃，熔融热315.9kJ/kg。工业用纯碱 商品有轻质(light)、中重质(medium)、重质(dense)三种不同表观密 度，分别为0.49~0.58、0.8、0.95~1.07g/cm-3。
化工工艺学第4章--纯碱与烧碱
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化工工艺学第4章__纯碱与烧碱
4.1.1 概述
• 纯碱和烧碱都是重要的轻工、建材、化工原料， 广泛应用于造纸、石油化工、化肥、冶金、玻璃、 纺织、医药等工业。酸和碱的产量都是衡量化学 工业发达程度的标志之一。
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化工工艺学第4章__纯碱与烧碱
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化工工艺学第4章__纯碱与烧碱
•立体相图虽然能全面表示体系平衡状况，但读数 较麻烦，生产上通常使用其投影图即平面相图来 表示。带水的平面相图如下图左部，将水视为定 数时相图如下图右边。由于生产中往往控制水量 变化不大，所以经常应用的实际是干盐相图。
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化工工艺学第4章__纯碱与烧碱
• 注意到只析出NaHCO3时P1点角最小，P1点钠利
用率最高。若操作点向P2方向移动，钠利用率降 低，氨利用率提高。因为实际生产中氨是循环利
用的，所以应主要考虑钠利用率，操作点要尽量 靠近P1点。
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化工工艺学第4章__纯碱与烧碱
• 氨盐比的影响
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化工工艺• 图学第4.54章__纯碱与烧碱
• (2) 吸氨
• 吸氨过程的主要反应为：
•
NH3 + H2O = NH4OH
•
ห้องสมุดไป่ตู้
H = -35.2kJ/mol
•
2NH3 +CO2 +H2O = (NH4)2CO3
化工工艺学4章纯碱和烧碱
化工工艺学4章纯碱和烧碱1. 纯碱1.1 纯碱的定义纯碱（Sodium Carbonate）是指化学式为Na2CO3的无机化合物。
它是一种白色结晶固体，具有碱性。
1.2 纯碱的制备方法纯碱的制备主要有两种方法：氨法和苏打法。
1.2.1 氨法氨法是使用氨来制备纯碱的方法。
主要步骤包括：1.天然钠碱石经过破碎、筛分等处理后，与水一起进入反应釜。
2.在反应釜中，将氨气通过氨吸收塔吸收，并与水发生反应，生成氢氧化钠。
3.将氢氧化钠溶液进行浓缩，得到纯碱固体。
氨法制备纯碱的优点是能够充分利用氨气和原料，并且操作相对简单。
然而，氨法也存在一些问题，例如氨气成本较高，对环境的影响较大等。
1.2.2 苏打法苏打法是使用石灰石和盐酸来制备纯碱的方法。
主要步骤包括：1.将石灰石和盐酸进行反应，生成氯化钙和二氧化碳。
2.将生成的氯化钙溶液与氨气进行反应，生成氯化铵和氢氧化钙。
3.将氢氧化钙与二氧化碳反应，生成碳酸钙。
4.将碳酸钙溶液与钠盐进行反应，生成纯碱的溶液。
5.通过浓缩、结晶等步骤，得到纯碱固体。
苏打法制备纯碱的优点是原料成本相对较低，并且反应过程中产生的副产品可以继续利用。
然而，苏打法也有一些问题，如废气处理困难、产生大量的废水等。
1.3 纯碱的用途纯碱具有广泛的用途，主要包括以下几个方面：•玻璃工业：纯碱是玻璃工业的主要原料之一，用于调节玻璃的成分和性质。
•日用化工：纯碱可以用于洗涤剂、肥皂、洗衣粉等的生产中，起到去污、去垢的作用。
•医药工业：纯碱也可以用于制备药物，如制碱类药物、消化剂等。
•冶金工业：纯碱可以用于炼铝、炼钼等冶金工艺中的脱硫、脱碳等反应。
•环保工程：纯碱可以用于废水处理、烟气回收等环保工程中。
2. 烧碱2.1 烧碱的定义烧碱（Potassium Hydroxide），化学式为KOH，是一种白色固体，具有强碱性。
2.2 烧碱的制备方法烧碱的制备主要有电解法和石碱法两种方法。
2.2.1 电解法电解法是使用电解池将食盐溶液进行电解，产生氯气和氢气的同时，还会生成氢氧化钠和氯化钾。
化工工艺纯碱工艺
注意:
若溶液中CO2浓度增大，反应右移可使氨平衡分 压下降，从而使气相中pCO2增加。如图4.6所示。
图 4.6
吸氨的主要设备是吸氨 塔，其结构如图4.7。 氨从中部引入，引入处 反应剧烈，温升大，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。 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。
碳化塔是氨碱 法制纯碱的主要 设备之一。它是 由许多铸铁塔圈 组装而成，结构 上大致可分上、 下两部分：上部 为二氧化碳吸收 段，下部有一些 冷却水箱，用以 冷却碳化液以析 出晶体。碳酸化
塔.jpg
4、碳酸氢钠的煅烧（p156页）
此处适当添加相关内容，可以不作为重 点。
5、氨的回收（p158页）
NH4Cl又可以与生石灰反应，产生NH3，重新作为原料使用： 2NH4Cl+Ca(OH)2→2NH3↑+CaCl2+2H2O （NH3循环使用）
饱 和 食 盐 水 过滤 通NH3 氨 洗涤 盐 通CO2 水 煅烧 石灰石 CO2 CaO 沉淀
NaHCO3
煅烧
CO2(循环使用） Na2CO3产品 NH3(循环使用）
图 4.7
3、氨盐水的碳酸化（p151页）
碳酸化过程分为三步：氨盐水先与CO2反应生成氨基 甲酸铵，然后再水解生成碳酸氢铵，再与钠离子反应 生成碳酸氢钠。主要反应如下： CO2 + NH3 = H+ + NH2COO－ NH3 + H+ = NH4+ CO2 + 2NH3 = NH4+ + NH2COO－ 还有水化反应 CO2 + H2O = H2CO3
4化工工艺学-第四章-纯碱和烧碱全解
水化反应如下： CO2 (aq) 2 H 2O H 2CO3 (aq)
CO2 (aq) OH HCO3
由于水化反应速度慢，且溶液中氨的浓度比OH－离子浓度大 很多，所以主要生成氨基甲酸铵。
④温度的影响
温度升高，氨盐水中的 NH3减小，饱和线P1C向右移 动(但NaHCO3在溶液中的溶解 度变化不大)；P1点向右上移 动，溶液的碳酸化度增加； 均可析出等多的NaHCO3结晶， 钠利用率增大，氨利用率降 低。 在生产条件下，一般为 了得到NaHCO3，NaCl浓度不 变，采取较高温度进行碳酸 化。碳酸化后降低温度可减 少其溶解度，相应提高钠利 用率。
《化工工艺学》第4章 纯碱和烧碱
(1) 主要化学反应
根据上图，氨碱法以碳酸钙和氯化钠为原料，反应有： ① 焙烧CaCO3制得CO2：
CaCO3 ( s) 焙烧 CO2 ( g) CaO( s) 176.105kJ / mol
② NaHCO3沉淀的析出： NaCl NH3 CO2 H2O＝NaHCO 3 ( s ) NH4Cl ③ 生成的碳酸氢钠(NaHCO3)煅烧分解后可得纯碱：
《化工工艺学》第4章 纯碱和烧碱
碳酸化过程的氨盐比
从原料利用率相 图分析，氨盐比越大， 操作条件越接近P1点， 综合原料利用率越高。 当氨盐比为1:1且原 盐水饱和时，碳酸化 度与CO2平衡分压的 关系如右图。 CO2分压高，有利 于碳酸化反应。 温度低一点，溶 液饱和度大，有利于 结晶。
《化工工艺学》第4章 纯碱和烧碱
③ 氨盐比的影响
氨盐比略大 于1时，相点落 在Z点附近，只 有少量碳酸氢铵 析出。钠利用率 高，氨利用率降 低，但后者可通 过循环弥补，所 以可取。氨量高， 虽可提高钠利用 率，但过高会影 响NaHCO3产量。 其关系如右表和 上右图。
烧碱火碱纯碱
烧碱火碱纯碱
烧碱、火碱和纯碱都是碱性物质，它们的分子中都含有氢氧根离子(OH-)。
烧碱、火碱和纯碱的区别主要上是在纯度和用途上。
烧碱是一种化工原料，也叫做氢氧化钠，化学式为NaOH，其制备过程是将氯化钠（NaCl）通过电解分解的方法制得。
烧碱是水溶性极强的碱性化合物，在日常生活中应用极广泛，包括制造化肥、合成清洁剂、纤维素纤维的处理，以及在未加浓度剂的情况下，在清洁过程中用来除垢去污，用于肥皂、食品、染料、制香料、制药和制造铝的过程中等。
火碱是也是一种强碱性的物质，是碳酸钠经过高温煅烧获得的产物。
火碱看起来像是晶体或粉末，通常是细小的颗粒物质，外观通常为白色或者透明的结晶体，呈有光泽。
火碱也有很多应用，因为其在化学上是一种中和剂。
在烘干、烤面包、清洗垃圾箱、校准ph试卷等领域都有广泛应用等。
纯碱是弱碱性物质，天然产物有苏打粉或硼砂固废中，可以通过提取天然产物或人工工艺制备而成，主要成份是碳酸氢钠或者碳酸钠。
纯碱的应用场景更加分散，它可以用于洗涤和清洁领域，坚硬的衣物表面大小洗都没法叠对折，或洗大小斑点污渍都没有问题，他的唯一不足就是无法去除油渍。
它也被广泛用于纸张和纺织品行业中等。
除此之外，纯碱还可以用于调理水质。
总之，虽然三者都含有碱性离子，但它们有着不同的原料、性质和用途。
烧碱是
化工原料中的一种，具有极强水溶性，广泛应用在各个领域中。
火碱是一种中和剂，适用于各种烘干、烤面包、清洁垃圾桶等领域。
纯碱在清洗和调理水质方面有很多应用，被广泛使用于纺织和纸张行业。
第四章 纯碱与烧碱
主讲教师： 主讲教师：续京 2005.1
第四章 纯碱与烧碱
纯碱和烧碱的性质和用途
纯碱 烧碱 NaOH俗称苛性钠 俗称苛性钠， 性 Na2CO3俗称苏打或碱 NaOH俗称苛性钠， 质 灰，白色粉末，易溶 纯态无水白色半透明 白色粉末， 于水呈碱性 晶体，强碱性，强腐 晶体，强碱性， 蚀性， 蚀性，易潮解 玻璃、 用 玻璃、制取钠盐和金 途 属碳酸盐、造纸等， 属碳酸盐、造纸等， 基本化工原料 造纸、纺织、炼铝、 造纸、纺织、炼铝、 石油、合成维、 石油、合成纤维、橡 胶等， 胶等，无机化工原料
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电极反应： 电极反应： 阴极： 阴极：H2O + e- → ½ H2 + OH阳极： 阳极： 2Cl- - 2e- → Cl2 副反应： 副反应： Cl2 + H2O → HClO + HCl NaOH + HClO + HCl → ClO- + Cl- + H2O 结果： 结果：
• • • 消耗产品 降低产品纯度 浪费电能
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三、 氨盐水碳酸化
吸收、结晶、 吸收、结晶、传热过程 目的：获得产率高、质量好NH 目的：获得产率高、质量好 4HCO3 结晶 碳酸化基本原理—相图分析 碳酸化基本原理 相图分析 碳酸化过程工艺条件 碳酸化流程 碳化塔操作条件
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四、 重碱过滤与煅烧
过滤：分离晶浆中悬浮的固相 过滤：分离晶浆中悬浮的固相NaHCO3 (45~50%)
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习题
简述隔膜法、 简述隔膜法、水银法和离子交换膜法的 优缺点对比？ 优缺点对比？ 新建一电解车间，年产含30% NaOH的 新建一电解车间，年产含 的 烧碱6000t，采用隔膜电解槽进行生产。 烧碱 ，采用隔膜电解槽进行生产。 槽电流为29000A，电流效率为 槽电流为 ，电流效率为96%。 。 求每年运行时间为8400h所需的电解槽 求每年运行时间为 所需的电解槽 数?
工业化学-第四章纯碱工业
思考题1、纯碱工业有几种生产方法？2、简述氨碱法生产纯碱的主要过程。
3、写出氨碱法生产纯碱的原则流程。
4、石灰石煅烧反应是何反应（）、石灰石煅烧反应是何反应（）（）？5、煅烧与焙烧的主要区别是什么？6、碳化塔为什么要“倒塔”操作？碳化塔为什么要“倒塔”操作？概述4.1 4.1.1纯碱的作用纯碱即碳酸钠Na 2CO 3，也称苏打（Soda or Soda Soda or Soda--ash ）为白色细粒结晶粉末，相对密度为2.533，熔点为851℃，易溶于水。
工业产品纯度在99％左右，按颗粒大小、堆积密度不同，分为超轻质纯碱轻质纯碱重质纯碱分为超轻质纯碱、轻质纯碱、重质纯碱。
纯碱是用途广泛的基本化工原料，大量用于玻璃、搪瓷、制皂造纸纺织印染合成纤维冶金皮革无机盐和医皂、造纸、纺织、印染、合成纤维、冶金、皮革、无机盐和医药工业。
纯碱工业是在国民经济中有重要地位的基础化学工业。
概述4.14.1.2纯碱的工业生产方法1、氨碱法（索尔维法））为原料，焦炭为燃料，石灰石（CaCO）、石灰石（以食盐（NaCl）、）为原料焦炭为燃料3以氨为催化剂在系统中循环使用的制碱法。
）。
产品为纯碱，废物为氯化钙（CaCl2具有原料易得，价格低廉，生产连续，产品纯度高，能大规模生产等优点。
是当前占主导地位的工业制碱法。
重点介绍氨碱法的工艺流程和设备。
重点介绍氨碱法的工艺流程和设备概述4.14.1.2纯碱的工业生产方法2、联碱法1942年化学家侯德榜的研究成果，科学地将合成氨与制碱工艺联合起来，称“联合制碱法”，或“侯氏制碱法”。
）合成氨装置的产品氨（）副联碱法以食盐（NaCl）、合成氨装置的产品氨（NH3）、副产品二氧化碳（CO2），产品为纯碱和氯化铵（NH4Cl）。
联碱法具有原料利用率高，可达95％以上，不需石灰石和焦炭，节省了原料、能量及运输等的消耗，故成本低，流程短，无大量废液、废渣等优点。
概述4.14.1.2纯碱的工业生产方法3、天然碱加工法天然碱是制碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠的种原料。
纯碱制烧碱
纯碱制烧碱简介纯碱是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、化肥、造纸、染料和冶金等行业。
而制烧碱则是从纯碱中提取出的一种碱性物质，具有更高的纯度和强碱性。
本文将介绍关于纯碱制烧碱的原理、工艺流程以及应用领域。
原理纯碱通常是指氢氧化钠或碳酸钠，而制烧碱的主要原理是通过提取和精制的方法，从纯碱中获得更高纯度的碱性物质。
制烧碱的过程主要包括以下几个步骤：1.提取：将纯碱溶解在水中，形成碱液。
2.精制：利用化学反应或物理处理，去除碱液中的杂质，提高纯度。
3.结晶：通过降温或蒸发的方法，使碱液中的制烧碱结晶出来。
4.产品干燥：将制烧碱经过过滤、洗涤等处理后，进行干燥，得到最终产品。
工艺流程下面是一种常见的纯碱制烧碱的工艺流程，示例如下：1.原料准备：将纯碱作为主要原料，同时准备辅助原料如水和溶剂。
2.溶解：将纯碱逐渐加入水中，同时搅拌至溶解。
3.除杂：利用过滤或其他物理处理方法，去除溶液中的杂质，提高纯度。
4.酸化：在溶液中加入酸性物质，使碱性物质沉淀出来。
5.过滤：将沉淀的碱性物质通过过滤装置进行分离，并洗涤以去除杂质。
6.干燥：将洗涤后的制烧碱经过干燥设备进行脱水，使其达到所需的水分含量。
7.包装：将干燥后的制烧碱按照标准进行包装，以便储存和运输。
应用领域制烧碱具有很高的碱性，因此在许多行业都有广泛的应用。
以下列举几个常见的应用领域：玻璃制造制烧碱是玻璃制造过程中的重要原料之一。
它可以用来调节玻璃的成分和性质，改善玻璃的质量。
制烧碱还可以用来清洁和抛光玻璃表面，提高光学性能。
化肥生产制烧碱在化肥生产中扮演着重要角色。
它可以作为中和剂或中间原料，用于制造磷酸、硫酸等化肥产品。
造纸工业制烧碱可以用作造纸工业中的漂白剂和碱液调节剂。
它可以帮助去除纸浆中的杂质，提高纸张的质量。
染料和颜料制烧碱在染料和颜料的生产中起着重要作用。
它可以被用作媒染剂或中和剂，帮助染料在纤维上均匀分布、固定和显色。
冶金工业制烧碱在冶金工业中也有一定的应用。
烧碱和纯碱-质检-金晔然
烧碱和纯碱
烧碱：分子式NaOH，分子量40。
碱类，易溶于水，溶解度109g/100g （293K），强电解质。
在水中完全电离：NaOH==Na++OH-。
因NaOH对纤维和皮肤有强烈的腐蚀性，被称之为烧碱，烧碱是强碱，在溶液PH<7的情况下，烧碱都能与溶液中的酸性物质完全反应，而起到调整溶液PH的作用：NaOH+H-==Na+H2O。
纯碱：分子式Na2CO3，分子量106。
盐类，易溶于水。
在水中完全电离：Na2CO3+H2O==2Na++OH-+HCO3-。
正因为它溶于水后产生OH-，使溶液呈碱性，而称之为纯碱，而电离生成的HCO3-属弱电解质，很难继续电离，换言之，在溶液PH>4的情况下，HCO3-很难与酸性物质起反应，所以用纯碱调整溶液PH时其碱性只能被部分利用。
Na2CO3+2H+==2Na++H2O+CO2↑（PH<4）
Na2CO3+H+==2Na++HCO3- （4<PH<7）
综上所述：公司在污水处理时，是使用烧碱还是纯碱，要考虑到其实际使用量、价格等因素而选用之。
质检中心金晔然。
化工工艺学烧碱
编辑ppt
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由于磺酸基团具有亲水性，在溶液中膨胀，使膜体
结构变松，形成许多微细弯曲通道。活性基团中的 对离子（Na+)可与水中的Na+进行交换并透过膜， 与阴极室的OH-生成NaOH。同时，活性基团中固定 离子（SO3-）具有排斥Cl-和OH-能力，使他们没法 通过膜，可获得高纯度NaOH。
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（1）原料易得 （2）能源消耗大 （3）氯与碱的平衡 （4）腐蚀和污染严重
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8
第二章 电解制碱原理
2.1 电解过程
电解过程是将电能转化 为化学能的过程。过程不能 自发进行，电解方法强制进 行。溶液中离子产生定向移 动，阴离子向阳极，阳离子 向阴极，发生氧化还原反应 。这种通过电流使电解质水 溶液产生的化学反应称为电 化学反应。
3
苛化法生产过程分为：化碱、苛化、澄清、蒸发等四 个工序。在19世纪末电解法出现之前，苛化法一直是 世界上生成烧碱的主要方法。
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4
电解法及发展概况
隔膜法
隔膜法于1890年在德国首先出现，随后
1892年水银法电解槽在美国取得专利。
电
隔膜法：石墨或金属为阳极，铁为阴极。两
解
极间用隔膜将溶液分开。
解食盐水时，等于阳极析出氯电位与阴极析出氢之差。
计算：能斯脱方程或吉布斯－盖姆荷茨方程
吉布斯－盖姆荷茨方程计算V理
V理=△H/nF+（dF/dT)T 式中 △H－反应热效应，隔膜法和离子膜法电解氯化钠
水溶液时为221.08kJ； T—绝对温度，K； n －电极反应得失电子数； F －法拉第常数（96500C）； dF/dT电动势温度系数，为-0.0004（V/K）
NaOH ； Cl － 离 子 则 在 阳 极 表
化工工艺学4章 纯碱
• 【淡液蒸馏】 将淡液中的游离氨直接加热蒸 馏出NH3的过程，叫淡液蒸馏。
图 4.10
（4）碳酸氢钠的过滤及煅烧 P156
【重碱过滤】
• 碳化塔底晶浆含NaHCO345%～ 50%，煅烧分离前需过滤。
真空过滤机
【滤饼洗涤】
• 洗涤重碱中残留母液，降低成品 纯碱中氯化钠的含量。
• 用软水洗，以免带入Ca+、Mg+形 成沉淀堵塞滤布。
杂质分解反应 NH4HCO3 = NH3+ CO2+ H2 O NH4Cl + NaHCO3 = NH3+CO2+NaCl+H2O
P157
• 蒸汽煅烧炉返碱量、蒸汽耗量与含水量关系如图4.14。
返 碱 量
蒸 汽 耗 量
进料含水量
图 4.13
进料含水量
自身返碱蒸汽煅烧炉回转凉碱炉
(5) 氨的回收 P158
• 【目的】回收碳酸化过滤重碱后的母液中的氨及淡液中的氨。 • 【母液】过滤重碱后含游离氨、结合氨的过滤液为母液。 母液中的氨 游离氨: (NH4)2CO3、 NH4HCO3
上部洗涤段
【设备】——吸氨塔
• 特点：塔上中下部分别 设置冷却排管。 • 澄清桶：用于除去少量 钙镁盐沉淀，最终杂质 含量﹤0.1kg/m3。 • 操作压力: 塔顶稍减压， 以减少氨损失。
（洗涤尾气回收氨） 35-40℃
中部吸氨段
（加强移热） 50℃
图 4.7
下部循环澄清段
（循环和澄清氨盐水）
（3）氨盐水的碳酸化
•
③ 析出碳酸氢钠
NaCl + NH4HCO3 = NaHCO3 (s) + NH4Cl
NH4+
化工工艺学纯碱与烧碱
化工工艺学纯碱与烧碱简介在化工工艺学中，纯碱和烧碱是两种重要的化工原料。
纯碱（又称重晶石）是一种无机化合物，化学式为Na2CO3，它广泛应用于玻璃、清洗剂、纺织品等行业。
烧碱（又称氢氧化钠）是一种强碱性化合物，化学式为NaOH，它主要用于制造肥皂、造纸、合成纤维等。
本文将探讨纯碱和烧碱的制备工艺、应用以及相关的环境问题。
一、纯碱的制备工艺纯碱主要通过氯碱法和碱石法两种工艺进行制备。
1.1 氯碱法氯碱法是目前最常用的纯碱制备工艺。
该工艺将食盐（氯化钠）与水和电能进行电解，产生氯气、氢气和氢氧化钠。
通过反应、蒸发和结晶等步骤，可以将氢氧化钠转化为纯碱。
氯碱法制备纯碱的主要过程有：1.电解：在电解槽中，将食盐溶解在水中形成盐水溶液。
通过电流的作用，分解盐水中的氯化钠产生氯气和氢气。
2.钠氢化：将氯气通过氢氧化钠溶液中，使其与氢氧化钠反应生成钠亚氯酸盐。
然后，通过中和反应将生成的酸盐中和，得到氯化钠。
3.晶体化：通过蒸发控制工艺，将氯化钠溶液转化为纯度较高的氯化钠晶体。
4.碱变换：将氯化钠晶体与氢氧化钠反应，生成碳酸钠。
通过过滤和干燥等步骤，可以得到纯度较高的纯碱。
1.2 碱石法碱石法是另一种制备纯碱的工艺。
该工艺主要通过矿石烧烤和水解等步骤将碳酸钠转化为纯碱。
碱石法制备纯碱的主要过程有：1.矿石烧烤：将硝酸钠矿石烧烤，获得烧碱石（含碳酸钠）。
2.水解：将烧碱石与水反应，生成氢氧化钠。
然后，通过过滤和干燥等步骤，可以得到纯度较高的纯碱。
二、烧碱的制备工艺烧碱主要通过氯碱法和氧化法两种工艺进行制备。
2.1 氯碱法与纯碱制备类似，烧碱的氯碱法工艺也是将食盐进行电解，产生氯气、氢气和氢氧化钠，然后通过反应、蒸发和结晶等步骤，将氢氧化钠转化为烧碱。
2.2 氧化法氧化法是另一种制备烧碱的工艺。
该工艺主要通过电解和氧化等步骤将水中的氯离子氧化为氯气，然后与氢氧化钠反应生成烧碱。
三、纯碱与烧碱的应用纯碱和烧碱在许多行业中广泛应用。
纯碱制作烧碱比例
纯碱制作烧碱比例烧碱是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃制造、纺织工业、医药制造等领域。
而纯碱是制作烧碱的关键原料之一。
本文将介绍以纯碱制作烧碱的比例，以及其中的一些关键步骤和注意事项。
我们需要了解纯碱和烧碱的定义和特点。
纯碱，化学名为氢氧化钠，化学式为NaOH，是一种无色结晶体，具有强腐蚀性。
烧碱，化学名为碳酸钠，化学式为Na2CO3，是一种白色结晶体，常温下为无臭无味的粉末。
在以纯碱制作烧碱的过程中，需要控制好纯碱和其他原料的比例，以确保最终产品的质量。
一般来说，制作烧碱的比例为1：1.1，即纯碱和其他原料的摩尔比为1：1.1。
这个比例是经过实验验证的，能够得到较好的烧碱产量和质量。
制作烧碱的过程包括碳化和煅烧两个主要步骤。
碳化是指将纯碱与其他原料混合后进行高温反应，生成氧化碳和碳酸盐的过程。
煅烧是指将碳化后的产物进行高温处理，使其分解为烧碱和二氧化碳的过程。
在进行碳化反应时，需要控制好反应温度和时间。
一般来说，碳化反应的温度在800℃左右进行，反应时间为2-3小时。
这样可以确保反应充分进行，产生较高的碳酸盐产量。
煅烧是制作烧碱的关键步骤之一。
在进行煅烧时，需要控制好温度和时间，以及煅烧过程中的气氛。
一般来说，煅烧温度在1000℃左右进行，煅烧时间为2-3小时。
此外，煅烧过程中需要保持适当的氧气供应，以促进二氧化碳的释放和烧碱的生成。
在制作烧碱的过程中，还需要注意一些其他事项。
首先，要确保所使用的原料和设备的质量和纯度。
原料的质量和纯度直接影响着最终产品的质量。
其次，要控制好反应过程中的温度和压力，以及反应容器的密封性。
这样可以避免产生不良反应和安全事故。
总结起来，以纯碱制作烧碱的比例为1：1.1。
制作烧碱的过程包括碳化和煅烧两个主要步骤，需要控制好温度、时间和气氛。
此外，还需要注意原料和设备的质量和纯度，以及反应过程中的温度、压力和容器密封性。
通过合理控制这些因素，可以获得高质量的烧碱产品，满足各个行业的需求。
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《化工工艺学》第4章 纯碱和烧碱
4.1.2 氨碱法制纯碱
4.1.2.1 氨碱法的生产原理
氨碱法(Ammonia soda process) 也称索尔维(Solvay process)法， 氨碱法主要反应与物流转移见下图。
可见，氨碱法制备纯碱是以氯化钠(NaCl)和碳酸钙(CaCO3)为原 料，①碳酸钙经过焙烧产生CO2和CaO； ②CO2与NH3在NaCl水溶液 中沉淀出碳酸氢钠(NaHCO3)；③ NaHCO3再经焙烧制得纯碱 (Na2CO3)；④副产CaO经水合、NH4Cl反应制得氯化钙；⑤释放的 NH3循环利用，再与NaCl 和CO2制备NaHCO3 。
定压下，当只有碳酸氢钠析出，没有其它盐类析出时，自由 度为f＝4－2＋1＝3。下面用温度及两个浓度变量来讨论。
《化工工艺学》第4章 纯碱和烧碱
① 原料配比和产品析出
右图中，ⅠP2、P2Ⅱ、 P2P1、P1Ⅲ、P1Ⅳ为饱和线； 1,2,3区为NaHCO3、 NH4HCO3、NH4Cl的析出区； P1点可析出三种结晶。 氨盐水碳酸化后的组成 在 AC 线上。如果只需析出 NaHCO3 时，组成应 R-S 线内， 超 过 S 析 出 NH4HCO3, 超 过 R 析出NaCl。 如果总组成在 X 点， T 点 为饱和溶液 ，结晶与溶 液 比为 TX:XD ，比值越大，析 出结晶越多。可见P1点操作 最好。
《化工工艺学》第4章 纯碱和烧碱
(1) 主要化学反应
根据上图，氨碱法以碳酸钙和氯化钠为原料，反应有： ① 焙烧CaCO3制得CO2：
CaCO3 ( s) 焙烧 CO2 ( g) CaO( s) 176.105kJ / mol
② NaHCO3沉淀的析出： NaCl NH3 CO2 H2O＝NaHCO 3 ( s ) NH4Cl ③ 生成的碳酸氢钠(NaHCO3)煅烧分解后可得纯碱：
NH4Cl Ca(OH )2 2 NH3 CaCl2 2H 2O
《化工工艺学》第4章 纯碱和烧碱
(2) 氨碱法相图讨论
氨盐水碳酸化反应(反应②)实质上是液固相反应，原则上 可用液相平衡常数来确定平衡反应量。但由于体系复杂，液 相活度系数计算困难，所以工业上往往利用实验得到的相图 来确定生产条件，保证在给定工艺条件下得到所需的产品及 质量。 反应体系有NaCl-NH4Cl-NH4HCO3-NaHCO3-H2O五种物质， 有一个化学反应平衡常数方程，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。 根据相律： f C P 2
《化工工艺学》第4章 纯碱和烧碱
② 原料利用率
U Na 生成NaHCO3量 CCl C Na 1 tg 原始NaCl量 CCl
生 成NH 4Cl量 C NH 4 C HCO3 1 tg 原 始NH 4Cl量 C NH
4
U NH 3
从图中可看出，操作点在P1点时 角最小，角较小，因此两种利用率 都较高。根据P1点浓度数据可计算： U Na (6.79 1.44) 6.79 78.8%
U NH 3 (6.28 0.93) 6.28 85.2%
注意到，析出NaHCO3时P1点钠利用率最高。若操作点向P2方向 移动，钠利用率降低(溶液中Na+增加，最终被洗掉)，氨利用率提 高(溶液中NH4+减小) 。因为实际生产中氨被蒸出是循环利用的， 所以应主要考虑钠利用率，操作点要尽量靠近P1点。
《化工工艺学》第4章 纯碱和烧碱
第4章 纯碱和烧碱
Soda and Caustic Soda
纯碱和烧碱都是重要的轻工、建材、化工原料，广泛应 用于造纸、石油化工、化肥、冶金、玻璃、纺织、医药等工 业。酸和碱的产量都是衡量化学工业发达程度的标志之一。
1 2
4.1 纯 碱 4.2 烧 碱
《化工工艺学》第4章 纯碱和烧碱
《化工工艺学》第4章 纯碱和烧碱
③ 氨盐比的影响
氨盐比略大 于1时，相点落 在Z点附近，只 有少量碳酸氢铵 析出。钠利用率 高，氨利用率降 低，但后者可通 过循环弥补，所 以可取。氨量高， 虽可提高钠利用 率，但过高会影 响NaHCO3产量。 其关系如右表和 上右图。
《化工工艺学》第4章 纯碱和烧碱
④温度的影响
温度升高，氨盐水中的 NH3减小，饱和线P1C向右移 动(但NaHCO3在溶液中的溶解 度变化不大)；P1点向右上移 动，溶液的碳酸化度增加； 均可析出等多的NaHCO3结晶， 钠利用率增大，氨利用率降 低。 在生产条件下，一般为 了得到NaHCO3，NaCl浓度不 变，采取较高温度进行碳酸 化。碳酸化后降低温度可减 少其溶解度，相应提高钠利 用率。
2 NaHCO 3 ( s ) Na2CO3 ( s ) CO2 ( g ) H 2O( g )
④ 焙烧CaCO3得到的CaO，即水泥的有效成分，可作为水泥产 品，这里水合生成Ca(OH)2：
CaO H 2O Ca(OH )2
⑤ NH4Cl中的NH3是要循环利用的，可由下列反应回收：
4.1 纯碱(Industry of making soda)
4.1.1 概述
纯碱，化学名称为碳酸钠，Na2CO3，分子量105.9902。化学 品的纯度多在99.5%以上，故称“纯碱”。贸易商品名为苏打 (soda)或碱灰(soda ash)。 纯碱主要用于平板玻璃、玻璃制品、陶瓷釉料的生产，还广 泛用于生活洗涤、酸类中和、食品加工等。纯碱工业是在硫酸工 业发展以后逐渐发展起来的。目前主要生产方法氨碱法和联碱法。 中国纯碱工业据世界前茅，达到5Mt/a。 无水Na2CO3是白色粉末或细粒结晶，有吸湿性，其水合物有 一水、七水、十水盐。无水盐热容为(25℃)1.034J/(kg.K)，晶体密 度(20℃)2.533g/cm-3，熔点851℃，熔融热315.9kJ/kg。工业用纯碱 商品有轻质(light)、中重质(medium)、重质(dense)三种不同表观密 度，分别为0.49~0.58、0.8、0.95~1.07g/cm-3。