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
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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
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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
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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
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《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
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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
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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
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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
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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
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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
10
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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
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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
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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
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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
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24
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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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
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• 【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
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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
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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。