氨碱法生产纯碱的工艺过程 PPT
氨碱法生产纯碱的工艺过程
02
粗盐处理
对粗盐进行除杂、脱水和干燥等处 理，得到精盐。
废水处理
对生产过程中产生的废水进行处理 ，达到排放标准后排放。
04
母液回收与利用的设备
母液分离器
用于分离粗盐和二次母液。
二次母液回收设备
包括蒸发器、结晶器等设备，用于回收二次 母液中的氯化铵。
粗盐处理设备
包括过滤器、干燥器等设备，用于处理粗盐 。
盐水精制的工艺流程
石灰纯碱法
将石灰加入盐水中，使镁离子形成氢氧化镁沉淀，然后加入纯碱， 使钙离子形成碳酸钙沉淀，最后过滤分离，得到高纯度的盐水。
加压加灰法
将石灰和二氧化碳同时加入盐水中，使镁离子形成碳酸镁沉淀，然 后过滤分离，再对滤液进行蒸馏，得到高纯度的盐水。
膜过滤法
利用膜过滤技术，将盐水通过膜过滤器，使钙、镁等离子被截留，得 到高纯度的盐水。
沉淀与分离
在沉淀池中，碳酸氢钠晶体逐渐析出，与溶 液分离。
碳酸氢钠加热分解
将分离出的碳酸氢钠加热至一定温度，使其 分解成碳酸钠和水。
回收氯化铵
加热后的溶液回收氯化铵，作为副产品出售 。
氨盐水碳酸化的设备
混合器
用于将氨盐水与二氧化碳混合。
沉淀池
用于使碳酸氢钠晶体沉淀并分离。
加热器
用于加热碳酸氢钠溶液至分解温度。
废水处理设备
包括沉淀池、过滤器等设备，用于处理生产 过程中产生的废水。
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05
04
分离
将碳酸氢钠和氯化铵的混合溶液进行 分离，得到碳酸氢钠和氯化铵产品。
02
石灰石的破碎与消化
石灰石的破碎
石灰石破碎
将大块石灰石破碎成小块，以便 于后续的消化和溶出过程。
第二章 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。
氨碱法制纯碱ppt课件
生石灰消化后回收氨。
1.煅烧反应式
CaCO3 (s) = CaO(s)+ CO2 (g) C (s) +O2 (g ) = CO2 (g)
2.操作指标
△H>0 △H<0
➢ 温度：940~1200℃
➢ 窑气中CO含量小于0.6％，O2含量小于0.3％ ➢ 理论上，窑气中CO2含量为44.2％，但一般在40％左右。
生产方法。 • 1961年在大连建成了我国第一座联碱车间，现在
已经成为制碱工业的主要技术支柱和方法之一。 • 原料：食盐，氨，二氧化碳。 • 产品：纯碱，氯化铵。 • 优点：原料利用率，质量好，成本低，连续生产。
9
联合法原则工艺流程：
10
任务一 石灰石煅烧及石灰乳制备
一、石灰石煅烧
作用：产物二氧化碳用于氨盐水碳化；
大小以不妨碍盐水下流为限。 • 注：吸氨塔出来的气体，含CO2 60～70﹪，NH,3含量不定。
25
任务三 精盐水的氨化(二)
由石灰窑出来的气体（窑气）
NH3 少量 CO2 40%~42%
碳酸化塔出来的气体（塔气）
NH3 10% CO2 4%~7% 空气
由碳酸氢钠真空过滤机 抽出的气体（滤气）
NH3 0.5% CO2 4%~5%
0.1g/L的设备是（ ）
A.冷却排管 B.氨盐水贮桶 C.澄清桶 D.真空泵 4.吸氨工序中，为更好的提C高氨的吸收效率，采用的吸收原
则为（ ）
A.并流吸收 B.逆流吸收 C.两者同时采用 D.都不采用
B
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1、画出氨碱法生产纯碱的吸 氨流程图。
2、画出氨碱法生产纯碱的 吸氨方框图。
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任务四 氨盐水的碳酸化
氨碱法纯碱生产工艺
氨碱法纯碱生产工艺
氨碱法纯碱生产工艺也称为索尔维法，是比利时科学家索尔维于1892年创立的。
其纯碱生产工艺主要包括以下步骤：
1.盐水精制：为了除去粗盐水中的钙、镁等杂质，需要进行盐水精制。
通过加入氢氧化钠、氯化钡等物质，使杂质成为沉淀物过滤除去。
然后将盐水加热，除去其中的溶解物，得到精制的饱和盐水。
2.吸氨：氨碱法的核心步骤之一是使盐水饱和氨化。
通过加压使氨气溶解在饱和盐水中，制成氨盐水。
3.碳酸化：将氨盐水与二氧化碳反应，生成碳酸氢钠结晶，然后经过滤、洗涤、煅烧等工序，得到纯碱产品。
此时的滤液中含有氯化铵，加入食盐使它结晶析出，经过滤、干燥即得氯化铵产品。
在整个工艺过程中，还需要对各个步骤产生的废液、废气等进行处理，以达到环保要求。
此外，氨碱法生产纯碱时，设备的选择和操作条件的控制也都十分重要，它们直接影响到产品的质量和产量。
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根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，设备根本定型，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。
针对上述缺乏和合成氨厂副产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根本划分：(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；(4)碳滤工序: 氨盐水碳化制得重碱及其重碱过滤和洗涤；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(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表达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，氯化钙那么排放。
其化学反响为：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展，可以大规模连续化生产及产品质量好、本钱低等优点。
第1课时 氨碱法制纯碱及纯碱的性质
4．小苏打的性质 成 分： 碳酸氢钠 ，又称酸式碳酸钠。 性 质：白色粉末状晶体，能溶于水，受热易 分解 。 用 途：在灭火器里，做二氧化碳发生剂；在食品工业上，做 发酵粉 ； 在医疗上，治疗 胃酸 过多。
02 基础题
考点 1 氨碱法制纯碱 1．氨碱法生产纯碱的主要反应原理如下：(1)NaCl＋NH3＋CO2＋ H2O===NaHCO3＋NH4Cl；(2)2NaHCO3==△===Na2CO3＋CO2＋H2O。对上 述信息的有关理解不正确的是( B ) A．用食盐制纯碱需要含碳、氧元素的物质 B．(1)中析出晶体后剩余溶液只有一种溶质 C．氨盐水比食盐水更易吸收二氧化碳 D．碳酸氢钠比碳酸钠更易受热分解
01 知识管理
1．氨碱法制纯碱 流 程： 盐水 ―精―制→ 饱和食盐水 ―吸―氨→ 饱和氨盐水 碳―― 酸→化
碳酸氢钠 过―滤―、 ――热→解 纯碱
原 理：(1) NH3＋H2O＋NaCl＋CO2===NaHCO3＋NH4Cl
；
(2) 2NaHCO3==△===Na2CO3＋H2O＋CO2↑
。
产 物：纯碱、氯化铵。 回 收：向滤出 NaHCO3 晶体后的 NH4Cl 溶液中加 熟石灰 以回收氨， 使之循环使用。 优 点：原料经济易得， 二氧化碳和氨气 可回收利用。 缺 点：产生的氯化钙用处不大且污染环境。
考点 2 侯氏制碱法 2．(2019·济宁)我国科学家侯德榜在氨碱法的基础上创立了更为先进的联合 制碱法(侯氏制碱法)，其生产流程简明如下：
图1
图2
请读识流程图并回答下面问题：
(1)写出沉淀池中发生反应的化学方程式 NaCl＋H2O＋NH3＋CO2
===NH4Cl＋NaHCO3
。
(2)上述流程中气体 X 的化学式是 CO2 。 (3)沉淀池中晶体转移至焙烧炉时用到操作①，操作①的名称是 过滤 。
纯碱生产—氨碱法生产纯碱工艺流程
✓没有结合氨； ✓消耗了最终产品纯碱。
常用石灰-碳酸铵法
3、氨盐水的制备
作用：制备碳酸化所要求浓度的氨盐水。吸氨用的氨来自蒸氨塔（用石灰乳处理碳酸 化后母液所回收的氨，含有CO2和水蒸气）。
NH3（g）＋H2O （l） ＝NH4OH （l）； 氨气中的CO2也会溶入溶液，并反应生成碳酸铵：
氨碱法生产纯碱工艺流程
氨碱法是以氨作为中间媒介生产纯碱的一种方法，该法原料价廉易得，产 品纯度较高，且部分二氧化碳和氨可循环使用；整个制作步骤简单，适用 大规模生产。 本节课学习氨碱法生产纯碱的工艺流程。
氨碱法生产纯碱的工艺流程
原盐：制备饱和食盐水，除去Mg2+， Ca2+ ，得精制食盐水。 精制食盐水送吸氨塔吸收氨气（氨 气来自蒸氨塔回收），得氨盐水，送 往碳酸化塔。 氨盐水吸收CO2得到NaHCO3和 NH4Cl，生成的NaHCO3经煅烧分解 为Na2CO3 、 CO2和H2O。
6、氨的回收
加入石灰乳时，结合氨分离成游离氨，并从液相驱出： 2NH4Cl＋Ca(OH)2=2NH3＋CaCl2＋2H2O 母液中存在NaCl和CaCl2，CaCl2与氨化合降低氨分压，NaCl可提高平衡氨 分压，两者的作用近似抵消。 蒸馏游离氨时，物系可简化为NH3—CO2—H2O体系，蒸馏结合氨时，物系 可简化为NH3—H2O体系。
1 • 石灰石煅烧及生石灰消化 2 • 食盐水的制备和精制 3 • 氨盐水的制备 4 • 氨盐水的碳酸化 5 • 碳酸氢钠的过滤与煅烧 6 • 氨的回收
1、石灰石煅烧及生石灰消化
作用：石灰石煅烧得到的CO2用于氨盐水的碳酸化；生石灰消化后用于回收氨。 石灰石内配入一定比例的无烟煤送入石灰窑内，在窑底送入空气供燃料燃烧。 石灰石在窑内被加热，分解生成CaO和CO2。 窑气经过泡沫塔冷却、除尘和静电除尘两级净化后送压缩工序。 生石灰在化灰机内加入海水使生石灰消化制成石灰乳，送往蒸氨塔。
氨碱法生产纯碱的工艺过程 ppt课件
生产实践中NH3/NaCl的比为
1.08~1.12，即氨过量，补偿
碳氨碱化法生过产纯碱程的工的艺过氨程 损失
7
低温有利盐水吸收NH3，也有利于降低氨气夹带的 水蒸气含量，降低对盐水的稀释程度。但温度也不宜 太低，否则会生成（NH4）2CO3 ·H2O、NH4HCO3等 结晶堵塞管道和设备。实际生产中进吸收塔的气温一 般控制在55~60℃
氨碱法生产纯碱的工艺过程
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一、重碱过滤的原理与工艺条 件的优化
氨碱法生产纯碱的工艺过程
19
二、重碱过滤工艺流程的组织 及操作控制要点
转鼓式真 空过滤机
氨碱法生产纯碱的工艺过程
20Βιβλιοθήκη 三、重碱煅烧的原理与工业条 件的优化
重碱是一种不稳定的化合物，在常温常压下即能自 行分解，随着温度的升高而分解速度加快，化学反应为：
氨碱法生产纯碱的工艺过程
4
（三）氨盐水制备过程中的热效应
吸氨过程中放出大量的热量，反应放热较多，这些 热量如果不及时移除系统，将导致溶液温度升高而影响 NH3的吸收，严重时会使吸氨的过程停止。
因此，吸氨过程中的工艺和设备主要是以冷却方式 和效果为出发点。其冷却效果越好，则氨的吸收越完全， 设备的利用率也越高。
式中 TNH3——溶液中总氨的浓度
在适宜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。
氨碱法生产纯碱的工艺过程
13
（三）影响NaHCO3结晶的因素
在碳化塔内进行的碳化反应是放 热反应，使进塔液温度有30℃沿 塔下降的过程逐步升高至 60~65℃。一般液体在塔内的停 留时间为1.5~2h，出塔温度约 为20~28℃。碳化过程的温度控 制：塔内的温度分布应为上、中、 下依次为低、高、低为宜。
纯碱生产工艺流程 ppt课件
《生产领域产品质量管理与监督》课程
2
常州工程职业技术学院制药与生物工程技术系
氨碱法生产纯碱反应原理2
所用的氯化钠溶液中或多或少地含有Ca2+、
Mg2+等杂质离子，它们在氨化或碳酸化过程中会
生成CaCO3、Mg(OH)2、MgCO3及其它不溶性复盐， 堵塞设备与管道，影响传热和成品质量。故盐水
在进入吸氨塔前必须除去这些杂质。
《生产领域产品质量管理与监督》课程
纯碱生产工艺流程
常州工程职业技术学院制药与生物工程技术系
氨碱法生产纯碱反应原理1
氨盐水碳酸化生成碳酸氢钠沉淀 NaCl + NH3 + CO2 +H2O → NaHCO3 + NH4Cl 这一过程在碳酸化塔中进行。
由于NaCl水溶液不能吸收CO2，故如上式所 示，NH3与CO2同时通入时CO2的吸收率是很低 的。因此，必须先用NaCl溶液吸收NH3，再吸收 CO2。吸氨是在吸氨塔中完成。
精制方法是加入碱性物质如NaCO3和NaOH等。 使Mg2+生成Mg(OH)2沉淀，使Ca2+生成CaCO3沉淀。
Mg2+ + 2OH → Mg(OH)2↓ Ca2+ + CO32- → CaCO3↓ 生成的沉淀可借沉降法除去。沉淀除去Ca2+、
Mg2+以后的盐水，称为精制盐水。
《生产领域产品质量管理与监督》课程
《生产领域产品质量管理与监督》课程
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常州工程职业技术学院制药与生物工程技术系
侯氏制碱法2
NH3+H2O+CO2=NH4HCO3
NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓
氨碱法生产纯碱的工艺过程
NH3(g)+H2O↔NH4OH(aq)
△H=-35.2kJ/mol
2NH3(g)+CO2(g)+H2O ↔(NH4)2CO3(aq)
△H=-95.2kJ/mol副反应主要是气体与残余钙镁离子反应生成碳 酸盐和复盐沉淀的反应。
（二）盐和氨在同一水溶液体系中的相互影响
两者相互影响，即氨溶解在水中的浓度越大，则盐的
真空分离
优点：能连续操作， 生产能力大，适合 连续大规模自动化 生产
离心分离
优点：流程简单， 动力消耗低，滤出 的固体重碱含水量 少 缺点：对重碱的粒 度要求高，生产能 力低，氨耗高，国 内厂家较少采用
缺点：滤出的重碱 含水量较高
转鼓式真 空过滤机
重碱是一种不稳定的化合物，在常温常压下即能自 行分解，随着温度的升高而分解速度加快，化学反应为：
淡液蒸馏过程是直接用蒸汽“汽提”的过程，热量和质量同时 作用蒸出氨和CO2，并回收到生产系统中。
2NaHCO3（s） ↔Na2CO3（s）+CO2(g)+H2O(g) △H=128.5kJ/mol
部分杂质会发生如下反应:
(NH4)2CO3(s) ↔2NH3(g)+CO2(g)+H2O(g) NH4HCO3(s) ↔NH3(g)+CO2(g)+H2O(g) NH4Cl+NaHCO3 ↔NH3+CO2+NaCl(s)+H2O(g)
溶解于母液中的NaHCO3和Na2CO3发生如下反应：
NaHCO3+NH4Cl ↔NH3+CO2+H2O+NaCl Na2CO3+2NH4Cl ↔2NH3+CO2+H2O+2NaCl
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。
•F’
•M
•F
•D •E’
•E
•y
•B
•R
•C
•B
•C
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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
氨碱法生产纯碱的工艺过程 共31页
（二）碳化塔的操作控制条件
1.碳化塔的结构 如右图所示
2.碳化塔的操作控制要点 （1）碳化塔液面高度应控制在距塔顶0.8~1.5m处。 液面过高，尾气带液严重并导致出气管堵塞;液面过 低，则尾气带出的NH3和CO2量增大，降低了塔的 生产能力。 （2）氨盐水进塔温度约为30~50℃，塔中部温度升 到60℃左右，中部不冷却，但下部要冷却，控制塔 底温度在30℃一下，保证结晶析出。 （3）碳化塔进气量与出碱速度要匹配，否则如果出 碱过快而进气量不足时，反应区下移，导致结晶细 小，产量下降。反之，则反应区上移，塔顶NH3及 CO2的损失增大。 （4）碳化塔低出碱温度要适当。 （5）倒塔和运行时间要适宜。
氨碱法生产纯碱的工艺过程
单元三 氨盐水的制备与碳酸化
一、氨盐水制备的原理及工艺 条件的优化
（一）氨盐水制备的化学反应
NH3(g)+H2O↔NH4OH(aq) 2NH3(g)+CO2(g)+H2O ↔(NH4)2CO3(aq)
△H=-35.2kJ/mol △H=-95.2kJ/mol
副反应主要是气体与残余钙镁离子反应生成碳 酸盐和复盐沉淀的反应。
NaCl+NH3+CO2+H2O↔NaHCO3↓+NH4Cl
碳酸化目的在于获得产率高、质量好的碳酸氢 钠结晶。同时要求结晶颗粒大而均匀，便于分离， 以减少洗涤用水量，从而降低蒸氨负荷和生产成 本。
1.氨盐水碳酸化的反应机理
复杂反应体系，分三步进行
（1）氨盐水与CO2反应生成氨基甲酸铵 2NH3+CO2=NH2COOˉ+NH4+
（三）影响NaHCO3结晶的因素
在碳化塔内进行的碳化反应是放 热反应，使进塔液温度有30℃沿 塔下降的过程逐步升高至 60~65℃。一般液体在塔内的停 留时间为1.5~2h，出塔温度约 为20~28℃。碳化过程的温度控 制：塔内的温度分布应为上、中、 下依次为低、高、低为宜。
第十一章纯碱和烧碱课件
分解过程中，滤饼中的杂质也要分解：
NH4HCO3(s) = NH3(g ) + CO2(g) + H2O(g) NH4Cl + NaHCO3 = NH3+CO2+NaCl(s)
氯化钠的存在影响产品质量，所以过滤要进行洗涤 以除去氯化铵避免氯化钠生成。 煅烧过程得到的CO2浓度高，要回收用于碳酸化过程。 • 煅烧过程还包括返碱。原因是：炉内水分含量高时， 煅烧时容易结疤。所以牺牲一些产品碱，将其返回炉中 使湿碱量不致太多，以保证分解过程顺利进行。
石灰煅烧制CO2
炉 气
氨碱法制纯碱的 工艺流程
(1) 饱和盐水的制备和精制
精制的目的：将粗盐中所含杂质如Ca盐、Mg盐等除
去。因为在吸收氨和碳酸化过程中，可能生成氢氧化镁
和碳酸钙沉淀，使管道堵塞或影响产品质量。
先加入石灰乳使镁离子变成钙离子：
Mg2+ + Ca(OH)2(s) = Mg(OH)2(s) + Ca2+ 除钙可用下列两法之一：
同一反应
CO2 + 2NH3 = NH4+ + NH2COO－ 碳酸氢盐也存在下述反应
HCO3－ = H+ + CO32－
pH值为8~10.5时主要形成HCO3－ ，碱性更强时主要 生成CO32－ 。
③ 碳酸氢铵与钠离子反应生成碳酸氢钠
Na+ + HCO3－ = NaHCO3 (s) 反应到一定时间后，氨基甲酸铵的水解是控制
2NH3 + CO2 + H2O +Ca2+ = CaCO3(s) +
2NH4+
Na2CO3 + Ca2+ = CaCO3(s) + 2Na+
《氨碱法制纯碱》PPT幻灯片PPT
❖ 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。
，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．
❖ 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。
100
84.3 12
CaCO3 MgCO3 C% F
F 1
100%
100 84.3 12
0.21
❖ 由于空气中氧不能完全利用，煤的不完全燃烧，产生部 分CO和配焦率等原因，使窑气中的CO2浓度一般只能在
40%左右。
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 。
❖ 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 ❖ CaCO3 (s) = CaO(s)+ CO2 (l) ❖ 体积增大的吸热可逆反应 ❖ 自由度＝独立组分数-相数+2＝1 ❖ 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。
三种制碱方法的工艺流程图
三种制碱方法的工艺流程图纯碱主要的生产工艺分为三种：天然碱法、氨碱法、联碱法。
三种制碱工艺中，氨碱法对环境污染较大，且消耗大量的自然资源，原盐的利用率较低，生产的副产品氯化钙用途较小，大部分作为废渣处理；联碱法较氨碱法污染较小，原盐利用率较高，且与合成氨工业相互匹配，且副产品氯化铵可以用作生产复合肥的原料，在我国大规模生产有很好的适用性；天然碱法不仅对环境污染较小，且相比较成本低30-40%。
下面介绍一下这三种制碱工艺的工艺流程。
天然碱法天然碱加工法采用大自然碱矿物为原料来制取纯碱。
天然碱的加工方法主要有鹵水碳化法、一水碳酸钠法、倍半碳酸钠法。
卤水碳化法是用天然碱湖水的卤水为原料。
通过碳酸化过程,先把卤水中碳酸钠和其他钠盐转化成碳酸氧钠,再把碳酸氢钠从溶液中结晶出来,再过滤、煅烧得到纯碱。
一水碳酸钠法用天然碱为原料。
先粉碎再煅烧,碳酸氧钠分解之后再进行溶解、精制,得到一水碳酸钠结晶体,再经锻烧得到重质纯碱。
倍半碳酸钠法是以天然碱矿中最常见的组分倍半碳酸钠为主要原料。
先将天然倍半碱矿粉碎,再加水溶解,去掉泥沙后再用活性炭脱去溶液中有机物杂质,再过滤、蒸发、结晶、煅烧可得纯碱产品。
倍半天然碱法工艺流程图如下：氨碱法氨碱法，又称索尔维制碱法，是由于1862年比利时人索尔维（Ernest Solvay,1832-1922）以食盐、氨、二氧化碳为原料，成功制得碳酸钠而命名。
其主要工艺流程如下：1、煅烧石灰石制得石灰和二氧化碳，石灰消化后得到石灰乳。
2、把盐水制备成氨盐水。
3、碳化氨盐水，制得重碱。
4、把重碱进行过滤和洗涤。
5、煅烧重碱即可得到纯碱成品和二氧化碳。
6、把母液中存在的氨进行蒸馏回收。
联碱法：联碱法又称侯氏制碱法，是我国化学工程专家侯德榜于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。
原料是食盐水、氨气和二氧化碳-合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。
此方法提高了食盐利用率,缩短了生产流程,减少了对环境的污染,降低了纯碱的成本,克服了氨碱法的不足。
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低温有利盐水吸收NH3，也有利于降低氨气夹带的水 蒸气含量，降低对盐水的稀释程度。但温度也不宜太 低，否则会生成（NH4）2CO3 ·H2O、NH4HCO3等结 晶堵塞管道和设备。实际生产中进吸收塔的气温一般 控制在55~60℃
为了防止和减少吸氨系统的泄露，加速蒸氨塔中 CO2和NH3的蒸出，提高蒸NH3效率和塔的生产能力， 减少蒸汽用量，吸氨操作是在微负压条件下进行，其 压力大小以不妨碍盐水下流为限。
二、氨盐水制备工艺流程的组 织及操作控制要点
三、碳酸化过程的原理及工艺 条件优化
（一）氨盐水碳酸化的基本原理 总化学反应过程：
NaCl+NH3+CO2+H2O↔NaHCO3↓+NH4Cl
碳酸化目的在于获得产率高、质量好的碳酸氢钠 结晶。同时要求结晶颗粒大而均匀，便于分离，以 减少洗涤用水量，从而降低蒸氨负荷和生产成本。
生产与操作。每组中有一塔作为清洗塔，并将预 碳化液分配给几个制碱塔碳化制碱。塔的编组有 多种形式：二塔组合，三塔组合，四塔组合，最 多的有八塔组合。塔组合数的多少和方法原则上 应注意：清洗他能清垢干净，换塔次数少，碳化 制碱时间长。
（二）碳化塔的操作控制条件
1.碳化塔的结构 如右图所示
2.碳化塔的操作控制要点 （1）碳化塔液面高度应控制在距塔顶0.8~1.5m处。 液面过高，尾气带液严重并导致出气管堵塞;液面过 低，则尾气带出的NH3和CO2量增大，降低了塔的生 产能力。 （2）氨盐水进塔温度约为30~50℃，塔中部温度升 到60℃左右，中部不冷却，但下部要冷却，控制塔 底温度在30℃一下，保证结晶析出。 （3）碳化塔进气量与出碱速度要匹配，否则如果出 碱过快而进气量不足时，反应区下移，导致结晶细 小，产量下降。反之，则反应区上移，塔顶NH3及 CO2的损失增大。 （4）碳化塔低出碱温度要适当。 （5）倒塔和运行时间要适宜。
部分杂质会发生如下反应:
(NH4)2CO3(s) ↔2NH3(g)+CO2(g)+H2O(g) NH4HCO3(s) ↔NH3(g)+CO2(g)+H2O(g) NH4Cl+NaHCO3 ↔NH3+CO2+NaCl(s)+H2O(g)
重碱煅烧炉出来的尾气称为炉气，其中CO2的浓度可达 到90%以上。重碱经煅烧以后所得的纯碱量与原重碱的 比值称为烧成率。
1.氨盐水碳酸化的反应机理
复杂反应体系，分三步进行
（1）氨盐水与CO2反应生成氨基甲酸铵 2NH3+CO2=NH2COOˉ+NH4+
（2）氨基甲酸铵水解 NH2COOˉ+H2O=HCO3ˉ+NH3
（3）复分解析出碳酸氢钠结晶 HCO3ˉ+Na+=NaHCO3
（二）氨盐水碳化的工艺条件 1.碳化度
单元四 重碱的过滤与煅烧
一、重碱过滤的原理与工艺条 件的优化
二、重碱过滤工艺流程的组织 及操作控制要点
转鼓式真 空过滤机
三、重碱煅烧的原理与工业条 件的优化
重碱是一种不稳定的化合物，在常温常压下即能自行 分解，随着温度的升高而分解速度加快，化学反应为：
2NaHCO3（s） ↔Na2CO3（s）+CO2(g)+H2O(g) △H=128.5kJ/mol
因此，吸氨过程中的工艺和设备主要是以冷却方式和 效果为出发点。其冷却效果越好，则氨的吸收越完全， 设备的利用率也越高。
（四）氨盐水制备的工艺条件优化
1.NH3/NaCl比的选择 2.温度的选择
3.吸收塔内压力
吸氨不足，导致NaCl分解不完全， 造成NaCl损失
吸氨太多，多余的NH4HCO3随 NaHCO3一同形成结晶而降低氨 的利用率 理论上NH3/NaCl之比应为1:1 （摩尔比） 生产实践中NH3/NaCl的比为 1.08~1.12，即氨过量，补偿碳 化过程的氨损失
过程中溶液达到饱和甚至稍微 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。应用此 方法需注意以下两点： 1.加晶种的部位和时间； 2.加入晶种的量要适当。
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 大规模生产系统中，常采用“塔组”进行多塔
式中 TNH3——溶液中总氨的浓度 在适宜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。
（三）影响NaHCO3结晶的因素
在碳化塔内进行的碳化反应是放 热反应，使进塔液温度有30℃沿 塔下降的过程逐步升高至 60~65℃。一般液体在塔内的停 留时间为1.5~2h，出塔温度约为 20~28℃。碳化过程的温度控制： 塔内的温度分布应为上、中、下 依次为低、高、低为宜。
（二）盐和氨在同一水溶液体系中的相互影响
两者相互影响，即氨溶解在水中的浓度越大，则盐的 溶解度越小。氨是一种在水中溶解度很大的物质，但在 有NaCl存在的盐水中，其溶解度有所降低，表现在氨盐 水表面的平衡分压较纯水上方氨的平衡分压大。
（三）氨盐水制备过程中的热效应
吸氨过程中放出大量的热量，反应放热较多，这些热 量如果不及时移除系统，将导致溶液温度升高而影响 NH3的吸收，严重时会使吸氨的过程停止。
四、重碱煅工艺流程的组织 及操作控制要点
内热式蒸汽煅烧炉结构
内热式蒸汽煅烧炉操作条件
（1）温度 炉内温度一般应控制在160~190℃， 不得低于150℃ （2）蒸汽 一般蒸汽压力应大于25kg/ c㎡ （2.5MPa）为宜 （3）反碱量 将一部分热成品碱返回与重碱混合， 使其水分将至6%~8%为宜 （4）存灰量 在稳定运行时，炉内所具有的物料 量即为存灰量。存灰量的多少，标志着物料在炉内 的停留时间的长短。
氨碱法生产纯碱的工艺过程
单元三 氨盐水的制备与碳酸化
一、氨盐水制备的原理及工艺 条件的优化
（一）氨盐水制备的化学反应
NH3(g)+H2O↔NH4OH(aq) 2NH3(g)+CO2(g)+H2O ↔(NH4)2CO3(aq)
△H=-35.2kJ/mol △H=-95.2kJ/mol
副反应主要是气体与残余钙镁离子反应生成碳 酸盐和复盐沉淀的反应。