氨碱法制取纯碱与侯氏制碱法
侯氏制碱法与索尔维制碱法
侯氏制碱法与索尔维制碱法(也叫做氨碱法与联碱法)的比较一、氨碱法(又称索尔维法)以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱。
先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水,再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。
其化学反应原理是:NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl 将经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体,再加热煅烧制得纯碱产品。
2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2含有氯化铵的滤液与石灰乳[Ca(OH)2]CaO+H2O=Ca(OH)2,2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O。
氨碱法的优点是:原料(食盐和石灰石)便宜;产品纯碱的纯度高;副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用;制造步骤简单,适合于大规模生产。
但氨碱法也有许多缺点:首先是两种原料的成分里都只利用了一半—食盐成分里的钠离子(Na+)和石灰石成分里的碳酸根离子(CO32-)结合成了碳酸钠,可是食盐的另一成分氯离子(Cl-)和石灰石的另一成分钙离子(Ca2+)却结合成了没有多大用途的氯化钙(CaCl2),因此如何处理氯化钙成为一个很大的负担。
氨碱法的最大缺点还在于原料食盐的利用率只有72%~74%,其余的食盐都随着氯化钙溶液作为废液被抛弃了,这是一个很大的损失。
二、联合制碱法(又称侯氏制碱法)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、氨和二氧化碳—合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。
其化学反应原理是:C+H2O=CO+H2 CO+H2O=CO2+H2联合制碱法包括两个过程:第一个过程与氨碱法相同,将氨通入饱和食盐水而成氨盐水,再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀,经过滤、洗涤得NaHCO3微小晶体,再煅烧制得纯碱产品,其滤液是含有氯化铵和氯化钠的溶液。
第二个过程是从含有氯化铵和氯化钠的滤液中结晶沉淀出氯化铵晶体。
[化学史料]纯碱工业近代史与侯氏制碱法
纯碱工业近代史与侯氏制碱法黄明建人类早期用碱主要有两个来源:一是天然碱,源于碱湖;二是植物碱,将植物(如海藻)烧成灰后,经水浸、过滤、浓缩结晶后的提取物。
18世纪中叶,由于玻璃、肥皂、皮革等工业生产规模的扩大,使纯碱的市场需求量也迅速增大。
正是在这一时期,英法七年战争(1756~1763)导致法国纯碱供应严重短缺。
1775年,法国科学院悬赏征求制碱方法。
直至1789年,法国医生路布兰(N.Lebelanc )终于发明了一种有实用价值的制碱法,并于1791年获得法国专利权。
路布兰制碱法路布兰以食盐、硫酸、煤及石灰石为原料制得纯碱。
食盐与硫酸作用生成硫酸钠(也有国家用芒硝代替硫酸和食盐),再同石灰石、煤混合,置于反射炉或旋转炉于950~1000℃下煅烧。
主要反应原理: 2NaCl + H 2SO 4 == Na 2SO 4 + 2HClNa 2SO 4 + 2C == Na 2S + 2CO 2↑ (同时有CO 生成)Na 2S + CaCO 3 == Na2CO 3 + CaS 索尔维制碱法(氨碱法)1861年,比利时人索尔维(E.Solvay )在其父煤气厂从事稀氨水的浓缩工作时,发现用饱和食盐水吸收氨和二氧化碳时能制得重(chóng )碱——碳酸氢钠,继而可制得纯碱。
索尔维制碱法(或称氨碱法)就此产生,并获得利用海盐、氨和石灰石制取纯碱的专利。
1863年,索尔维正式筹资办厂,很快迫使路布兰法退出历史舞台。
其生产工艺的主要流程:高温高温高温主要反应原理:CaCO 3 == CaO + CO 2↑NaCl + NH 3 + CO 2 + H 2O = NaHCO 3↓+ NH 4Cl 2NaHCO 3 == Na 2CO 3 + CO 2↑+ H 2O2NH 4Cl + Ca(OH)2 == CaCl 2 + 2NH 3↑+ H 2O生产中,先要精制饱和食盐水的原因,是为了除去混在食盐中的Mg 2+和Ca 2+,避免在后续工序中生成难溶的氢氧化物和碳酸盐,影响传热,甚至堵塞管道,还影响产品的质量。
备战高考:索尔维法和侯氏制碱法的比较
索尔维法和侯氏制碱法的比较无水碳酸钠,俗名纯碱、苏打。
它是玻璃、造纸、肥皂、洗涤剂、纺织、制革等工业的重要原料,还常用作硬水的软化剂,也用于制造钠的化合物。
它的工业制法主要有氨碱法和联合制碱法两种。
一、氨碱法(又称索尔维法)它是比利时工程师苏尔维(1838~1922)于1892年发明的纯碱制法。
他以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱。
先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水,再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。
其化学反应原理是:NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl将经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体,再加热煅烧制得纯碱产品。
2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑放出的二氧化碳气体可回收循环使用。
含有氯化铵的滤液与石灰乳[Ca(OH)2]混合加热,所放出的氨气可回收循环使用。
CaO+H2O=Ca(OH)2,2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O其工业生产的简单流程如图所示。
氨碱法的优点是:原料(食盐和石灰石)便宜;产品纯碱的纯度高;副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用;制造步骤简单,适合于大规模生产。
但氨碱法也有许多缺点:首先是两种原料的成分里都只利用了一半——食盐成分里的钠离子(Na+)和石灰石成分里的碳酸根离子(CO32-)结合成了碳酸钠,可是食盐的另一成分氯离子(Cl-)和石灰石的另一成分钙离子(Ca2+)却结合成了没有多大用途的氯化钙(CaCl2),因此如何处理氯化钙成为一个很大的负担。
氨碱法的最大缺点还在于原料食盐的利用率只有72%~74%,其余的食盐都随着氯化钙溶液作为废液被抛弃了,这是一个很大的损失。
二、联合制碱法(又称侯氏制碱法)它是我国化学工程专家侯德榜(1890~1974)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。
侯式制碱法原理和简单流程
侯式制碱法原理和简单流程【知识梳理】实验背景:无水碳酸钠,俗名纯碱、苏打。
它是玻璃、造纸、肥皂、洗涤剂、纺织、制革等工业的重要原料,还常用作硬水的软化剂,也用于制造钠的化合物。
它的工业制法主要有氨碱法和联合制碱法两种。
一、实验原理化学反应原理: 32243NH CO H O NH HCO ++→4334()NaCl NH HCO NaHCO NH Cl +→↓+饱和总反应 : 32234()NaCl NH CO H O NaHCO NH Cl +++→↓+饱和 将经过滤、洗涤得到的NaHCO 3微小晶体再加热,制得纯碱产品:323222NaHCO Na CO CO H O ∆−−→+↑+二、氨碱法(又称索尔维法) 1.原料:食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气 2.步骤:先把氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水, 32243NH CO H O NH HCO ++→ 再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液,4334()NaCl NH HCO NaHCO NH Cl +→↓+饱和将经过滤、洗涤得到的NaHCO 3微小晶体,再加热煅烧制得纯碱产品。
323222NaHCO Na CO CO H O ∆−−→+↑+(放出的二氧化碳气体可回收循环使用)含有氯化铵的滤液与石灰乳[Ca(OH)2]混合加热,所放出的氨气可回收循环使用。
CaO +H 2O → Ca(OH)2,2NH 4Cl +Ca(OH)2 → CaCl 2+2NH 3↑+2H 2O 其工业流程图为:3.氨碱法的优点是:(1)原料(食盐和石灰石)便宜;(2)产品纯碱的纯度高;(3)副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用;(4)制造步骤简单,适合于大规模生产。
4.氨碱法的缺点是:(1)产生大量无用的副产品CaCl 2(2)NaCl 利用率只有70%,约有30%的NaCl 留在母液中。
(3)设备多,耗能大。
CO 2Na 2CO 3X 食盐水循环II循环I 母液NH 4Cl煅烧炉 合成氨厂 沉淀池NH 3NH 3 食盐细粉Z冷却至10℃以下,过滤联碱法(候氏制碱法)生产流程示意图CO 2Na 2CO 3X 食盐水,NH 3母液煅烧炉煅烧沉淀池CaOY排出液W循环II循环I氨碱法生产流程示意图石灰石三、联合制碱法(又称侯氏制碱法) 1.原料:食盐、氨气和二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。
侯氏制碱法的原理及应用
侯氏制碱法的原理及应用小结:工业制纯碱的方法:1.氨碱法(索尔维制碱法)向饱和食盐水中通入足量氨气至饱和,然后在加压下通入CO 2(由CaCO 3煅烧而得),因NaHCO 3溶解度较小,故反应有:NH 3+CO 2+H 2O =NH 4HCO 3 NaCl +NH 4HCO 3=NaHCO 3↓+NH 4Cl 将析出的NaHCO 3晶体煅烧,即得Na 2CO 3: 2NaHCO 3∆====Na 2CO 3+CO 2↑+H 2O 母液中的NH 4Cl 加消石灰可回收氨,以便循环使用2NH 4Cl +Ca(OH)2∆====CaCl 2+2NH 3↑+2H 2O 此法优点:原料经济,能连续生产,CO 2和NH 3能回收使用.缺点:大量CaCl 2用途不大,NaCl 利用率只有70%,约有30%的NaCl 留在母液中。
2.联合制碱法(侯氏制碱法)根据NH 4Cl 在常温时的溶解度比NaCl 大,而在低温下却比NaCl 溶解度小的原理,在278K ~283K(5℃~10℃)时,向母液中加入食盐细粉,而使NH 4Cl 单独结晶析出供做氮肥.此法优点:保留了氨碱法的优点,消除了它的缺点,使食盐的利用率提高到96%;NH 4Cl 可做氮肥;可与合成氨厂联合,使合成氨的原料气CO 转化成CO 2,革除了CaCO 3制CO 2这一工序。
例1 1892年,比利时人索尔维以NaCl 、CO 2、H 2O 、NH 3为原料生产Na 2CO 3,叫索尔维法.其主要步骤是:(1)在NH 3饱和的NaCl 溶液中通入CO 2制得NaHCO 3;(2)再将NaHCO 3焙烧制得纯碱,CO 2循环使用;(3)在析出小苏打的母液中加入生石灰,NH 3循环使用.1940年,我国著名化工专家侯德榜先生,冲破了“索尔维”法的技术封锁,并加以改进,用NaCl 固体代替生石灰,加入母液使NH 4Cl 晶体析出,生产出纯碱和氯化铵.这便是举世闻名的“侯氏制碱法”.试回答:(1)在氨饱和NaCl 溶液中通入CO 2的两步反应方程式为 。
侯氏制碱法的原理及应用-带答案
侯氏制碱法的原理及应用小结:工业制纯碱的方法: 1.氨碱法(索尔维制碱法)向饱和食盐水中通入足量氨气至饱和,然后在加压下通入CO 2(由CaCO 3煅烧而得),因NaHCO 3溶解度较小,故有下列反应发生: NH 3+CO 2+H 2O =NH 4HCO 3 NaCl +NH 4HCO 3=NaHCO 3↓+NH 4Cl 将析出的NaHCO 3晶体煅烧,即得Na 2CO 3:2NaHCO 3∆====Na 2CO 3+CO 2↑+H 2O母液中的NH 4Cl 加消石灰可回收氨,以便循环使用:2NH 4Cl +Ca(OH)2∆====CaCl 2+2NH 3↑+2H 2O此法优点:原料经济,能连续生产,CO 2和NH 3能回收使用.缺点:大量CaCl 2用途不大,NaCl 利用率只有70%,约有30%的NaCl 留在母液中。
2.联合制碱法(侯氏制碱法)根据NH 4Cl 在常温时的溶解度比NaCl 大,而在低温下却比NaCl 溶解度小的原理,在278K ~283K(5℃~10℃)时,向母液中加入食盐细粉,而使NH 4Cl 单独结晶析出供做氮肥.此法优点:保留了氨碱法的优点,消除了它的缺点,使食盐的利用率提高到96%;NH 4Cl 可做氮肥;可与合成氨厂联合,使合成氨的原料气CO 转化成CO 2,革除了CaCO 3制CO 2这一工序。
例1 1892年,比利时人索尔维以NaCl 、CO 2、H 2O 、NH 3为原料生产Na 2CO 3,叫索尔维法.其主要步骤是:(1)在NH 3饱和的NaCl 溶液中通入CO 2制得NaHCO 3;(2)再将NaHCO 3焙烧制得纯碱,CO 2循环使用;(3)在析出小苏打的母液中加入生石灰,NH 3循环使用.1940年,我国著名化工专家侯德榜先生,冲破了“索尔维”法的技术封锁,并加以改进,用NaCl 固体代替生石灰,加入母液使NH 4Cl 晶体析出,生产出纯碱和氯化铵.这便是举世闻名的“侯氏制碱法”.试回答: (1)在氨饱和NaCl 溶液中通入CO 2的两步反应方程式为 。
索尔维制碱法与侯氏制碱法(也叫做氨碱法与联碱法)
联合制碱法与氨碱法比较,其最大的优点是使 食盐的利用率提高到96%以上,应用同量的食 盐比氨碱法生产更多的纯碱。另外它综合利用 了氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子,同时,生 产出两种可贵的产品——纯碱和氯化铵。将氨 厂的废气二氧化碳,转变为碱厂的主要原料来 制取纯碱,这样就节省了碱厂里用于制取二氧 化碳的庞大的石灰窑;将碱厂的无用的成分氯 离子(Cl-)来代替价格较高的硫酸固定氨厂 里的氨,制取氮肥氯化铵。从而不再生成没有 多大用处,又难于处理的氯化钙,减少了对环 境的污染,并且大大降低了纯碱和氮肥的成本, 充分体现了大规模联合生产的优越性。
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二、联合制碱法(又称侯氏制碱法) 它是我国化学工程专家侯德榜
(1890~1974)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、氨和二氧化 碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时 的废气。其化学反应原理是: C+H2O=CO+H2 CO+H2O=CO2+H2
1922)于1892年发明的纯碱制法。他以 食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生 石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯 碱。先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐 水,再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳 酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。其化学反应原 理是: NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+
NH4Cl
联合制碱法包括两个过程:第一个过程与氨碱法相同, 将氨通入饱和食盐水而成氨盐水,再通入二氧化碳生 成碳酸氢钠沉淀,经过滤、洗涤得NaHCO3微小晶体, 再煅烧制得纯碱产品,其滤液是含有氯化铵和氯化钠 的溶液。第二个过程是从含有氯化铵和氯化钠的滤液 中结晶沉淀出氯化铵晶体。由于氯化铵在常温下的溶 解度比氯化钠要大,低温时的溶解度则比氯化钠小, 而且氯化铵在氯化钠的浓溶液里的溶解度要比在水里 的溶解度小得多。所以在低温条件下,向滤液中加入 细粉状的氯化钠,并通入氨气,可以使氯化铵单独结 晶沉淀析出,经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品。 此时滤出氯化铵沉淀后所得的滤液,已基本上被氯化 钠饱和,可回收循环使用。其工业生产的简单流程如 图所示。
侯氏制碱法的原理及应用-带答案
侯氏制碱法的原理及应用小结:工业制纯碱的方法:1.氨碱法 (索尔维制碱法)向饱和食盐水中通入足量氨气至饱和,而后在加压下通入CO2(由 CaCO3煅烧而得 ),因 NaHCO 3溶解度较小,故有以下反响发生:NH 3+CO2+ H2O= NH 4HCO3NaCl +NH 4HCO 3= NaHCO 3↓+ NH 4Cl将析出的 NaHCO 3晶体煅烧,即得Na2CO3:2NaHCO 3Na2CO3+ CO2↑+ H2O母液中的 NH 4Cl 加消石灰可回收氨,以便循环使用:2NH 4Cl+ Ca(OH) 2CaCl 2+ 2NH 3↑+ 2H2O此法长处:原料经济,能连续生产,CO2和 NH 3能回收使用.弊端:大批 CaCl 2用途不大, NaCl 利用率只有 70%,约有30%的 NaCl 留在母液中。
2.联合制碱法 (侯氏制碱法 )依据 NH 4Cl 在常温时的溶解度比NaCl 大,而在低温下却比NaCl 溶解度小的原理,在 278K ~283K(5 ℃~ 10℃ )时,向母液中加入食盐细粉,而使NH 4Cl 独自结晶析出供做氮肥.此法长处:保存了氨碱法的长处,除去了它的弊端,使食盐的利用率提升到96% ; NH 4Cl 可做氮肥;可与合成氨厂联合,使合成氨的原料气 CO 转变成 CO2,革除了 CaCO3制 CO2这一工序。
例 1 1892 年,比利时人索尔维以NaCl 、CO2、H 2O、NH 3为原料生产 Na2CO3,叫索尔维法.其主要步骤是: (1)在 NH 3饱和的 NaCl 溶液中通入CO2制得 NaHCO 3;(2) 再将 NaHCO 3焙烧制得纯碱, CO2循环使用;(3)在析出小苏打的母液中加入生石灰,NH 3循环使用. 1940 年,我国著名化工专家侯德榜先生,突破了“索尔维”法的技术封闭,并加以改良,用 NaCl 固体取代生石灰,加入母液使 NH 4Cl 晶体析出,生产出纯碱和氯化铵.这即是举世有名的“侯氏制碱法”.试回答:(1)在氨饱和 NaCl 溶液中通入 CO2的两步反响方程式为。
候式制碱法的故事
候式制碱法的故事
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。
20 世纪20 年代,比利时人索尔维发明了氨碱法制纯碱,使制碱工业发生了重大变化。
氨碱法在生产过程中,需要使用大量的氯化钠,同时会产生大量的氯化钙,氯化钙难以处理,会造成环境污染。
此外,氨碱法还需要消耗大量的石灰和煤炭,生产成本较高。
为了解决这些问题,侯德榜经过多年的努力,终于在1943 年发明了侯氏制碱法。
侯氏制碱法的主要原理是利用合成氨工业中的废气二氧化碳来代替氨碱法中的石灰,从而减少了氯化钙的生成,同时也降低了生产成本。
侯氏制碱法还可以利用氯化铵来回收氨,使氨得到循环利用,降低了氨的消耗。
侯氏制碱法的发明,是我国制碱工业的一项重大技术创新,为我国的制碱工业做出了重要贡献。
同时,侯氏制碱法的成功,也为其他国家的制碱工业提供了有益的借鉴和启示。
侯德榜为了探索制碱技术,曾远渡重洋到美国学习,回国后经过不断的摸索和试验,终于成功地发明了侯氏制碱法。
他的故事告诉我们,只要有坚定的信念和不懈的努力,就能够克服困难,取得成功。
2.3两种制碱方法
2.3纯碱制造技术的发展无水碳酸钠,俗名纯碱、苏打。
它是玻璃、造纸、肥皂、洗涤剂、纺织、制革等工业的重要原料,还常用作硬水的软化剂,也用于制造钠的化合物。
它的工业制法主要有氨碱法和联合制碱法两种。
一、氨碱法(又称索尔维法)它是比利时工程师苏尔维(1838~1922)于1861年发明的纯碱制法。
他以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱。
1、盐水精制(加熟石灰、纯碱,除去镁离子、钙离子)2、使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水,即盐水氨化。
3、再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液,氨盐水碳酸化。
NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl4、将经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体,再加热煅烧制得纯碱产品,放出的二氧化碳气体可回收循环使用。
2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑5、含有氯化铵的滤液与石灰乳[Ca(OH)2]混合加热,所放出的氨气可回收循环使用。
CaO+H2O=Ca(OH)2,2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O氨碱法的优点是:原料(食盐和石灰石)便宜;产品纯碱的纯度高;副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用;制造步骤简单,适合于大规模生产。
但氨碱法也有许多缺点:原料食盐的利用率只有72%~74%,氯化钙溶液数量大、难处理。
二、联合制碱法(又称侯氏制碱法)它是我国化学工程专家侯德榜(1890~1974)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、氨和二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。
其化学反应原理是:C+H2O=CO+H2,CO+H2O=CO2+H2联合制碱法包括两个过程:第一个过程与氨碱法相同,将氨通入饱和食盐水而成氨盐水,再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀,经过滤、洗涤得NaHCO3微小晶体,再煅烧制得纯碱产品,其滤液是含有氯化铵和氯化钠的溶液。
纯碱的工业生产方法
CO2 + H2
侯德榜制碱法的优点: ——联合制碱法
1、提高了氯化钠的利用率
2、同时得到了纯碱和氯化铵两种产品 3、综合利用了氨厂的废弃物 CO2,工厂设 备比氨碱法简单
3、氨碱法和联合制碱法比较
化工生产基本原理 优点 缺点
工艺不同料低廉,成本降低, 氨循环利用;产品纯度 高;制造步骤简单
(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
NaCl
副产品
NaCl
优点:
纯碱的工业生产方法
纯碱的用途
玻璃
食品
造纸
制皂 纺织
纯碱的制法
目前纯碱的生产方法有索尔维法 (氨碱法)、联碱法及天然碱法。美 国是世界纯碱生产第一大国,纯碱全 部来自天然碱。亚洲纯碱以合成碱为 主,主要生产国家为中国、印度和日 本。
天然盐湖制碱法 索尔维法(氨碱法) 侯氏制碱法(联合制碱法)
内蒙古鄂尔多斯 合同查汗淖碱湖
原料便宜易得,产品纯度高,氨和部 分二氧化碳可以循环使用,制作步骤简单。
缺点:
副产物氯化钙的处理,食盐的利用率 不高,大约只有70%。
如何进一步提高食盐的利用率,不生成无用 的CaCl2是必须要解决的问题。
1939年,侯德榜改良了索尔维制碱法, 摒弃了氨碱法的缺点,被称为侯德榜制碱法。
侯德榜
侯氏制碱法的原理及应用带答案
1 侯氏制碱法的原理及应用小结:工业制纯碱的方法:小结:工业制纯碱的方法: 1.氨碱法(索尔维制碱法) 向饱和食盐水中通入足量氨气至饱和,然后在加压下通入CO 2(由CaCO 3煅烧而得),因NaHCO 3溶解度较小,故有下列反应发生:溶解度较小,故有下列反应发生: NH 3+CO 2+H 2O =NH 4HCO 3 NaCl +NH 4HCO 3=NaHCO 3↓+NH 4Cl 将析出的NaHCO 3晶体煅烧,即得Na 2CO 3:2NaHCO 3D====Na 2CO 3+CO 2↑+H 2O 母液中的NH 4Cl 加消石灰可回收氨,以便循环使用:2NH 4Cl +Ca(OH)2D====CaCl 2+2NH 3↑+2H 2O 此法优点:原料经济,能连续生产,CO 2和NH 3能回收使用.缺点:大量CaCl 2用途不大,NaCl 利用率只有70%,约有30%的NaCl 留在母液中。
留在母液中。
2.联合制碱法(侯氏制碱法) 根据NH 4Cl 在常温时的溶解度比NaCl 大,而在低温下却比NaCl 溶解度小的原理,在278K ~283K(5℃~10℃)时,向母液中加入食盐细粉,而使NH 4Cl 单独结晶析出供做氮肥. 此法优点:保留了氨碱法的优点,消除了它的缺点,使食盐的利用率提高到96%;NH 4Cl 可做氮肥;可与合成氨厂联合,使合成氨的原料气CO 转化成CO 2,革除了CaCO 3制CO 2这一工序。
例1 1892年,比利时人索尔维以NaCl 、CO 2、H 2O 、NH 3为原料生产Na 2CO 3,叫索尔维法.其主要步骤是:(1)在NH 3饱和的NaCl 溶液中通入CO 2制得NaHCO 3;(2)再将NaHCO 3焙烧制得纯碱,CO 2循环使用;(3)在析出小苏打的母液中加入生石灰,NH 3循环使用.1940年,我国著名化工专家侯德榜先生,冲破了“索尔维”法的技术封锁,并加以改进,用NaCl 固体代替生石灰,加入母液使NH 4Cl 晶体析出,晶体析出,生产出纯碱和氯化铵.生产出纯碱和氯化铵.生产出纯碱和氯化铵.这便是举世闻名的这便是举世闻名的“侯氏制碱法”.试回答: (1)在氨饱和NaCl 溶液中通入CO 2的两步反应方程式为的两步反应方程式为。
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。
氨碱法和侯氏制碱法
氨碱法和侯氏制碱法
氨碱法和侯氏制碱法都是工业制取纯碱(碳酸钠,Na2CO3)的方法,它们在制碱过程中有一定的区别。
1. 氨碱法(又称索尔维法):
氨碱法是一种较早发明的纯碱制取方法,由比利时工程师苏尔维于 1892 年发明。
该方法以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)和氨气为原料。
在制碱过程中,先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水,再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。
最后通过加热碳酸氢钠分解得到纯碱。
2. 侯氏制碱法:
侯氏制碱法是一种改进的氨碱法,它是在氨碱法的基础上,利用碳酸氢钠的溶解度较小这一特性,通过以下步骤制取纯碱:(1)将氨气通入饱和食盐水中,形成氨盐水。
(2)向氨盐水中通入二氧化碳,使碳酸氢钠沉淀生成。
(3)将碳酸氢钠沉淀分离出来,加热分解,得到纯碱。
总结来说,侯氏制碱法与氨碱法的主要区别在于:
1. 原料:侯氏制碱法的原料包括氨气、氯化钠和二氧化碳,而氨碱法的原料还包括石灰石。
2. 制碱过程:侯氏制碱法在氨碱法的基础上进行了优化,使得碳酸氢钠的利用率更高,降低了原料消耗。
总之,侯氏制碱法是在氨碱法的基础上进行改进的一种制碱方法,具有更高的原料利用率和更环保的特点。
然而,两者在制取纯碱的过程中,都需要用到氨气、二氧化碳和氯化钠等原料,且生产过程
中可能产生一定程度的污染。
因此,在实际应用中,应加强对废水处理和环境保护的关注。
阅读材料:侯氏制碱法与索尔维制碱法的比较
侯氏制碱法与索尔维制碱法的比较一、索尔维制碱法(氨碱法)它是比利时工程师苏尔维(1838~1922)于1892年发明的纯碱制法。
他以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱。
先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水,再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。
其化学反应原理是:NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl将经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体,再加热煅烧制得纯碱产品。
2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑放出的二氧化碳气体可回收循环使用。
含有氯化铵的滤液与石灰乳[Ca(OH)2]混合加热,所放出的氨气可回收循环使用。
CaO+H2O=Ca(OH)2,2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O。
优点:原料(食盐和石灰石)便宜;产品纯碱的纯度高;副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用;制造步骤简单,适合于大规模生产。
缺点:首先是两种原料的成分里都只利用了一半——食盐成分里的钠离子(Na+)和石灰石成分里的碳酸根离子(CO32-)结合成了碳酸钠,可是食盐的另一成分氯离子(Cl-)和石灰石的另一成分钙离子(Ca2+)却结合成了没有多大用途的氯化钙(CaCl2),因此如何处理氯化钙成为一个很大的负担。
氨碱法的最大缺点还在于原料食盐的利用率只有72%~74%,其余的食盐都随着氯化钙溶液作为废液被抛弃了,这是一个很大的损失。
二、联合制碱法(又称侯氏制碱法)它是我国化学工程专家侯德榜(1890~1974)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、氨和二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。
其化学反应原理是:C+H2O=CO+H2CO+H2O=CO2+H2联合制碱法包括两个过程:第一个过程与氨碱法相同,将氨通入饱和食盐水而成氨盐水,再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀,经过滤、洗涤得NaHCO3微小晶体,再煅烧制得纯碱产品,其滤液是含有氯化铵和氯化钠的溶液。
备战高考:索尔维法和侯氏制碱法的比较
索尔维法和侯氏制碱法的比较无水碳酸钠,俗名纯碱、苏打。
它是玻璃、造纸、肥皂、洗涤剂、纺织、制革等工业的重要原料,还常用作硬水的软化剂,也用于制造钠的化合物。
它的工业制法主要有氨碱法和联合制碱法两种。
一、氨碱法(又称索尔维法)它是比利时工程师苏尔维(1838~1922)于1892年发明的纯碱制法。
他以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱。
先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水,再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。
其化学反应原理是:NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl将经过滤、洗涤得到的N aHCO3微小晶体,再加热煅烧制得纯碱产品。
2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑放出的二氧化碳气体可回收循环使用。
含有氯化铵的滤液与石灰乳[Ca(OH)2]混合加热,所放出的氨气可回收循环使用。
CaO+H2O =Ca(OH)2,2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O其工业生产的简单流程如图所示。
氨碱法的优点是:原料(食盐和石灰石)便宜;产品纯碱的纯度高;副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用;制造步骤简单,适合于大规模生产。
但氨碱法也有许多缺点:首先是两种原料的成分里都只利用了一半——食盐成分里的钠离子(Na+)和石灰石成分里的碳酸根离子(CO32-)结合成了碳酸钠,可是食盐的另一成分氯离子(Cl-)和石灰石的另一成分钙离子(Ca2+)却结合成了没有多大用途的氯化钙(CaCl2),因此如何处理氯化钙成为一个很大的负担。
氨碱法的最大缺点还在于原料食盐的利用率只有72%~74%,其余的食盐都随着氯化钙溶液作为废液被抛弃了,这是一个很大的损失。
人教版化学必修2候氏制碱法的详细过程介绍 下学期
一、氨碱法(索尔维制碱法)向饱和食盐水中通入足量氨气至饱和,然后在加压下通入CO2(由CaCO3煅烧而得),因NaHCO3溶解度较小,故有下列反应发生:NH3+CO2+H2O===NH4HCO3NaCl+NH4HCO3===NaHCO3↓+NH4Cl将析出的NaHCO3晶体煅烧,即得Na2CO3:2NaHCO3=== Na2CO3+CO2↑+H2O母液中的NH4Cl加消石灰可回收氨,以便循环使用:2NH4Cl+Ca(OH)2===2 CaCl2+2NH3↑+2H2O此法优点:原料经济,能连续生产,CO2和NH3能回收使用。
缺点:大量CaCl2用途不大,NaCl利用率只有70%,约有30%的NaCl留在母液中。
二、联合制碱法(侯氏制碱法)根据NH4Cl在常温时的溶解度比NaCl大,而在低温下却比NaCl溶解度小的原理,在278K~283K(5℃~10℃)时,向母液中加入食盐细粉,而使NH4Cl单独结晶析出供做氮肥。
此法优点:保留了氨碱法的优点,消除了它的缺点,使食盐的利用率提高到96%;NH4Cl可做氮肥;可与合成氨厂联合,使合成氨的原料气CO转化成CO2,革除了CaCO3制CO2这一工序许多工业部门,尤其是纺织、肥皂、造纸。
玻璃、火药等行业都需要大量用碱。
古代那种从草木灰中提取碱液,从盐湖水中取得天然碱的方法是远远不能满足需求的。
为此,1775年法国科学院用10万法郎的悬赏征求可工业化的制碱方法。
1788年,勒布兰提出了以氯化钠为原料的制碱法,经过4年的努力,得到了一套完整的生产流程。
勒布兰制碱流程虽然在推广应用中不断地被完善,但是因为这方法主要是利用固相反应,又是高温操作,存在许多缺陷,生产不能连续,劳动强度大,煤耗量大,产品质量不高。
面对这些问题,许多人有意改革它。
到了1862年,比利时化学家索尔维实现了氨碱法的工业化。
由于这种新方法能连续生产,产量大,质量高,省劳动力。
废物容易处理,成本低廉,它很快取代了勒布兰法。
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氨碱法制取纯碱与侯氏制碱法2008-10-13 15:17索尔维制碱法与侯氏制碱法(也叫做氨碱法与联碱法)郭永斌发表于 2006-8-10 19:15:28无水碳酸钠,俗名纯碱、苏打。
它是玻璃、造纸、肥皂、洗涤剂、纺织、制革等工业的重要原料,还常用作硬水的软化剂,也用于制造钠的化合物。
它的工业制法主要有氨碱法和联合制碱法两种。
一、氨碱法(又称索尔维法)它是比利时工程师苏尔维(1838~1922)于1892年发明的纯碱制法。
他以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱。
先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水,再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。
其化学反应原理是:NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl将经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体,再加热煅烧制得纯碱产品。
2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑放出的二氧化碳气体可回收循环使用。
含有氯化铵的滤液与石灰乳[Ca(OH)2]混合加热,所放出的氨气可回收循环使用。
CaO+H2O=Ca(OH)2,2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O氨碱法的优点是:原料(食盐和石灰石)便宜;产品纯碱的纯度高;副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用;制造步骤简单,适合于大规模生产。
但氨碱法也有许多缺点:首先是两种原料的成分里都只利用了一半——食盐成分里的钠离子(Na+)和石灰石成分里的碳酸根离子(CO32-)结合成了碳酸钠,可是食盐的另一成分氯离子(Cl-)和石灰石的另一成分钙离子(Ca2+)却结合成了没有多大用途的氯化钙(CaCl2),因此如何处理氯化钙成为一个很大的负担。
氨碱法的最大缺点还在于原料食盐的利用率只有72%~74%,其余的食盐都随着氯化钙溶液作为废液被抛弃了,这是一个很大的损失。
二、联合制碱法(又称侯氏制碱法)它是我国化学工程专家侯德榜(1890~1974)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、氨和二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。
其化学反应原理是:C+H2O=CO+H2 CO+H2O=CO2+H2联合制碱法包括两个过程:第一个过程与氨碱法相同,将氨通入饱和食盐水而成氨盐水,再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀,经过滤、洗涤得NaHCO3微小晶体,再煅烧制得纯碱产品,其滤液是含有氯化铵和氯化钠的溶液。
第二个过程是从含有氯化铵和氯化钠的滤液中结晶沉淀出氯化铵晶体。
由于氯化铵在常温下的溶解度比氯化钠要大,低温时的溶解度则比氯化钠小,而且氯化铵在氯化钠的浓溶液里的溶解度要比在水里的溶解度小得多。
所以在低温条件下,向滤液中加入细粉状的氯化钠,并通入氨气,可以使氯化铵单独结晶沉淀析出,经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品。
此时滤出氯化铵沉淀后所得的滤液,已基本上被氯化钠饱和,可回收循环使用。
联合制碱法与氨碱法比较,其最大的优点是使食盐的利用率提高到96%以上,应用同量的食盐比氨碱法生产更多的纯碱。
另外它综合利用了氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子,同时,生产出两种可贵的产品——纯碱和氯化铵。
将氨厂的废气二氧化碳,转变为碱厂的主要原料来制取纯碱,这样就节省了碱厂里用于制取二氧化碳的庞大的石灰窑;将碱厂的无用的成分氯离子(Cl-)来代替价格较高的硫酸固定氨厂里的氨,制取氮肥氯化铵。
从而不再生成没有多大用处,又难于处理的氯化钙,减少了对环境的污染,并且大大降低了纯碱和氮肥的成本,充分体现了大规模联合生产的优越性。
淡盐水在纯碱生产中的应用氯碱厂淡盐水是盐水电解后的产物,该部分淡盐水在符合电解盐水工艺条件的情况下,在氯碱生产系统内循环使用。
当其中的硫酸根离子浓度超标时,需要外排,以保证电解盐水的内在质量。
目前这部分淡盐水送达纯碱厂二次使用,真正达到氯碱和纯碱生产的资源共享。
由2005年淡盐水的指标统计看出,其流量在20m3/h,浓度为72.23tt。
由于氯碱生产过程中对盐水精制的要求比较高,钙、镁含量几乎为零,这部分淡盐水非常适合纯碱生产,现将其具体应用分析如下。
1 淡盐水在纯碱生产中的用途1.1 淡盐水化盐目前淡盐水送到纯碱厂盐水工序与海水一起进行化盐,主要是降低盐耗,但是淡盐水的内在质量比纯碱生产所用精盐水的内在质量高许多,单纯利用其化盐,淡盐水的价值没有得到充分利用。
1.2 制备淡氨盐水新60万吨纯碱装置没有设置除钙塔,碳化尾气净化直接在尾气洗涤塔内,用精盐水吸收其中的CO2和NH3,从而达到制备淡氨盐水的目的,如果利用淡盐水进行净化吸收,在工艺上是可行的。
但是淡盐水的流量和浓度还不能满足纯碱生产工艺要求。
1.3 进行炉气喷淋、洗涤,制备化碱液1.3.1 精制盐水与循环碱液和高盐母液制化碱液的对比新60万吨纯碱生产盐水精制采用的是石灰——纯碱法,使用的化碱液是用精制盐水在化碱槽内溶化纯碱制成的。
主要成分是Na2CO3、NaHCO3和NaCl等,制成的碱液中Na2CO3浓度为55tt,NaCl为65tt。
苛化后精盐水的盐分为105.5-106 tt。
2005年4月份化碱液采用煅烧工序的循环碱液以及液相重灰生产过程中排出的高盐母液。
由于炉气喷淋、洗涤采用软化水,循环碱液的成分基本是Na2CO3。
在使用循环碱液和高盐母液化碱时,Na2CO3浓度可以达到70-80tt,由于高盐母液输送量的不连续性,NaCl的浓度会大大降低。
表1是2005年1-9月份化碱液指标统计情况。
23在60tt左右,碳化转化率大于75%,氨盐水盐分在90±0.5tt。
从4-9月份,使用循环碱液和高盐母液化碱,虽然碱液中Na2CO3浓度大幅度提高15-20tt,但是NaCl浓度陡然降了50tt左右。
在盐水精制量一定的条件下,随着苛化碱液的加入,在一定程度上降低了精制盐水盐分,影响碳化塔的正常操作。
1.3.2 软水和淡盐水制取化碱液对比苛化反应的过程:Na2CO3(1)+Ca(OH)2(s)=2NaOH(1)+CaCO3(s)+0.84kJ (1)苛化反应的特性是平衡苛化率ηη=[0H-]/([OH-]+[CO32-])×100% (2)由上述公式看出,苛化率η与化碱液中的Na2CO3浓度成反比例关系。
使用软水洗涤炉气制取的化碱液当Na2CO3浓度达到95tt时,会在苛化罐内生产钙水碱(Na2CO3·CaCO3·2H2O)结疤,增加纯碱的消耗量。
Na2CO3浓度80tt时,η值最高达到85%。
如果使用淡盐水洗涤炉气制取化碱液,碱液Na2CO3浓度控制在50-60tt,η值可以达到94%左右,由于淡盐水的加入,碱液中NaOH单位含水量不会因Na2CO3浓度降低而增大。
同时对盐水精制系统的盐分损失进行补充,降低软水的耗用量。
目前苛化碱液的用量在30m3/h,而淡盐水的输送量在20m3/h,基本满足化碱液用量的要求。
2 注意事项1)使用淡盐水洗涤炉气,不会对炉气质量产生影响,也不会对管道附件及设备造成腐蚀。
2)稳定生产操作,防止气流过大,将淡盐水带入炉气冷凝塔和炉气洗涤塔,影响冷凝液和洗涤液的质量。
3)由于炉气冷却段管道温度高,淡盐水饱和度低,不会造成盐结晶析出。
4)淡盐水含有5g/L左右的SO42-,它的存在会造成蒸馏系统结疤严重,缩短蒸馏塔的使用周期,应密切注意。
钛在纯碱工业的应用纯碱工业纯碱是最基本的化工原料之一,它直接关系到国民经济的发展。
纯碱生产过程中,气体介质多为NH3和CO2,液体介质多为NaCl、NH4Cl、NH4HCO3和Cl- 浓度较高的溶液,使用碳钢、铸铁材质进行碳酸化反应的碳化塔小管、热母液冷却器、冷却器、结晶外冷器等主体设备,均不耐腐蚀,腐蚀泄漏严重,使用寿命不超过三年。
1975-1977年,天津碱厂和大连化学工业公司建厂进行了钛应用示范工作,碳化塔冷却管63×2mm、钛平板换热器、钛外冷器、钛泵、CO2透平压缩机转子、Ti-6Al-4V合金叶轮等的应用效果很好,这为全行业进行用钛技术改造和新建三个年产60万吨纯碱厂起到了样板作用。
例如:某纯碱厂蒸馏塔顶部氨冷凝器应用纯钛管代替铸铁管。
氨冷凝器是纯碱生产过程中,将蒸馏塔蒸出的氨气进行冷凝的设备,它由两个铸铁冷却箱组成,每个箱的直径2.5m,高1.2m,箱内原装有Φ63×6×2986mm铸铁小管214根,两个箱共428根。
管内外均用热固性酚醛清漆防腐,管外介质为NH3、CO2、H2O蒸气,温度95℃左右。
管内走NH4Cl母液,与管外介质进行换热。
在此条件下,铸铁管腐蚀严重,使用一年即有部分管子腐蚀穿孔,2年已腐蚀损坏严重,停止使用。
为解决氨冷凝器内铸铁管严重腐蚀问题,将铸铁管全部替换为TA2钛管,规格为Φ60×2×3010mm,钛管管端与铸铁花板间用O型橡胶圈密封。
这是我国纯碱工业第一台蒸馏塔的冷却小管采用纯钛管。
投产使用二年多,曾抽管进行宏观检查,未发现腐蚀现象,预计使用寿命可达20年以上,可比铸铁管延长10倍。
由于钛管耐腐蚀,传热效率保持良好(铸铁管在3年一个大修期间,其传热效率前期好,中期差,后期就失效),管内NH4Cl母液预热回收热量,提高母液进入蒸馏塔的温度,可节约大量蒸汽,经济效益明显。
纯碱碳化塔soda carbonating tower纯碱(碳酸钠)生产中碳化过程所用的主要设备,其作用是利用索尔维法的氨盐水或侯氏制碱法的氨母液来吸收二氧化碳,制得碳酸氢钠,后者送去煅烧,则分解为碳酸钠。
碳化过程所放出的大量热需从塔内移出,因此,塔的结构必须满足吸收、结晶、冷却等过程的要求。
常用碳化设备为索尔维式碳化塔(见图[索尔维式碳化塔结构])高约20~30m,塔内装有菌帽型塔板,塔板下面是带孔的锥形隔板,上面是周边开有锯齿的锥形菌帽,起分布气体的作用,这种塔板不妨碍悬浮液的流动。
自塔高1/2处以下,在两个塔板之间,装有很多横穿的冷却管,管内通水,以移去反应过程中放出的热量。
塔内自上而下分成3个反应区域:①吸收区。
在塔上部,溶液吸收二氧化碳,尚无结晶析出。
②生成区。
在塔中部,约从塔高2/3处开始析出碳酸氢钠结晶,并继续吸收二氧化碳,使结晶长大。
③冷却区。
在塔下部,吸收二氧化碳的同时进行冷却,结晶继续成长。
生成区的温度对结晶质量影响很大,通常要求在60~65℃。
含结晶的悬浮液从塔底部取出。
取出液在索尔维法生产中,温度控制在25~30℃,在侯氏制碱法中控制在34~40℃。
吸收后尾气从塔顶排出。
在制碱过程中,碳化塔内壁,特别是冷却管表面,会形成碳酸氢钠疤层。
作业时间越长,疤层越厚。
当疤层结到一定厚度后,由于传热效率下降,以及气、液通道变小,作业便不能正常进行。