氨碱法制纯碱PPT课件
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• 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6个第一 。
• 二、工业生产方法
• 生产历史：天然碱，草木灰→ 1791年路布兰法→1861年氨碱 法（苏维尔法）→1942联合制碱法（侯德榜）
连续生产。 • 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。
氨碱法原则工艺流程：
• （三）联合制碱法（侯德榜）
• 我国著名化学家侯德榜1942年提出了 完整的工业生产方法。
• 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。
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+
石灰-纯碱法
无结合氨， 但消耗最终产品纯 碱。
石灰-碳酸铵法
利用碳化尾气， 但精制过程出现 “结 合氨”，对碳化不利。
P244 T1、T2
任务三 精盐水的氨化(一)
目的：1.制备氨盐水，并使其达到碳酸化所要求浓度；
方法：制饱和盐水的化盐桶桶底有带嘴的水管，水自下而上溶 解食盐成饱和盐水，从桶上部溢流而出。
• 化盐用的水来自碱厂各处的含氨、二氧化碳或食盐的洗涤水。
二、盐水的精制
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（石灰-塔气法）
完成石灰石的 煅烧
预热进窑的空气 使石灰石冷却
二、石灰乳的制备
• （一）石灰乳制备的原理
• 1.消化反应
CaO(s) +H2O(l) = Ca(OH)2(s) MgO(s) +H2O(l) = Mg(OH)2(s) 放热反应。
△H<0 △H<0
• 2.四种产品（根据加入水的量）
水少量
消石灰，细粉末；
谈谈你对碳酸钠的认识
任务第一 六石灰章石的氨煅烧碱与法石灰生乳的产制纯备 碱
任务二 盐水的制备 任务三 精盐水的氨化 任务四 氨盐水的碳酸化 任务五 重碱过滤与煅烧 任务六 氨的回收 任务七 氨碱法总流程及纯碱工业发展趋势
引言
小苏打是 什么
• 一、纯碱的性质和用途
• Na2CO3，纯碱，苏打，碱灰。1，7，10三种水合物。 • 分类：超轻质，轻质，重质纯碱。
（四）吸氨过程的体积变化
盐水吸氨后，密度减小
气体带来水蒸气冷凝， 稀释饱和食盐水
体积增加 13.5﹪左右
注：NH3与CO2摩尔比约为（4~5）：1
二、吸氨操作条件的确定
1.NH3/NaCl比的选择 吸氨不足，NaCl分解不完全，造成食盐损失
吸氨太多，多余的NH4HCO3随NaHCO3一同形成 结晶而降低氨的利用率
氨分压有所降低，溶液中 二氧化碳越多，上方氨分压越小； 2.65度以下，温度对二氧化碳分压的增 加影响不大，在氨浓度较高时，温度对 其影响更小。 3.温度对水蒸气及氨分压影响很大
（二）食盐和氨的溶解度
1.溶解度相互制约 氨盐水氨的分压较纯氨水低。 由于(NH4 ) 2CO3生成，氨的溶解度有所增加。 NH3↑ ，NaCl ↓; NaCl ↑ ， NH3 ↓
• (一)路布兰法 • 化学反应：
2NaCl+ H2SO4=Na2SO4+2HCl Na2SO4+2C =Na2S+2CO2 Na2S+CaCO3 = Na2CO3 + CaS • 缺点：原料利用低，质量差，成本高，间歇生产。
• （二）氨碱法
• 苏维尔，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，
2.控制吸氨量 多吸一些氨对碳化有利 游离氨浓度99~102tt， 防止NaCl溶解度过总低氯离子浓度89~94tt。
（三）吸氨过程的热效应
热效应：溶解热+反应热+冷凝热；
关键：冷却除热
1.过热将失去吸氨作用； 2.过冷，易结晶堵塞管道，且杂质分离困难；
温度控制在70℃ 左右， 精盐水30－45 ℃ 。
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。
3.设备—混料竖式窑
预热区 （25％）
将石灰石及燃料预热并干燥， 以回收窑气余热，提高热效率。
煅烧区 （50％）
冷却区 （25％）
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（一次泥）的溶液（一次盐水）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
2.去除少量钙镁杂质。
一、氨化的理论基础
（一）吸氨反应 1.氨水生成反应
NH3(g)+H2O (l) =NH4OH (aq) 2. (NH4 ) 2CO3生成 2NH3(l)+CO2 (g)+H2O (l) = (NH4 ) 2CO3 (aq) 3.钙镁离子的沉淀反应
△H<0 △H<0
规律： 1.氨分压较同一浓度氨水的
• 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。
联合法原则工艺流程：
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；
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)
水稍多 水适量 水过量
石灰膏，稠厚；
石灰乳，悬浮液，氨回收需要； 石灰水，溶液。
任务二 盐水的制备
一、饱和食盐水Leabharlann Baidu制备
• 氨碱法用的饱和盐水可以来自海盐、池盐、岩盐、井盐和湖 盐等。
• NaCl在水中的溶解度的变化不大，在室温下为315kg/m3。 工业上的饱和盐水因含有钙镁等杂质而只含NaCl 300kg/m3 左右。
• 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6个第一 。
• 二、工业生产方法
• 生产历史：天然碱，草木灰→ 1791年路布兰法→1861年氨碱 法（苏维尔法）→1942联合制碱法（侯德榜）
连续生产。 • 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。
氨碱法原则工艺流程：
• （三）联合制碱法（侯德榜）
• 我国著名化学家侯德榜1942年提出了 完整的工业生产方法。
• 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。
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+
石灰-纯碱法
无结合氨， 但消耗最终产品纯 碱。
石灰-碳酸铵法
利用碳化尾气， 但精制过程出现 “结 合氨”，对碳化不利。
P244 T1、T2
任务三 精盐水的氨化(一)
目的：1.制备氨盐水，并使其达到碳酸化所要求浓度；
方法：制饱和盐水的化盐桶桶底有带嘴的水管，水自下而上溶 解食盐成饱和盐水，从桶上部溢流而出。
• 化盐用的水来自碱厂各处的含氨、二氧化碳或食盐的洗涤水。
二、盐水的精制
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（石灰-塔气法）
完成石灰石的 煅烧
预热进窑的空气 使石灰石冷却
二、石灰乳的制备
• （一）石灰乳制备的原理
• 1.消化反应
CaO(s) +H2O(l) = Ca(OH)2(s) MgO(s) +H2O(l) = Mg(OH)2(s) 放热反应。
△H<0 △H<0
• 2.四种产品（根据加入水的量）
水少量
消石灰，细粉末；
谈谈你对碳酸钠的认识
任务第一 六石灰章石的氨煅烧碱与法石灰生乳的产制纯备 碱
任务二 盐水的制备 任务三 精盐水的氨化 任务四 氨盐水的碳酸化 任务五 重碱过滤与煅烧 任务六 氨的回收 任务七 氨碱法总流程及纯碱工业发展趋势
引言
小苏打是 什么
• 一、纯碱的性质和用途
• Na2CO3，纯碱，苏打，碱灰。1，7，10三种水合物。 • 分类：超轻质，轻质，重质纯碱。
（四）吸氨过程的体积变化
盐水吸氨后，密度减小
气体带来水蒸气冷凝， 稀释饱和食盐水
体积增加 13.5﹪左右
注：NH3与CO2摩尔比约为（4~5）：1
二、吸氨操作条件的确定
1.NH3/NaCl比的选择 吸氨不足，NaCl分解不完全，造成食盐损失
吸氨太多，多余的NH4HCO3随NaHCO3一同形成 结晶而降低氨的利用率
氨分压有所降低，溶液中 二氧化碳越多，上方氨分压越小； 2.65度以下，温度对二氧化碳分压的增 加影响不大，在氨浓度较高时，温度对 其影响更小。 3.温度对水蒸气及氨分压影响很大
（二）食盐和氨的溶解度
1.溶解度相互制约 氨盐水氨的分压较纯氨水低。 由于(NH4 ) 2CO3生成，氨的溶解度有所增加。 NH3↑ ，NaCl ↓; NaCl ↑ ， NH3 ↓
• (一)路布兰法 • 化学反应：
2NaCl+ H2SO4=Na2SO4+2HCl Na2SO4+2C =Na2S+2CO2 Na2S+CaCO3 = Na2CO3 + CaS • 缺点：原料利用低，质量差，成本高，间歇生产。
• （二）氨碱法
• 苏维尔，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，
2.控制吸氨量 多吸一些氨对碳化有利 游离氨浓度99~102tt， 防止NaCl溶解度过总低氯离子浓度89~94tt。
（三）吸氨过程的热效应
热效应：溶解热+反应热+冷凝热；
关键：冷却除热
1.过热将失去吸氨作用； 2.过冷，易结晶堵塞管道，且杂质分离困难；
温度控制在70℃ 左右， 精盐水30－45 ℃ 。
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。
3.设备—混料竖式窑
预热区 （25％）
将石灰石及燃料预热并干燥， 以回收窑气余热，提高热效率。
煅烧区 （50％）
冷却区 （25％）
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（一次泥）的溶液（一次盐水）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
2.去除少量钙镁杂质。
一、氨化的理论基础
（一）吸氨反应 1.氨水生成反应
NH3(g)+H2O (l) =NH4OH (aq) 2. (NH4 ) 2CO3生成 2NH3(l)+CO2 (g)+H2O (l) = (NH4 ) 2CO3 (aq) 3.钙镁离子的沉淀反应
△H<0 △H<0
规律： 1.氨分压较同一浓度氨水的
• 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。
联合法原则工艺流程：
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；
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)
水稍多 水适量 水过量
石灰膏，稠厚；
石灰乳，悬浮液，氨回收需要； 石灰水，溶液。
任务二 盐水的制备
一、饱和食盐水Leabharlann Baidu制备
• 氨碱法用的饱和盐水可以来自海盐、池盐、岩盐、井盐和湖 盐等。
• NaCl在水中的溶解度的变化不大，在室温下为315kg/m3。 工业上的饱和盐水因含有钙镁等杂质而只含NaCl 300kg/m3 左右。