第二章--氨碱法纯碱生产工艺概述资料
氨碱法制纯碱ppt课件
• (一）碳酸化的基本原理 1.反应机理
• 复杂反应体系，分三步进行
(1)氨基甲酸铵的生成 • 2NH3+CO2 =NH2COO－ +NH4 + (2)氨基甲酸铵的水解 • NH2COO－ + H2O =HCO3－ +NH3 (3) NaHCO3结晶生成 • HCO3－ + Na + = NaHCO3
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 温度：940~1200℃ 窑气中CO含量小于0.6％，O2含量小于0.3％
△H>0 △H<0
理论上，窑气中CO2含量为44.2％，但一般在40％左右。
任务二 盐水的制备
一、饱和食盐水的制备
• 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。 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。
• •
2．添加晶种 当碳化过程中溶液达到饱和甚至稍过饱和时，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。 • 在NaHCO3生产中，就是采用往饱和溶液内加晶种并使之长 大的办法来提高产量和质量的。 • 应用此方法时应注意两点：一是加晶种的部位和时间，晶种 应加在饱和或过饱和溶液中。二是加入晶种的量要适当。
NH3 少量 CO2 40%~42% NH3 10% CO2 4%~7% 空气
氨碱法纯碱生产固体废弃物(白泥)产生及处理现状
制备保温材料
白泥还可以用于制备保温材料，如硅酸钙板、硅酸铝 纤维等。这些材料具有较好的保温效果，可以用于建 筑保温、设备保温等领域。
推动政策与法规的完善
要点一
加强政策引导
政府应加强对白泥处理的政策引导，鼓励企业采用新型 白泥处理技术和提高白泥的综合利用率。同时，政府还 应该加大对相关企业的扶持力度，推动白泥处理的产业 化发展。
该企业利用白泥生产高温煅烧氧化铝，用于制造高级陶 瓷和绝缘材料，实现了白泥的高附加值利用。
美国杜邦
该企业将白泥用于生产高附加值的纳米材料，如纳米碳 酸钙、纳米二氧化硅等，实现了白泥的资源化利用。
白泥处理成功案例的启示
重视白泥的综合利用
对于氨碱法纯碱生产产生的白泥，应该从资源化利用的角度出发 ，积极探索其综合利用途径，提高其附加值。
白泥处理存在的问题与挑 战
技术问题与挑战
技术水平相对落后
目前白泥处理技术尚未完全成熟，缺乏高效、环保的处理方法，导致处理效率低下且容易产生二次污 染。
缺乏专业技术人员
白泥处理需要专业的技术人员进行研究和开发，但目前相关领域的人才相对匮乏，限制了技术的进步 。
经济问题与挑战
处理成本高
目前白泥处理需要较高的成本，包括运输 、储存、处理和处置等环节，给企业带来 较大的经济压力。
干法处理技术
1 2 3
直接焚烧法
将白泥送入焚烧炉中，在高温下焚烧，生成二 氧化碳和水蒸气，同时实现废弃物的减量化。
热解法
将白泥送入热解炉中，在缺氧条件下加热，生 成可燃性气体和残渣，实现废弃物的减量化和 资源化。
干法处理技术优缺点
干法处理技术设备简单、运行成本低，但存在 焚烧过程产生二次污染、热解过程产生有毒有 害气体等问题。
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。
THANKS
感谢观看
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。
氨碱法生产纯碱工艺
市场
客户 项目
分包
合同
and more…
工艺介绍
石灰石 CO2 CO2 •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。 沉淀 沉淀 饱和食盐水 销售 Na2CＯ３ 氯盐水 产品 Ｏ 饱和食盐水 销售 Na2CＯ３ 氯盐水 产品 Ｏ NaHCO3 •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。 NaHCO3 放出的二氧化碳、氨气气体可回收循环使用。 通NH3
•
流量控制点
• •
设备一览表
序号 位号 设备名称 个数 技术参数 实际尺寸 作用
1
6
吸氨塔
1
2
7
氨盐水澄清桶
1
3
8
碳酸化塔
2
总个过程在负压的条件下 进行，底圈静止液封高度 500~600mm, Hr=1300~1500,Hbs=240~2 壁 厚 16mm ， 内 径 60,Hw=410~450 吸收氨和 2.5~3.05m左右，塔高约为 二氧化碳 液 体 进 口 流 速 35m 220~250mm/s ， 吸 氨 塔 用 铁铸材料，外壁刷漆防腐， 可用15年以上。生产能力 240~600t/d 桶底可制成锥度呈6~8度的 锥底，中心套筒长度为桶 搅 拌 机 粑 间 线 速 度 身的2/3左右，直径为桶径 75~100mm/s, 澄 清 速 度 62 15%中心套筒的出口至桶 盐水澄清 度 2.5m/h,67 度 2.7m/s ， 清 底的距离2~2.5m，过虑层 夜浊度20ppm左右 高度0.2m，直通总高度5m 左右。 铸铁制造，中段气二氧化 高为34.1m,直径（冷却段） 传质、结 碳含量28%，日产纯碱600 2.8m，（吸收段）3.0m， 晶、传热 吨，尾气二氧化碳含量 六塔一组。 同时进行 3%~5%
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。
第二章 第一节 研究与实践1 了解纯碱的生产历史
研究与实践1了解纯碱的生产历史【研究目的】纯碱是一种重要的化工原料，具有广泛的用途。
通过查阅资料，了解纯碱的生产历史，感受化学工业发展过程中技术进步的重要性，以及建设生态文明的意义。
【纯碱的生产历史】1．路布兰制碱法(1)原料：食盐、焦炭和石灰石等。
(2)制取原理与步骤(3)制取方法评价路布兰制取纯碱，主要生产过程在固相中进行，难以连续生产，又需硫酸做原料，设备腐蚀严重，产品质量不纯，原料利用不充分，价格较贵，所以在20世纪20年代被淘汰。
2．索尔维制碱法(氨碱法)(1)原料：食盐、氨、石灰石等。
(2)生产原理流程(3)制取方法评价此法食盐利用率比路布兰制碱法高，产品较纯净，成本低。
缺点：原料中一半成分未能转化为产品。
3．侯氏(联合)制碱法(1)原料：食盐、氨、二氧化碳。
(2)工艺流程与反应原理①产生NaHCO3的反应：______________________________________________________。
②产生Na2CO3的反应：_______________________________________________________。
(3)制取方法评价①符合现在提倡的“绿色化学的要求”，提高了原料(NaCl)的利用率，不产生无用的CaCl2。
②利用了大规模联合生产的优越性，利用一个厂的废料，作为另一个厂的主要原料。
如合成氨厂的废料CO2可以作为碱厂的主要原料；碱厂无用的Cl－可以代替价格比较昂贵的硫酸用来固定氨，制成氮肥，降低了成本，提高了综合经济效益。
1．侯氏制碱法中，向饱和食盐水中是先通NH3还是先通CO2？为什么？2．低温下，向母液中通入NH3并加入NaCl细粒，为什么可促使NH4Cl析出？3．侯氏制碱法与索尔维制碱法相比较，有哪些优点？1．“NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl”是著名的“侯氏制碱法”的重要反应。
下面是4位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解。
纯碱生产—氨碱法生产纯碱工艺参数
滤饼
受热
NaHCO3 H2O
NH4HCO3 NaCl
70～75% 14～18% 3.0～3.5% 0.3～0.4%
③分解 ①挥发游离水分 ②分解
Na2CO3
6～8%
3、NaHCO3过滤与煅烧工序
• NH4HCO3分解除消耗热量和增大氨耗外，对产品质量没有影响。 • 当滤饼中夹杂NH4Cl时，煅烧发生反应：NaHCO3＋NH4Cl→ NaCl＋CO2↑＋
氨碱法生产纯碱工艺参数
目前纯碱的生产基本都是采用两大制碱技术，即氨碱法或联碱法。氨碱法是将 煅烧石灰石得到的CO2通入氨盐水中，碳酸化析出NaHCO3晶体，再煅烧得到纯 碱的过程。而联碱法是将合成氨工艺与氨碱法工艺联合使用，并副产氯化铵的过 程。 下面主要学习氨碱法生产纯碱过程中氨盐水的制备、氨盐水的碳酸化、碳酸氢 钠的过滤与煅烧和氨的回收等工序的工艺参数。
1、氨盐水制备工序
氨气（来自蒸氨塔）
NH3 CO2
65% 12%
H2O
23%
吸氨过程
液相吸收NH3和CO2：氨溶于水的物理吸收、氨水 吸收CO2的化学吸收。 CO2与NH3在溶液中作用生成(NH4)2CO3 ，使氨分 压低于同一浓度氨水的氨平衡分压，有利于吸氨过程。
温度降低，有利于吸氨。但氨在盐水中的溶解度小于在清水中的溶解度，即相同氨摩尔分 数时，氨盐水上方氨的分压比纯氨水上方氨的平衡分压高，这不利于盐水吸氨。 盐水吸氨时，体积膨胀，密度减小，随氨气带来的水蒸气也冷凝，稀释饱和食盐水，使氨 盐水的体积有显著增大，比盐水体积增大约14% ～18%。
释程度。 温度不宜太低，否则会生成(NH4)2CO3·2H2O，NH4HCO3等结晶堵塞管道和
设备。 盐水进吸氨塔前用冷却水冷至25～30℃，氨气进吸收塔的气温控制在55～
化工工艺纯碱工艺PPT课件
消费预测： 2005—2010年国内消费增长率预计为6·5%； 2010—2015年预计为2·8%； 2005—2010年以纯碱出口量增加到180万t计算,进口量按30万t计,2010年 我国对纯碱的需求量将达到1 700万t。 以上分析结果显示,今后5~10年,我国纯碱生产能力还需要增加500万t/a左 右才能满足国内消费及出口的需求。因此我国纯碱工业仍有一定的发展 空间。
3NaCl+3NH3+2CO2+4H2O→Na2CO3·2H2O+3NH4C1
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(2)盐水吸氨
水和盐水吸收二氧化碳是很困难的，在 没有氨存在时，CO2几乎不溶解在盐水中。 为了使反应能很好进行，必须要先将氨溶解 在盐水中，然后再进行碳酸化。盐水吸氨是 在吸氨塔中进行的。
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•
CO
2
的
来源：①大部分△由煅烧石灰石 ②一部分由重碱煅烧而来。
得
到
；
【石灰石煅烧】 CaCO3 = CaO+ CO2
石灰窑中煅烧来的CaO供“氨回收”反应用：
【石灰乳制备】CaO + H2O = Ca(OH)2
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一．氨碱法的主要过程 氨碱法生产纯碱是以食盐和石灰石为原料，以氨为媒介物，进行一系列化学反应和工 艺过程而制得的。 (1)氨盐水碳酸化 NaCl+NH3+CO2+H2O→NaHCO3 +NH4C1
2NaHCO3 →Na2CO3+H2O↑+CO2 ↑ 此时重碱中所含的NH4HCO3、(NH4)2CO3也一起分解：
NH4HCO3→NH3↑+H2O+CO2↑ (NH4)2CO3→2NH3↑+H2O+CO2↑ 放出的二氧化碳气因其在煅烧炉中产生，故名为炉气，冷却除去其中的NH3和部分 H2O后，经压缩机压缩，回到碳酸化塔中。
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。
氨碱法生产纯碱生产工艺
氨碱法生产纯碱生产工艺氨碱法是一种常用的纯碱生产工艺，下面将介绍氨碱法生产纯碱的工艺流程和主要设备。
氨碱法是以氯化钠为原料，通过氨法和碱法两个反应过程，制取氯碱化工产品。
纯碱是其中的一种重要产品。
氨碱法生产纯碱的主要工艺流程如下：1. 氨法反应：首先将氯化钠和氨气送入气化炉，反应生成氯化钾和氯化氢。
氯化钾经过粉碎和浸泡蒸馏，得到氯化钾溶液。
2. 氨法反应：将氯化钾溶液和氨气通过混合器混合，在反应器中进行反应，生成氯化铵。
氯化铵经过离心和干燥，得到氯化铵固体。
3. 氨法反应：将氯化铵固体与石灰石通过反应器进行反应，生成氢氧化钙和氯化铵。
反应过程中产生的氨气通过冷凝器进行回收。
4. 氨法反应：将氯化铵溶液通过蒸发器进行浓缩，得到浓缩的氯化铵溶液。
浓缩的氯化铵溶液经过结晶、离心和干燥，得到氯化铵固体。
5. 碱法反应：将氯化铵固体与石灰石通过反应器进行反应，生成氢氧化钠。
反应过程中产生的氨气通过冷凝器进行回收。
6. 碱法反应：将氢氧化钠溶液通过蒸发器进行浓缩，得到浓缩的氢氧化钠溶液。
浓缩的氢氧化钠溶液经过结晶、离心和干燥，得到纯碱固体。
氨碱法生产纯碱的主要设备包括气化炉、混合器、反应器、蒸发器、结晶器、离心机和干燥机等。
这些设备需要具备耐腐蚀性能和高效传热传质能力，以确保反应过程的稳定性和产品的质量。
同时，氨碱法生产纯碱的过程中还需要控制反应温度、压力和反应物的投料速度等参数，以确保反应过程的安全性和经济性。
总之，氨碱法生产纯碱是一种成熟的工艺，通过多道反应步骤，可高效、稳定地制取纯碱产品。
但在实际应用中，还需根据具体情况进行工艺优化和设备改进，以提高生产效益和产品质量。
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
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。
纯碱生产工艺摘要 -【完整版】
纯碱生产相关知识学习笔记一、什么是纯碱学名碳酸钠，分子Na2CO3，又名苏打，因为在化学上表现出很多碱（OH-）的特性，在工业上习惯被称为碱。
纯碱易溶于水，易潮解，溶于水为放热反应。
品种上分为重灰和轻灰两种，两种纯碱在物理性质上有所不同，顾名思义，表现在密度、粒度、形状等方面。
二、制取方法分类化学制取纯碱有索尔维法（氨碱法）、联碱法两种，中国的侯氏制碱法和日本的AC法、NA法（新旭法）均属于联碱法，两种方法的根本不同在于氨碱原盐利用率低、蒸氨废液难以处理，联碱产品质量相对较低，工艺同时可生产氯化铵等。
另外，物理法还有天然碱法，美国地下有巨型天然碱矿。
三、我国近代纯碱规模化发展史。
20世纪初，范旭东在塘沽设永利纯碱厂，聘侯德榜，利用氨碱法生产纯碱，即天津碱厂前身。
因纯度极高，产品被命名为“纯碱”，改名称因此一直被沿用。
1937年抗战爆发，永利纯碱内迁四川，侯德榜鉴于盐价昂贵现状，历三年研发“侯氏制碱法”。
上世纪80年代，国家在唐山、潍坊、连云港兴建三大纯碱厂（“七五”重点项目），一举扭转中国纯碱连续15年纯进口国历史，进入90年代，因国内总体产能持续扩大，供需结构发生根本性变化，中国变为纯碱净出口国。
四、纯碱用途一个国家消耗纯碱的水平，基本代表了该国家化学工业水平及工业化进程。
纯碱广泛应用于国民经济各个领域，可用于基本化工原料，还也用于基本工业原料。
主要用于化工、玻璃、冶金、造纸、纺织、印染、合成洗涤剂、肥皂、日用化工、日用玻璃、洗衣粉、石油化工等工业。
五、纯碱（氨碱法）生产工艺原料主要是原盐、石灰石、焦炭或白煤、氨。
总方程式：CaCO3 2NaC = Na2CO3 CaC2主要有八个生产环节，一是盐水制备和精制。
二是石灰石煅烧及灰乳制备。
三是精盐水吸氨。
四是氨盐水碳酸化。
五是重碱过滤。
六是重碱煅烧。
七是重碱生产。
八是回收氨。
1盐水制备和精制任务：按照工艺要求，按规定浓度溶解原盐，制取溶液。
去除原盐中存在的钙镁离子及杂质。
项目二 氨碱法生产纯碱工艺111
知识准备
盐水性质 1、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。 2、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。 精制作用 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-纯碱法（俗称苛化法） 用石灰除去盐中的镁(Mg2+)，反应如下（ 基础化学反应操作视频）： Mg2+ + Ca(OH)2(s) = Mg(OH)2(s) + Ca2+ 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+
引言
• 一、纯碱的性质和用途 （链接视频）
1纯碱性质 a纯碱，又叫碳酸钠，俗称“苏打”，分子式Na2CO3、相对分 子量（或原子量） 105.99 b性 状 白色粉末或细粒 c分类：超轻质，轻质，重质纯碱。 d化学性质：强碱性，高温分解，易生成氧化钠。易溶于水，e 水溶液呈碱性。不溶于乙醇、乙醚。 f其 他 吸湿性强，能因吸湿而结成硬快 g用途：纯碱是重要的生产原料，主要用于玻璃制造。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。
• 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）
• 联合制碱法
视频：侯德榜简介。
• 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。
氨碱法
建链接 视频简介苏维尔简历
氨碱法制纯碱
• 在实际生产和计算时，用钠的利用率表示氯化钠的利用率U（Na）：
生成NaHCO3固体的量 生成氯化氨的量 U ( Na) ＝ 原料氯化钠的量 全氯的量 [Cl ] [ Na ] [ Na ] ＝ ＝1－ [Cl ] [Cl ]
氨的利用率表示为U（NH3）：
U ( NH 3 )
多吸一些氨对碳化有利 游离氨浓度99~102tt， 防止NaCl溶解度过低 总氯离子浓度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 ℃ 。
（四）吸氨过程的体积变化
•
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30~50°C，塔中部温度升到60°C左右，中部不冷 却，但下部要冷却，控制塔底温度在30°C以下，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）碳化塔底出碱温度要适当。出碱温度低，NaHCO3析出量较多，转 化率高，产量增加；但温度过低会导致冷却水量大大增加，引起堵塔， 缩短制碱周期。 • （5）倒塔和运行时间要适宜。倒塔周期要严格执行，不要出现随意不规 则操作。在倒塔过程中，塔内的温度、流量均处于剧烈变化之中，因此， 倒塔运行时间不宜过长。
简述氨碱法生产纯碱的工艺流程
简述氨碱法生产纯碱的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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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。
但排出的氯化钙(CaCl2)废渣没有应用出路，造成大量堆积。
因此，该生产方法在厂址选择方面相对较为苛求，否则引起公害。
另外盐的总利用率低(<30%)，工艺流程较长且复杂。
（1）、氨碱法纯碱生产的基本原理及总流程叙述：氨碱法是当今世界大规模制造纯碱的工业方法之一。
是以食盐、石灰石为主要原料，以氨作为中间辅助材料制取纯碱。
总的化学反应方程式为：CaCO3+2NaCL=Na2CO3+CaCL2这个化学反应实际上是不能直接进行的，它只是一系列中间反应的总和。
这个反应的实际过程是由右向左进行的，因此要实现由左至右的反应，就必须通过复杂的中间途径，还必须导入氨，在系统中不断循环再用，这就使得氨碱法制碱成为一种很复杂的化学反应过程，其全过程需范围若干个步骤，各主要步骤及其主要化学反应如下：1、石灰石煅烧以制取CO2及生石灰CaCO3（s）===CaO（s）+CO2（g）—178.27KJ/mol燃料中的碳在空气流中燃烧生成CO2并放热 C（s）+O2=CO2（g）+395.4KJ/mol氧化钙（生石灰）消化制成熟石灰 CaO（s）+H2O（l）=Ca(OH)2(s)+65.65KJ/mol2、饱和盐水吸氨、碳酸化制成NaHCO3，叫做重碳酸钠（碳酸氢钠），或简称重碱。
综合反应如下所示：NaCL（aq）+NH3（g）+CO2（g）+H2O（l）=NH4CL（aq）+NaHCO3（s）+114.5KJ/mol或分布反应如下：NH3（g）+H2O（l）=NH4OH（aq）+34.6KJ/mol2NH4OH（aq）+CO2（g）=（NH4）2CO3（aq）+H2O（l）+94.0KJ/mol（NH4）2CO3（aq）+CO2（g）+H2O（l）=2NH4HCO3（aq）+35KJ/molNH4HCO3（aq）+NaCL(aq)=NH4CL(aq)+NaHCO3(s)+15.4KJ/mol3、将重碱NaHCO3与溶液分离，进行煅烧而制得纯碱，并回收CO2。
2NaHCO3（s）=Na2CO3+CO2（g）+H2O（g）-129.1KJ/mol4、将溶液中的NH4CL及几种碳酸铵盐分解然后将氨蒸出，以循环使用。
主要反应式是：2NH4CL（aq）+Ca（OH）2（s）=2NH3（g）+CaCL2（aq）+ 2H2O（l）—44.1KJ/mol （2）、现代氨碱法纯生产程序可以分为下列步骤：Ａ、ＣＯ２气和石灰乳的制备。
煅烧石灰石制得生石灰和二氧化碳气；生石灰经消化而制得石灰乳。
Ｂ、原盐化盐制备盐水和盐水的精制。
Ｃ、精盐水吸氨制得氨盐水。
Ｄ、氨盐水的碳酸化制取重碱。
来自石灰石煅烧及重碱煅烧的二氧化碳，经过压缩、冷却送至碳化塔制碱。
Ｅ、重碱的过滤及洗涤（即碳化所得晶浆的固液分离）。
Ｆ、重碱煅烧制得纯碱成品及二氧化碳，纯碱水合生产重质纯碱。
Ｇ、母液中氨的蒸馏回收。
第二节氨碱法纯碱生产的主要原料概述一、原盐（食盐）1、原盐的物化性质及成份规格：原盐是氨碱法纯碱生产的主要原料。
原盐的主要成份为氯化钠，化学分子式为NaCL，纯氯化钠为无色等轴晶体，但是由于原盐是由许多晶体机和而成，晶体之间的缝隙中往往含有卤水或者空气，因而变成白色而且不透明体，同时又因含有泥沙等杂质，使原盐常呈现灰褐色，氯化钠晶体通常是正六面体。
（1）食盐的物化性质：氯化钠的分子量 58.45熔点 800℃沸点 1440℃20℃时比热 0.867(J/g℃)25℃时密度 2.161t/m3原盐中因为含有氯化镁等杂质，容易吸收空气中的水分而潮解。
氯化钠易溶于水，其溶解热为——4.9KJ/mol，溶解过程为吸热反应，当制成饱和盐水时，可使溶液温度降低6℃多。
氯化钠的溶解度随温度升高没有明显的变化，这一性质与绝大多数易溶物质溶解度随着温度升高而增加的性质不同，所以其水溶液（卤水）在冷冻工业中被用作载冷体。
（2）食盐的质量标准：作为制碱工业的原料，要求原盐中的主要成份NaCL含量尽可能高，而泥沙及其他杂质，特别是钙、镁杂质越低越好。
因为食盐中的氯化镁、硫酸镁、硫酸钙等杂质，在盐水精制、吸氨、碳化过程中，会生成炭酸镁、碳酸钙及其他复盐等，使塔器与管道堵塞，这些杂质如不能在碳化以前清除掉，就会较多地混入纯碱中，使产品的品位降低，因此用于氨碱法的食盐一般需要符合以下标准：NaCL% ≥ 90%；水分% ≤ 4.2%；Mg2+% ≤0.8%；SO42-%≤ 0.8%。
2、原盐的需要用量氨碱法纯碱生产的全过程，可以归结为一个综合的化学反应方程式。
即CaCO3+2NaCL= CaCL2 +Na2CO32×58.45 106X 1000kg按照上述反应方程式,可以计算出生产1t纯碱理论上所需要的氯化钠量X=58.45×2×1000/106=1103kg所求出的X 是指生产每吨纯碱(含Na2CO3100%) 所需要的纯的氯化钠(折NaCL100%) 的量。
实际生产中,由于食盐中只有90%左右的氯化钠,而且又只能有70-75%的NaCL可以转化为Na2CO3, Na+离子至少损失27%以上，加之过程中跑、冒、滴、漏等各项损失，实际耗用食盐的量远远超过上述理论用量，这样使每生产1吨工业纯碱所需耗用的原盐实物量高达1.6—1.7t之多。
氨碱法制碱的食盐消耗量是很大的，纯碱工业从来就是用盐大户，因此必须保证有大量、廉价的原盐供应，才能维持生产并在经济上获益。
就其纯度而言，矿盐多数要比海盐为高，并可以采用注入高压水压裂地下化盐方法进行开采，得到接近饱和的卤水，节省设备和人力，降低成本。
十分适用于由湿法精制盐水的氨碱法生产，不过要铺设卤水输送管道或久盐矿附近建厂均存在其他制约因素，而我国又以盛产海盐为主，尽管其质量不如矿盐，也仍然是氨碱厂原料的天然宝库，所以我国大多数碱厂是以海盐为原料，临海发展纯碱生产。
3、我国盐资源概况3.1分类盐是NaCl(氯化钠)的俗称。
在我国，根据来源和生产方法可分为3类：以海水为原料晒制而得的盐叫作“海盐”；开采现代盐湖矿加工制得的盐叫作“湖盐”；开采地下天然卤水或古代岩盐矿床加工制得的盐则称“井矿盐”。
我国井矿盐工艺以钻井水溶汲取卤水，进而真空蒸发结晶生产高品质盐为主，因此，又称真空盐。
按照产品形式又分为固体盐和液体盐，我国以固体盐为主，液体盐主要指汲取的天然地下卤水或注水溶解地下岩盐矿床而得到的卤水，目前我国液体盐的比例不足10%，但国外发达国家较高，如美国达到51%。
氯化钠除供食用外(惯称食盐)，大量用作工业原料(名曰工业用盐)，国家统计局的统计年表以“原盐”为总称。
3.2资源分布我国盐资源非常丰富，开采历史悠久。
基本分布状况是：东部海盐，中部及西南部井矿盐，西北部湖盐。
海水晒盐与国家的海岸线长度、滩涂面积及气候条件等有关，我国海盐以北方海盐区(含辽宁、河北、天津、山东和江苏)为主。
井矿盐矿床广泛分布在河南、四川、湖北、湖南、江西、四川、重庆、云南、江苏、山东、安徽及陕西等18个省区。
据不完全统计，现已查明的氯化钠储量大于100亿t的盐矿床就有十余个。
湖盐主要分布在内蒙古、青海、新疆及西藏等西北部地区，以青海盐湖最为丰富，储量在3000多亿t，生产成本较为低廉，但我国西北地区经济相对落后，对盐的需求也较低，远距离运输一直是制约其发展的瓶颈。
我国1995年探明盐矿储量3824亿t，资源量在6.2万亿t以上。
目前我国的盐总产量不足6000万t，因此，我国的盐资源可以满足制盐工业长期快速发展的需求，很多省市都有发展制盐工业以及盐化工的资源条件。
4、我国制盐工业概况4.1生产情况近十余年，受我国盐化工及下游行业快速发展的影响，我国对原盐的需求也快速增加。
2007年，我国原盐生产和消费量5920万t，居世界第1位。
从历年统计数据看，海盐产能最大，井盐次之，湖盐最低。
东部沿海地区制盐产能约占总产能的60%。
海盐生产主要集中在环渤海湾的山东、河北、天津和辽宁四省市，四省市产量占全国海盐产量的90%以上。
湖盐主要集中在内蒙、新疆和青海三省。
井矿盐主要分布在四川、湖北、江苏、河南、江西、湖南、安徽、云南、重庆等省市。
近年我国原盐产量见表1。
受沿海地区各类园区和工业等项目建设发展的影响，北方海盐区的盐田面积逐年萎缩，海盐产能增幅和所占比例逐渐降低，产能进一步增加的潜力不大。
而井矿盐资源丰富且分布广，技术成熟，投资门槛不高，因此近年井矿盐产能增幅较快，在全国盐总产量中的比例逐年提高。
目前规划建设的制盐产能(主要是井矿盐)超过1000万t／a，盐业产能的增长可以满足下游行业的需求。
4.2存在问题(1)产品结构比较单一。
公路化雪、畜牧、水处理、洗浴用盐、高纯度工业盐等高附加值产品的开发，从数量、品种、质量等各方面还没有拓展和满足市场需求。