项目十四 联合法生产纯碱与氯化铵
项目十四联合法生产纯碱与氯化铵
图11-3 NaClNH4Cl-H2O 体系与碳化母 液的关系
NH4Cl含量/[kg·kg1(H2O)] NH4Cl含量/[kg·kg1(H2O)] A.NaCl-NH4Cl体系 B.碳酸铵存在的影响
析铵过程的温度影响如图11-4所示。M1点接近于30℃的氯化 铵饱和线，即析铵过程必须低于30℃。冷却和盐析温度越低， 析出氯化铵越多，盐析的终点是E0和E10。在0℃析铵比10℃ 时多，但增加并不显著，而冷冻耗能却显著增大。另一方面， 制铵和制碱两过程的温度差不宜过大，因为循环母液的量很大， 温差大时加热和冷却都耗能多，一般温差为20~50℃。此外， 温度过低时，母液粘度增大，也使氯化铵分离困难。工业上冷 析温度一半不低于5~10℃。盐析时因结晶热的搅拌动力及添 加食盐所带入的热使温度比冷析温度略高，一般为5℃左右。
联合制碱法工艺流程
任务二 联合 制碱法生产技
术
联合制碱法的析碱流程基本上与氨碱法相近，析铵则有多种流程，以外冷流程为例 （图11-6）。
制碱系统送来的氨母液Ⅰ经换热器与母液Ⅱ换热，母液Ⅱ是盐析出氯化铵后的母液。 换热后的氨母液Ⅰ送入冷析结晶器。在冷析结晶器中，利用冷析轴流泵将氨母液Ⅰ 送到外部冷却器冷却并在结晶器中循环。因温度降低，氯化铵在母液中呈过饱和状 态，生成结晶析出。大致说来，适当加强搅拌、降低冷却速率、晶浆中存在一定量 晶核和延长停留时间都有利于促进结晶生长和析出。
项目十四 联 合法生产纯 碱与氯化铵
针对索尔维法生产纯碱时食盐利用率低，制碱 成本高，废液、废渣污染环境和难以处理等不 足，侯德榜先生经过上千次试验，在1943年研 究成功了联合制碱法。这个新工艺是把氨厂和 碱厂建在一起，联合生产。由氨厂提供碱厂需 要的氨和二氧化碳。母液里的氯化铵用加入食 盐的办法使它结晶出来，作为化工产品或化肥， 食盐溶液又可以循环使用。
《化工工艺学》简答题含答案
第一章 合成氨1.合成氨的主要生产工序，各工序的作用和任务？答：1.原料气制备，制备含有氢、氮的原料气。
用煤、原油或天然气作原料，制备含氮、氢气的原料气。
2.净化，因为无论用何种方法造气，原料气中都含有对合成氨反应过程有害的各种杂质，必须采取适当的方法除去这些杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。
3.压缩和合成，将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在铁催化剂的作用下合成氨。
2.写出烃类蒸汽转化的主要反应。
CH 4+H 2O(g)=CO+3H 2，CH 4=2 H 2+C3.简述常用脱硫方法及技术特点以及适用流程。
答：干法脱硫(氧化锌法脱硫；钴钼加氢脱硫法)是用固体吸收剂吸收原料气体中的硫化物一般只有当原料气中硫化氢质量浓度不高标准状态下在3-5g/m 3才适用。
特点：能脱除有机硫和无机硫而且可以把脱得很精细，但脱硫剂不能再生而且设备庞大占地多，不适用于脱除大量无机硫，只有天然气、油田气等含硫低时才使用；湿法脱硫（化学吸收法，物理吸收法，化学-物理综合吸收法）特点：脱硫剂是便于运输的液体物料，脱硫剂是可以再生并且能回收的硫磺，适用于脱除大量无机硫。
4.改良ADA 法脱硫的主要化学反应和脱硫原理是什么？ADA 法脱硫主要化学反应及脱硫原理：在脱硫塔中用PH 为8.5--9.2的稀碱溶液吸收硫化氢并生成硫化氢物： 液相中的硫化氢物进一步与偏钒酸钠反应，生成还原性焦性偏钒酸钠盐并析出无素硫 还原性焦性偏钒酸钠盐接着与氧化态ADA 反应，生成还原态的ADA 和偏钒酸盐 还原态的ADA 被空气中的氧气氧化成氧化态的ADA ，其后溶液循环使用 4.少量 CO 的脱除方法有哪些？答：铜氨液洗涤法、甲烷化法、液氮洗涤法。
5.以天然气为原料生产合成气过程有哪些主要反应？答：主反应：CO+H 2O(g)=H 2+CO 2 ,CH 4+H 2O(g)=CO+3H 2副反应：CH 4=2 H 2+C ，2CO=C+CO 2,CO+H 2=H 2O+C6.简述一段转化炉的炉型结构。
《1-3 纯碱的生产》同步练习1
课题1 纯碱的生产同步练习1一、选择题1．反应NaCl ＋CO 2＋NH 3＋H 2O===NaHCO 3↓＋NH 4Cl 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。
其中不正确的是( )【解析】 析出NaHCO 3后的溶液为NaHCO 3的饱和溶液。
【答案】 C2．1892年比利时人索尔维以NaCl 、CO 2、NH 3、H 2O 为原料制得了纯净的Na 2CO 3，该法又称氨碱法，其主要生产流程如下：下列有关说法不正确的是( )A ．从理论上看，循环生产时不需要再补充NH 3B ．从绿色化学原料充分利用的角度看，该方法有两个明显的缺陷是：氯化钠未能充分利用和产生CaCl 2废弃物C ．氨碱法生产过程中将NH 4Cl 作为一种化工产品，不再生产NH 3来循环使用D ．从理论上看，每再生产1 mol Na 2CO 3，再补充的物质及其物质的量分别是2 mol NaCl 和1 mol CO 2【解析】 工业制碱的原理涉及反应：NaCl ＋NH 3＋CO 2＋H 2O===NaHCO 3↓＋NH 4Cl ，2NaHCO 3=====△Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O↑。
索尔维法用生成的氯化铵制备氨气，将氯化铵进行了循环利用，所以从理论上讲，是不需要补充氨的。
但是在生产过程中，NaCl 母液被弃去，氯化铵制备氨气生成了无用的氯化钙，这两点是索尔维法的缺陷。
根据反应关系式及原子守恒，从理论上看每生产1 mol Na 2CO3，再补充的物质及其物质的量分别是2 mol NaCl 和1 molCO2。
【答案】 C3．我国化工专家侯德榜根据NaHCO3溶解度比NaCl、Na2CO3、NH4HCO3、NH4Cl溶解度都小的性质，运用CO2＋NH3＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl的反应原理制备纯碱。
下面是在实验室进行模拟实验的生产流程示意图：气体A的饱和溶液――→加入食盐ⅠA和食盐的饱和溶液――→通入足量气体BⅡ悬浊液――→过滤Ⅲ晶体，Ⅳ纯碱则下列叙述错误的是()A．A气体是NH3，B气体是CO2B．第Ⅲ步得到的晶体是发酵粉的主要成分C．第Ⅲ步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒D．第Ⅳ步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶【解析】侯氏制碱法是先制得氨化的饱和食盐水，再往其中通入CO2(即是往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2，不能依次通入CO2、NH3，因为NH3在水中的溶解度远远大于CO2的溶解度，先将溶液氨化后，吸收CO2的效果更好)，第Ⅱ步即得到NaHCO3悬浊液，第Ⅳ步应将NaHCO3加热分解，以得到Na2CO3。
联碱法纯碱生产工艺
联碱法纯碱生产工艺一、概述联碱法纯碱生产工艺是一种主要利用海水或盐湖卤水中的氯化钠制备氢氧化钠（碱石）以及将氢氧化钠转化为纯碱的工艺。
二、工艺流程1. 原料准备a. 采集海水或盐湖卤水，并去除悬浮固体物。
b. 加热至沸腾，使水中的杂质沉淀。
2. 碱石生产a. 将盐湖卤水或海水与石灰石反应，生成氢氧化钠和氯化钙的沉淀物。
b. 过滤除去沉淀物，得到氢氧化钠溶液。
3. 碱石干燥a. 将氢氧化钠溶液通过蒸发浓缩系统，蒸发水分。
b. 收集并干燥产生的碱石。
4. 碱石转化a. 将碱石与二氧化碳反应，生成纯碱和水。
b. 过滤除去未反应的物质，并收集纯碱溶液。
5. 纯碱结晶b. 控制温度和浓度，促使纯碱结晶形成。
c. 过滤结晶物，得到纯碱。
6. 过程回收a. 对纯碱结晶过程中产生的废水进行处理，回收其中的碱性物质。
b. 将废水经过处理后，以循环方式再利用。
三、工艺特点1. 利用海水或盐湖卤水中的氯化钠作为原料，资源可再生，具有可持续发展的特点。
2. 采用过滤、干燥、结晶等工艺步骤，使工艺流程简单、高效。
3. 在碱石生产过程中，初始材料与石灰石反应，产生的氯化钙可以用于其他工业生产。
4. 废水处理和循环利用，降低对环境的污染。
四、安全生产措施1. 工人必须穿着防护服、防护眼镜等个人防护用品，严禁暴露在化学物质中。
2. 在操作过程中，严格控制温度和压力，以预防可能的事故发生。
3. 对储存和运输过程中的化学品，严格遵守相关法规，并采取必要的安全措施。
4. 定期进行安全教育培训，提高工人的安全意识和应急处置能力。
以上是联碱法纯碱生产工艺的简要描述，工厂应根据实际情况进行具体的安全规范制定，并确保工艺流程的连续性和稳定性。
联合制碱法原料
联合制碱法原料
联合制碱法，也被称为“侯氏制碱法”，是一种以食盐、氨和合成氨工业副产的二氧
化碳为原料，同时生产纯碱及氯化铵两种产品的制碱方法。
其反应方程式可以归纳为以下两步反应：
1.将二氧化碳通入氨水的氯化钠饱和溶液中，使溶解度较小的碳酸氢钠从溶液
中析出。
2.过滤得到碳酸氢钠晶体，NaHCO3热稳定性很差，受热容易分解。
根据NH₄Cl在常温下的溶解度比NaCl大，而在低温下却比NaCl溶解度小的原理，在（5 ℃~10 ℃）向母液加入NaCl，则NH₄Cl析出，得到化肥，提高了NaCl的利用率。
此外，联合制碱法还被用于合成氮肥。
其原料包括天然气、氨气和二氧化碳。
其中，天然气是氢源，通过催化剂的作用，甲烷可以与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳。
这些反应产生的氢气用于合成氨气。
而氨气是合成氮肥的关键组成部分。
它与二氧化碳反应生成尿素。
尿素是一种重要的氮肥，广泛应用于农业生产中。
制碱
1.1. ①NH3+CO2+H2O=NH4HCO3②NH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl ③2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O 反应生成的CO2可回收利用，NH4Cl又可与生石灰反应重新生成氨气：2NH4Cl+CaO=2NH3↑+CaCl2+H2O2.候氏制碱法，对上述方法做了较大的改进，此法的最大特点是不从固体碳酸氢铵(NH4HCO3)，而是由盐卤先吸收氨后再碳酸化以进行连续生产，此法的原理是：低温下用氨饱和的饱和食盐水通入二氧化碳（CO2）可析出碳酸氢钠(NaHCO3)，此时母液中Na+减少而Cl-相对多，此时再加入细盐末，因同离子效应，低温氯化铵（NH4Cl）溶解度突然降低，而食盐(NaCl)的溶解度变化不大，所以氯化铵（NH4Cl）析出而食盐不析出，再用氨饱和后通二氧化碳（CO2），结果往返析出NaHCO3和NH4Cl，其中氨由氮与水中的氢化合制成，CO2是提取氢气和氮气的半水煤气之副产品，这样巧妙的把氮气工业和制碱工业联合起来，故候氏制碱法又称联合制碱法。
2.侯氏制碱法原理，是依据离子反应发生的原理进行的，离子反应会向着离子浓度减小的方向进行。
也就是很多初中高中教材所说的复分解反应应有沉淀，气体和难电离的物质生成。
要制纯碱，先制得溶解度较小的NaHCO3。
再利用碳酸氢钠不稳定性分解得到纯碱。
要制得碳酸氢钠就要有大量钠离子和碳酸氢根离子，所以就在饱和食盐水中通入氨气，形成饱和氨盐水，再向其中通入二氧化碳，在溶液中就有了大量的钠离子，铵根离子，氯离子和碳酸氢根离子，这其中NaHCO3溶解度最小，所以析出，其余产品处理后可作肥料或循环使用。
目录编辑本段原理简介其化学方程式可以归纳为以下三步反应。
(1)NH3+H2O+CO2=NH4HCO3(首先通入氨气，然后再通入二氧化碳）(2)NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓（NaHCO3溶解度最小，所以析出。
合成碱成本
合成碱成本？
答：合成碱的成本大致可分为两种生产方法的成本：氨碱法和联碱法。
1.氨碱法生产成本：目前我国氨碱法每吨纯碱的生产成本一般在1250～1800元。
其中原材料（原盐和石灰石）采购成本约占总成本的40%～50%，煤炭占总成本的30%～35%，制造成本合计在90%以上，其余费用占比不到10%。
不过，也有说法指出原材料采购成本约占总成本的49%，燃料采购成本约占总成本的29%，电费成本大约占9%。
2.联碱法生产成本：联碱法在生产纯碱的同时，也会以1:1.0～1.2的比例产出氯化铵。
联碱法通常以纯碱产量为基础，先算出联碱法“双吨”（即纯碱和氯化铵的总产量）总成本，再按比例扣除氯化铵应负担的费用，从而计算出纯碱的成本。
目前我国联碱法“双吨”成本在2100～2500元，纯碱成本占双吨成本的75%～80%，因此联碱法生产纯碱的成本一般在1500～2000元/吨。
在联碱法中，合成氨、动力煤、原盐、人工成本和电费的成本分别占总成本的49%、17%、13%、11%和10%左右。
高考化学阅读1 侯氏制碱法简介
化学高考阅读资料(一侯氏制碱法又称联合制碱法,是我国化学工程专家侯德榜于1943年发明的。
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氨气时的废气。
该法是索尔维制碱法的改进,提高食盐利用率,,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,曾在全球享有盛誉,得到普遍采用。
变换气制碱的联碱工艺是我国独创,具有显著的节能效果,侯氏制碱法对我国的化学工业做出了巨大贡献,在世界上也享有盛誉。
1. 什么是纯碱纯碱(碳酸钠化学式为Na2CO3,俗名纯碱,又称苏打、碱灰,是一种重要的化工基本原料,纯碱的用途很广,一般都是利用它的碱性。
它可用于制造玻璃,如平板玻璃、瓶玻璃、光学玻璃和高级器皿;还可利用脂肪酸与纯碱的反应制肥皂;在硬水的软化、石油和油类的精制、冶金工业中脱除硫和磷、选矿、以及铜、铅、线、锡、铀、绍等金属的制备、化学工业中制取钠盐、金属碳酸盐、漂白剂、填料、洗漆剂、催化剂及染料等均要用到它,在陶瓷工业中制取耐火材料和釉也要用到纯碱。
纯碱是重要的化工原料之一,用于制化学品、清洗剂、洗漆剂、也用于照相术和制医药品。
绝大部分用于工业,一小部分为民用。
在工业用纯碱中,主要是轻工、建材、化学工业,约占三分之二;其次是冶金、纺织、石油、国防、医药及其它工业。
2.纯碱生产的历史纯碱是人类最早制取和使用的化学物质之一。
7000多年以前,天然的碳酸钠首先是从幼发拉底河边生长的花的灰跟中提取的。
大约5500年以前埃及人也开始用一种从湖水蒸发中提取的天然纯碱,生产装饰玻璃和作为铅酸硅砂聚和肥皂的一种成份。
当人们从海藻类植物的灰中提取丰富的钠碱时,也从木材灰中得到了丰富的钾碱。
用天然植物生产钾碱的方法一直延续到1870年,德国JP始采含钾盐矿才结束。
1790年获得专利权的路布兰制碱法是人类历史上第一个大规模化学制碱法。
用此方法建成的碱厂曾遍布整个欧洲。
3.3 纯碱
反应放热。温度升高，对 吸收过程是不利的。所以要用 多个塔外水冷器冷却。
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3.3.2 氨碱法的工业生产
(3) 氨盐水的碳酸化 生产氨基甲酸铵 CO2 + NH3 H+ + NH2COO－ NH3 + H+ NH4+
CO2 + 2NH3
还有水化反应 CO2 + H2O CO2 +OH-
NH4+ + NH2COO－
3
氨碱法的生产原理
氨碱法相图讨论 研究多相体系的状态如何随着浓度、温度、 压力等变量的改变而发生变化，并用图形来表示 体系状态的变化，这种图就叫做相图。 相律讨论平衡体系中相数、独立组分数与该 平衡体系的变数之间的关系。 F=C - + 2 F-体系的自由度（体系的几个影响因素） C-体系的独立组分数 -体系的相数（一个体系最起码有一相） 2-指的是温度和压力对体系的影响
1 氨碱法的生产过程
（1）饱和盐水的制备、精制及氨化，制得氨盐水。 制备？饱和？
精制：其中都或多或少地含有Ca2+，Mg2+等杂质，
他们在氨化和下一步生成沉淀，堵塞设备，进入产
品。故应该预先除去。方法：盐水中加入碱性物质，
然后加入碳酸盐。 氨化：在吸氨塔中进行。氨在水中溶解度较大。
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3.3.2 氨碱法制纯碱
U Na 生成NaHCO3的量 原始NaCl的量 CCl C Na 1 tg CCl
氨利用率
U NH 3
4
生成NH 4Cl的量 原始NH 4 HCO3的量
3
2
1
C NH C HCO C NH
高中化学第一单元走进化学工业纯碱的生产时教案新人教选修
第一单元走进化学工业课题3 纯碱的生产【目标要求】1.了解纯碱的生产及发展过程2.了解体现天然碱的生产与化工生产之间的联系及体现技术的发展过程3.掌握路布兰法－索尔维法－联合制碱法（候氏制碱）【学习过程】复习回顾：碳酸钠的俗名叫，是重要的，可用来制、、、和，碳酸钠作为原料可用来生产的化合物，还大量应用于中。
我国素有“”之称思考与交流：1.碳酸钠在水中结晶析出主要由哪些因素影岣？2.你认为工业生产碳酸钠的主要原料是什么？一、氨碱法生产纯碱氨碱法是由比利时人发明的，氨碱法是以和为原料生产碳酸钠的过程。
1.生产碳酸氢钠和氯化铵的主要反应方程式是、。
2.制取碳酸钠的反应方程式是。
3.思考与交流（1）（2）用食盐水洗涤煤气（废水中含氨和二氧化碳）时，可能会有白色沉淀，请用化学方程式表示、。
（3）氨碱法中加入氨的主要作用是什么？4.氨碱法制纯碱的优点是，缺点是。
二、联合制碱法1.根据上图，写出生产纯碱的化学方程式2. 思考与交流：（1）根据联合制碱法生产原理示意图，分析比较它与氨碱法的主要区别是什么？（2）联合制碱法有哪些优点？参与答案纯碱、工业产品、玻璃、制碱、造纸、纺织、漂染、钠、生活。
口碱1. 纯碱易溶与水。
在35.4℃是溶解度最大，但在温度降低溶解度减小丙结晶析出。
2.碳酸钠的化学式为Na2CO3 ，应用碳酸钙和食盐制取。
一、氨碱法生产纯碱联合制碱法生产原理示意图索尔维、碳酸钙、食盐。
1.NH3＋CO2＋H2O=.NH4HCO3 NaCl＋NH4HCO3= NaHCO3＋NH4Cl2. 2NaHCO3∆ Na2 CO3＋CO2＋H2O3.（1）将2ml NH4HCO3和2ml饱和食盐利混合、振荡现象有白色晶体折出反应式NaCl＋NH4HCO3= NaHCO3＋NH4Cl（2）NH3＋CO2＋H2O=.NH4HCO3 NaCl＋NH4HCO3= NaHCO3＋NH4Cl（3）主要作用是让氨与二氧化碳作用NH3＋CO2＋H2O=.NH4HCO3 ，然后再与饱和食盐水反应NaCl＋NH4HCO3= NaHCO3＋NH4Cl，进而制纯碱2NaHCO3∆ Na2 CO3＋CO2＋H2O4.优点：原料食盐和石灰石易得，产品纯度高，氨和部分二氧化碳可循环使用，制造步骤简单。
联合制碱工艺流程
联合制碱工艺流程联合制碱法呀，可是化学工业里一个很了不起的发明呢。
它主要是把制碱和制氯化铵这两个过程联合起来啦。
那这个流程的第一步呀，是原料的准备。
这里的原料主要有氨气、二氧化碳和氯化钠。
氨气呢，那可是有特殊气味的气体，就像那种刺鼻但是又很有特点的味道。
氯化钠就是咱们平常吃的盐啦，这个大家肯定都特别熟悉。
二氧化碳呢，咱们呼出的气体里就有它。
把这些原料准备好，就像是要做一顿大餐之前，把食材都备齐了一样重要。
接下来就是反应的过程啦。
氨气和二氧化碳先通到饱和的食盐水里，这个时候就会发生很奇妙的反应哦。
会生成碳酸氢钠和氯化铵。
碳酸氢钠这个东西呀，它在这个反应里会以晶体的形式析出来，就像变魔术一样，溶液里突然就出现了很多小晶体。
这一步的反应条件也很重要的，温度、压力啥的都得控制好，不然就可能得不到想要的结果啦。
然后呢，碳酸氢钠晶体被分离出来之后，再加热就可以得到碳酸钠啦，这个碳酸钠就是咱们所说的纯碱。
它在工业上可是用途超级广泛的，像制造玻璃呀，生产洗涤剂啥的都离不开它。
而氯化铵呢，也是很有用的东西，它可以作为化肥使用，给农作物补充营养呢。
这个联合制碱法的好处可多啦。
一方面呢，它把两种产品都生产出来了，提高了原料的利用率。
不像以前的一些制碱方法，可能会有很多原料浪费掉。
另一方面呢，它减少了对环境的污染。
因为整个流程设计得很合理，那些可能产生污染的物质都被有效地利用起来了。
在实际的工业生产中呀，要控制这个流程可不是那么容易的事儿。
操作人员得特别细心，就像照顾小婴儿一样照顾这个生产流程。
要时刻盯着各种仪表，看看温度有没有变化，压力是不是正常，原料的流量是不是稳定。
要是哪一个环节出了问题，就可能影响到整个生产的质量和产量呢。
而且呀，这个联合制碱法还在不断地发展和改进。
科学家们一直在研究怎么让这个流程更加高效，怎么能生产出质量更好的产品。
就像咱们自己不断努力让自己变得更优秀一样。
这也是人类智慧的体现呀，通过不断地探索和创新，让这个制碱的工艺越来越棒。
联碱法纯碱生产探索
联碱法纯碱生产探索摘要：随着行业的发展和技术进步，大型高效的联碱法是今后碱厂的配置方向和主流，可以为今后高品质产品生产奠定基础，不断满足如光伏、电子碳酸锂等高端客户的市场需求。
基于此，本文笔者就联碱法纯碱生产进行简要探讨。
关键词：联碱法；节能；纯碱生产；1 相关技术概述联碱法纯碱生产中氯化铵冷冻工序是主要能耗工序，联碱行业为降低冷冻工序的能耗，从各方面采取措施进行节能降耗的改进，其中降低投入氯化铵冷冻工序的氨Ⅰ母液温度，是最主要的节能降耗手段，其直接影响氯化铵冷冻工序的能耗。
传统的氨Ⅰ母液冷却工艺是先将来自吸氨的热氨Ⅰ母液送水冷与冷却水换热，水冷基本均采用列管换热器，换热后氨Ⅰ母液温度降至38～40℃，再经过母换器与母Ⅱ液换热，换热后氨Ⅰ母液温度降至28～30℃，然后再送去冷析结晶系统冷冻工序进行降温，从而析出氯化铵结晶。
该工艺缺陷在于因氨Ⅰ母液固定铵浓度与温度的关系，使得氨Ⅰ母液温度只能降至氯化铵结晶临界析出温度，其若进一步降温易造成母换器换热管结晶堵塞，影响运行，从而使得进入冷析结晶系统的氨Ⅰ母液温度较高，势必增加后续结晶工段的冷冻负荷，不能有效、合理地利用低位冷量，增加冷冻系统的冰机负荷，加大了系统的设备投资和维修保养费用；由于增加了系统的冷冻负荷，势必增加系统的运行费用，尤其是能源的大量消耗。
所以，通过技术创新，我公司研究一种联碱法纯碱生产中氨Ⅰ母液冷却新型工艺，采用了结晶器内部循环与换热器外部循环结合的工艺，通过增加换热器管内及管外循环量，提高管内外流速，降低氯化铵母液的过饱和度这一技术手段，实现将氯化铵母液温度降低到结晶临界点（即20～22℃）以下，较传统工艺降低了6～8℃，同时解决了冷却器堵塞这一问题，做到了冷热量充分利用之目的，从而降低联碱法氯化铵生产中冷冻工序的能耗，达到能源合理利用，实现节约能源的目的。
2 具体生产工艺分析本工艺技术主要研究内容是针对现有技术的不足，提供一种新的、可降低系统冷冻负荷、减少设备投资费用和能耗的联碱法纯碱生产过程中结晶工段氨Ⅰ母液冷却工艺。
纯碱的生产工艺
纯碱的生产工艺一、纯碱的工艺简述纯碱工艺简述:化学名称:碳酸钠;俗名:纯碱、重灰或轻灰;分子式:Na2CO3;分子量:105.99(按79年国际原子量);生产原料原盐、氨(NH3)、二氧化碳、水;生产基本原理:该厂采用联合制碱法生产纯碱和氯化氨。
联碱法生产采用一次加盐，两次吸氨，一次碳化，两次取出的冷法流程。
生产分为两个过程进行:?过程为纯碱生产过程，?过程为氯化氨生产过程。
两个过程构成一个封闭循环系统，不断投入原料(NH3、NaCl、H2O、CO2)，同时不断地生产出纯碱和氯化氨两种产品。
联碱过程，即?和?过程:主要化学反应:N a Cl+NH3+H2O+CO2?NH4Cl+NaHCO3?+95.05kJ/mol二、纯碱工程设计中非金属管道材料的选用纯碱生产中的工作介质多为腐蚀性介质或冲刷磨损性介质,以往有的金属管道在使用较短时间就会损坏或泄漏,严重影响生产连续性,恶化了工艺指标。
从而加了大管道维护、检修工作量,增加了产品成本。
非金属管道与金属管道相比具有如下优点:?非金属管道没有电化学腐蚀,耐腐蚀性能好,不需对其进行防腐处理,维修费用低,寿命长;?非金属管道较金属管道更有内壁光滑,流体阻力小,不易结疤;?非金属管道重量轻,安装检修方便。
因此,为了改善生产条件,提高经济效益和竞争力,合理地选用新型非金属材料势在必行。
三、纯碱工业的发展纯碱是重要的工业原料,广泛应用于玻璃、化工、轻工、冶金等行业。
有人称纯碱是工业之母,其消费水平可以衡量一个国家的工业化水平,其实并不过分。
事实上,我国的民族工业也正是从范旭东先生创建永利碱厂起步的。
目前,我国的纯碱产量在国内化工产品中仅次于合成氨、化肥、硫酸,而列第四位。
在美国,尽管纯碱的产值在整个国民产值中比例很小,但由于其终端用户如汽车业、建筑业,对整个国民经济举足轻重,因此,联邦储备局将其月产量纳入工业生产经济指数,足见纯碱在国民经济中的重要性。
四、纯碱装置碳化塔的温度控制铵盐水吸收二氧化碳的碳酸化过程俗称碳化，碳化是纯碱生产过程中的一个关键工序。
无机物工艺教学大纲
《无机物工艺》教学大纲一、前言:本教材旨在使学生进一步掌握无机物生产过程的基本原理，影响工艺的因素，操作指标的确定，工艺流程，主要设备构造及操作要点，开停车和不正常过程的调节与一般事故的分析处理。
掌握一定的工艺计算技能。
分为三篇：酸(硫酸与硝酸)、化学肥料(尿素、硝铵、磷肥、钾肥、复合肥料、液体肥料)、碱(纯碱和烧碱)。
主要介绍无机物生产过程的基本原理、影响工艺的因素、操作指标的确定、工艺流程、主要设备构造及操作要点、开停车和不正常过程的调节与一般事故的分析处理。
介绍无机物生产过程的工艺计算，近年来的新工艺、新技术和新方法、工艺过程的发展趋势。
重点放在分析和讨论生产工艺中反应部分的工艺原理、影响因素、流程的技术经济指标、能量回收利用、副产品的回收利用也做了一定的论述。
二、教学时间分配学时教学内容理论一、硫酸28二、硝酸26三、尿素14四、硝酸铵的生产8五、磷肥的生产16六、钾肥的生产 6七、复合肥及液体肥料 6八、氨碱法生产纯碱30九、联合法生产纯碱和氯化铵10十、电解法生产烧碱16机动 2合计162三、学习目标：第一章硫酸了解硫酸的性质、用途和生产方法；了解炉气净化和干燥的原理及工艺流程。
掌握硫铁矿焙烧、二氧化硫催化氧化、三氧化硫吸收的基本原理、工艺条件的选择及工艺流程。
理解沸腾焙烧炉、炉气洗涤器、二氧化硫转换器、吸收塔的基本结构；各工序的操作要点及不正常现象处理。
第二章硝酸了解硝酸的性质、用途和生产方法；了解稀硝酸生产的工艺流程和尾气的治理方法，以及浓硝酸的生产。
理解一氧化碳氧化的基本原理；氨氧化过程的物料衡算；氨氧化炉的基本结构；各工序的操作要点及不正常现象处理。
掌握氨催化氧化、氮氧化物吸收的基本原理和工艺条件的选择。
第三章尿素掌握尿素合成的基本原理、工艺条件、工艺流程、主要设备结构和不正常现象处理；掌握减压加热分离法对未反应物的分离和回收原理及工艺流程；掌握尿素溶液的蒸发与造粒的原理和工艺过程。
复分解制纯碱联产氯化铵的方法[发明专利]
![复分解制纯碱联产氯化铵的方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/b8723449284ac850ac024298.png)
专利名称：复分解制纯碱联产氯化铵的方法专利类型：发明专利
发明人：谢驰勇,黄正华
申请号：CN89105924.5
申请日：19890608
公开号：CN1039782A
公开日：
19900221
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种复分解制纯碱联产氯化铵的方法，本发明以碳酸氢铵和食盐为原料，经过复分解反应，分离、煅烧重碱，氯化铵结晶等工序，其特征之处是通过控制溶液中氯化铵和食盐的浓度，制取重碱，经冷析盐析两步结晶提取氯化铵。
使用本方法，氯化铵的回收率可达92％，质量达到部颁二级品标准，投资小，成本低，适于中小型企业使用。
申请人：谢驰勇
地址：湖北省枣阳市北城满园春大楼441200
国籍：CN
代理机构：绵阳市专利事务所
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
联合制碱法即侯氏制碱法又称循环制碱法，此法的 基本出发点是为了消除氨碱法废液的排放，杜绝污 染，将碳化过滤的母液不加石灰乳蒸馏回收氨，而 是将其再吸收氨，使溶解度小的HCO3-盐反应成溶 解度大的CO32-盐，然后冷却并加入洗盐或洁净盐， 使NH4Cl先冷却析出、然后再用盐析法析出。联合 制碱法的要点是利用同离子效应，配合以冷却或冷 冻，降低氯化铵在母液中的溶解度，使氯化铵从母 液中结晶析出，析出氯化铵结晶后的母液循环利用。 滤过NH4Cl的母液再吸收氨，然后进行碳化，这时 析出重碱，经分离、煅烧而得到纯碱；过滤的母液 循环使用，故称循环制碱，其过程示意图见图11-1。 联合制碱法的生产过程中不产生大量废弃物，产品 是纯碱和氯化铵。
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3.母液成分 母液在循环过程中要严格控制三个浓度作为工艺指标：α值、 β值和γ值。 α值：α值是指氨母液Ⅰ中游离氨对二氧化碳的物质的量之比 （或游离氨对的HCO3-摩尔浓度之比）。氨母液Ⅰ是析碱后 第一次吸氨的母液，吸氨是为了使转化CO32-，而HCO3-不 多，吸氨量不需要很多，吸氨的反应为： 2NaHCO3 + 2NH3 = Na2CO3 + (NH4)2CO3 + Q 该反应为放热反应，当母液Ⅰ中的HCO3-的量一定时，降低 温度，有较少过量的氨就可以使反应完成，α值可以较低。 但无论温度如何，α值总大于2。α值与温度关系的经验值为： 析铵温度20℃：α=2.35；10℃：α=2.22；0℃：α=2.09；10℃：α=2.02 常用析铵温度为10℃，α值控制在2.1~2.4的范围。
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任务一 联合制碱法工艺条件分析与选择
联合制碱法制碱的吸氨和碳酸化原理与氨碱
法基本相同，制铵过程要点是尽量使氯化铵 从母液中析出。联合制碱法中，用冷析和盐 析从母液中分出氯化铵，主要利用不同温度 下氯化钠和氯化铵的互溶度关系。氨母液是 复杂的Na+、NH4+∥CO32-、Cl-+H2O体系。 为便于阐明析铵的原理，现将体系简化为Na+、 NH4+∥Cl-+H2O进行讨论。
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2.温度 氨盐水的碳酸化反应系放热反应，降低温度，平衡 向生成NaHCO3和NH4Cl的方向移动，可以提高产 率。但温度降低，反应速度减慢，影响生产能力。 在碳化塔的实际操作中，当碳化度较小时，温度可 稍高；碳化度较大时，温度可稍低。碳化塔中部温 度略高，这是因为氨母液Ⅱ中会有一定量的结合氨， 以免在碳化塔底部同时析出NaHCO3和NH4Cl结晶。 工业生产上，一般控制碳化塔的取出温度在 32~38℃。
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联合制碱法相图分析与氯化铵的结晶技术
氯化钠与氯化铵的互溶度关系如图11-3所示。图11-3A是纯 NaCl-NH4Cl体系，图中的M1点是氨碱法中碳酸化后，经过 析碱的清液（母液Ⅰ）成分，因坐标限制只表示出其氯化钠 和氯化铵的含量，不包括碳酸氢盐。在A图中，M1点处于 0℃的不饱和区内，理论上不会有结晶析出。实际上，母液 所含的碳酸氢盐和碳酸盐对体系有影响。图11-2B是含碳酸 铵0.12kg· kg-1（水）的NaCl-NH4Cl的互溶关系。同一M1点 在图B中位于NH4Cl饱和区中。从图11-3B中可看出，冷却到 10℃时，溶液的组成从M1移到R，过程中析出氯化铵。R位 于氯化铵饱和线上，溶液对氯化铵饱和而并不对氯化钠饱和。 当氯化钠固体粉末加入R溶液时，氯化钠溶解而氯化铵将析 出，进行到溶液成分变化至共析点E为止。过程中，从M1点 到R属于冷析，从R到E则属于盐析。从图中读出，从M1点 到E，析出的氯化铵约为溶液原含氯化铵的一半，这与从实 际母液成分计算的结果基本相符。
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图11-4 含（NH4）2CO3的NaCl-NH4Cl-H2O体系
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制碱过程分析
制碱过程是使母液Ⅱ吸氨及碳酸化，与氨碱法相同， 需要考察Na+、NH4+∥Cl-、HCO3-+H2O体系。在 30℃时的Na+、NH4+∥Cl-、HCO3-+H2O干盐图 （图11-5）中，氨碱法的基本过程是NaCl(A)与 NH4HCO3(C)作用，物系总组成为Y，反应生成P1 母液和析出NaHCO3结晶。从图中读出，进料NH3 对NaCl的配比为AY：YC接近于1。对生成物来说， NaHCO3：P1母液=P1Y：YD，其值约为0.72。
项目十四 联合法生产纯碱与氯化铵
针对索尔维法生产纯碱时食盐利用率低，制
碱成本高，废液、废渣污染环境和难以处理 等不足，侯德榜先生经过上千次试验，在 1943年研究成功了联合制碱法。这个新工艺 是把氨厂和碱厂建在一起，联合生产。由氨 厂提供碱厂需要的氨和二氧化碳。母液里的 氯化铵用加入食盐的办法使它结晶出来，作 为化工产品或化肥，食盐溶液又可以循环使 用。
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图11-5
联合制碱法的制碱过程相图分析
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联合制碱法的相图图解
联合制碱法在详图中的简化图解可用图11-6所示， 其过程为： ①析铵过程用M1S-SM2表示。M1是析碱后母液Ⅰ。 M1SA是冷冻后的加工过程，在M1溶液中加入固体 氯化钠A，使体系总组成达到S点。BSM2是析铵过 程，由S点的物系分出母液M2和析出固体氯化铵B。 ②制碱过程用M2Q-QM1表示。M2是析铵后的母液 Ⅱ，M2QC是吸氨和碳酸化过程，DQM是析碱过程。 从图中可以看出，与氨碱法对比，联合制碱法的析 碱量和吸氨量都比氨碱法少得多。
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A 联碱法的简化图解 B 联碱法图解 图11-6 联合制碱法的相图图解
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温度、压力、母液成分的分析与选择
制碱过程工艺条件的选择 1.压力 一般来说，制碱过程可在常压下进行，但氨盐水碳 酸化过程应提高压力以强化吸收效果，因而在流程 上对氨厂的各种含二氧化碳的气体出现了不同压力 的碳化制碱。除碳酸化以外的其他工序均可在常压 下进行，制铵过程是析出结晶的过程，更不必加压 操作，故可在常压下进行。
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NH4Cl含量/[kg· kg-1(H2O)] A.NaCl-NH4Cl体系
NH4Cl含量/[kg· kg-1(H2O)] B.碳酸铵存在的影响
图11-3 NaCl-NH4Cl-H2O体系与碳化母液的关系
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析铵过程的温度影响如图11-4所示。M1点接近于 30℃的氯化铵饱和线，即析铵过程必须低于30℃。 冷却和盐析温度越低，析出氯化铵越多，盐析的终 点是E0和E10。在0℃析铵比10℃时多，但增加并 不显著，而冷冻耗能却显著增大。另一方面，制铵 和制碱两过程的温度差不宜过大，因为循环母液的 量很大，温差大时加热和冷却都耗能多，一般温差 为20~50℃。此外，温度过低时，母液粘度增大， 也使氯化铵分离困难。工业上冷析温度一半不低于 5~10℃。盐析时因结晶热的搅拌动力及添加食盐所 带入的热使温度比冷析温度略高，一般为5℃左右。
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图11-1 联合制碱法生产过程示意图
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生产过程要同合成氨厂联合，利用氨厂的NH3生产 NH4Cl，利用副产的CO2来制纯碱，在过程中只需 加入盐，生产可分为两个过程（见图11-2）。
图11-2 联合制碱法生产工序图
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Ⅰ过程：离心分离NH4Cl后的母液称为母Ⅰ
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Ⅱ过程：过滤重碱后的母液，称母Ⅰ经吸氨
后制成氨母Ⅰ，用以清洗结晶器内的结疤， 然后与Ⅰ过程的母Ⅱ进行热交换，使氨母Ⅰ 降温后进入冷析结晶器，通过外冷器冷却析 出一部分NH4Cl，结晶器上清液称半母Ⅱ， 溢流到盐析结晶器，加入洗盐或洁净盐，因 盐析之故，使剩余的NH4Cl从溶液中析出， 经离心机分离后，送到沸腾干铵炉内干燥而 得成品；产品经造粒后便于施肥。本方法每 生产1吨纯碱产品同时联产约1吨NH4Cl，因 此原盐的利用率可达到95%以上。
与第Ⅱ过程的氨母Ⅱ进行热交换，使母Ⅱ升 温，再进入吸氨器中吸氨制成氨母Ⅱ，经澄 清除去杂质后，送到碳化清洗塔溶解塔内的 碱疤，并吸收少量CO2后，称为清洗氨Ⅱ， 然后送入碳化塔中与CO2逆流反应生成重碱， 经回转真空过滤机分离得到重碱，送煅烧炉 分解成纯碱，炉内排出的高浓度CO2气体， 经冷凝塔、洗涤塔降温和洗涤，再经压缩机 将CO2送入碳化塔制碱。
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任务二 联合制碱法生产技术
联合制碱法工艺流程 联合制碱法的析碱流程基本上与氨碱法相近，析铵 则有多种流程，以外冷流程为例（图11-6）。 制碱系统送来的氨母液Ⅰ经换热器与母液Ⅱ换热， 母液Ⅱ是盐析出氯化铵后的母液。换热后的氨母液 Ⅰ送入冷析结晶器。在冷析结晶器中，利用冷析轴 流泵将氨母液Ⅰ送到外部冷却器冷却并在结晶器中 循环。因温度降低，氯化铵在母液中呈过饱和状态， 生成结晶析出。大致说来，适当加强搅拌、降低冷 却速率、晶浆中存在一定量晶核和延长停留时间都 有利于促进结晶生长和析出。