氨碱法纯碱生产工艺概述上课讲义

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:CO2和石灰乳的制备，石灰石经煅烧制得石灰和CO2，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；

(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CO

2

及生石灰

CaCO

3（s）===CaO（s）+CO

2

（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/mol

2、饱和盐水吸氨、碳酸化制成NaHCO

3

，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）+NH

3（g）+CO

2

（g）+H

2

O（l）=NH

4

CL（aq）+NaHCO

3

（s）

+114.5KJ/mol

或分布反应如下：

NH

3（g）+H

2

O（l）=NH

4

OH（aq）+34.6KJ/mol

2NH

4OH（aq）+CO

2

（g）=（NH

4

）

2

CO

3

（aq）+H

2

O（l）+94.0KJ/mol

（NH4）2CO3（aq）+CO2（g）+H2O（l）=2NH4HCO3（aq）+35KJ/mol

NH

4HCO

3

（aq）+NaCL(aq)=NH

4

CL(aq)+NaHCO

3

(s)+15.4KJ/mol

3、将重碱NaHCO

3与溶液分离，进行煅烧而制得纯碱，并回收CO

2

。

2NaHCO

3（s）=Na

2

CO

3

+CO

2

（g）+H

2

O（g）-129.1KJ/mol

4、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：

2NH

4CL（aq）+Ca（OH）

2

（s）=2NH

3

（g）+CaCL

2

（aq）+ 2H

2

O（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）。