项目十四联合法生产纯碱与氯化铵
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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。
❖ 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，
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。
图11-1 联合制碱法生产过程示意图
❖ 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
❖ Ⅰ过程：离心分离NH4Cl后的母液称为母Ⅰ 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，
❖ 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。
经离Βιβλιοθήκη Baidu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。
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。
❖ 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。
图11-5 联合制碱法的制碱过程相图分析
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。
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。
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。
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
❖ 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。
图11-4 含（NH4）2CO3的NaCl-NH4Cl-H2O体系
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。
❖ 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，
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。
图11-1 联合制碱法生产过程示意图
❖ 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
❖ Ⅰ过程：离心分离NH4Cl后的母液称为母Ⅰ 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，
❖ 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。
经离Βιβλιοθήκη Baidu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。
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。
❖ 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。
图11-5 联合制碱法的制碱过程相图分析
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。
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。
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。
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
❖ 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。
图11-4 含（NH4）2CO3的NaCl-NH4Cl-H2O体系