纯碱工艺设备

纯碱

纯碱，学名碳酸钠，俗名、石碱、，Na?CO?，属于盐类，含十个结晶水的碳酸钠为无色晶体，结晶水不稳定，易风化，变成白色粉末Na2CO3，为，具有盐的通性和热稳定性，易溶于水，其水溶液呈碱性。是一种重要的化工原料，很多工业都要用到纯碱。

关于纯碱的一些常识：

碳酸钠的用途：发酵粉、洗碗、制肥皂、制药、制松花蛋、纺织、玻璃、造纸、漂染，还可以用于其他含钠化合物的制备。

碱生产方法自路布兰法至今二百

多年来，已经有很多变革和进步。因原

料的不同而产生不同的新方法，例如原

盐、天然碱、钾石盐、芒硝等作原料，

生产方法自然各不相同。原料相同，因

路线不同而变迁的有氨碱法、联合制碱

法（候氏制碱法）。新旭法等，都是以食

盐为原料，而工艺路线不同。在天然碱

加工方面也有不同的原料和工艺路线，

如倍半碳酸钠法和一水碳酸钠法、天然碱卤水的碳酸化法生产纯碱等。

本课程重点讲联合制碱法，又名候氏制碱法（联合制碱这一专用名称，国际上尽管各不相同，其实质上是一样的）。所谓联合，就是将氨减法与合成氨工艺进行联合的改进工艺，在合成氨生产中有CO生成，我们是将其转化为CO2,在进行排放等处理，但是排空的CO2使原料利用不尽合理，而且对空气也有一定的污染，在联合制碱法中我们综合利用了合成氨的原料CO2和NH3，用来生产纯碱，既充分利用了合成氨的原料，也减少环境污染。

一、联合制碱法的原理

总反应方程式：

NaCl + CO2?+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl（可作氮肥）

2NaHCO3=加热=Na2CO3+H2O+CO2↑（CO2循环使用）

(在反应中NaHCO3沉淀，所以这里有沉淀符号，这也正是这个方法的便捷之处）

即：①NaCl(饱和溶液)+NH3（先加）+H2O（溶液中）+CO2（后加）=NH4Cl+NaHCO3↓ （NaHCO3能溶于水，但是侯氏制碱法向饱和氯化钠溶液中通入氨气，由于氯化钠溶液饱和，生成的碳酸氢钠溶解度小于氯化钠，所以碳酸氢钠以沉淀析出）

先添加NH3而不是CO2：CO2在NaCl中的溶解度很小，先通入NH3使食盐水显碱性，能够吸收大量CO2气体，产生高浓度的HCO3-,才能析出NaHCO3晶体。）

②2NaHCO3（加热）=Na2CO3+H2O+CO2↑

优点

保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到96 %； NH4Cl 可做氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气 CO 转化成 CO2?，革除了 CaCO3?制 CO2?这一工序，减少可能造成的环境污染。

注：纯碱就是碳酸钠（Na2CO3）

在制碱过程中向滤出NaHCO3晶体后的NH4Cl溶液中加熟石灰以回收

氨，使之循环使用：2NH4Cl+Ca（OH）2（加热）= CaCl2+2NH3↑+2H2O 不足之处

侯氏联合制碱法也存在不足。较氨碱法而言，它的用氨量较大，在有些情况下不适用。

二、氨碱法（索尔维制碱法）

氨碱法的原理：

其优点

原料易于取得且价廉，生产过程中的氨可循环利用，损失较少；能够大规模连续生产，易于机械化，自动化；可得到较高质量的纯碱产品。

缺点

原料利用率低，造成大量废液废渣排出，严重污染环境；碳化后母液中含有大量的氯化铵，需加入石灰乳使之分解，然后蒸馏以回收氨，这样就必须设置蒸氨塔并消耗大量的蒸汽和石灰，从而造成流程

长，设备庞大和能量上的浪费。

联合制碱法与氨碱法都有下列优点：

原料利用率高；不需石灰石及焦碳，降低了很多成本；纯碱部分不需要蒸氨塔、石灰窖、化灰机等笨重设备，缩短了流程，建长投资花费减少；无大量废液、废渣排出，可在内地建厂。

不同点（列表）

侯氏制碱法对氨碱法加以改进：将析出NaHCO3的母液选在5~10℃时加入食盐粉末是不易结晶的NH4Cl 结晶析出，这不仅使原料NaCl 充分利用，又获得大量化肥，也使氨碱法中CaCl2的处理问题得到解决。侯德榜为制碱做出的卓越贡献是值得我们骄傲和敬佩的！

联合制碱法生产原理

本联碱生产采用的是“一次加盐、两次吸氨、一次碳化”生产循环过程，第一过程为纯碱生产过程，第二过程为氯化铵生产过程。如图1—1所示，由母液Ⅱ开始，在第一过程加入原料氨（NH 3）和二氧化碳（CO 2），得到碳酸氢钠 （NaHCO 3）和母液Ⅰ，在第二过程加入原料盐（NaCL ），得到氯化铵（NH 4CL ）和母液Ⅱ，如此完成一个循环。

NaCL

NH 4CL

NaHCO 3

NH 3,CO 2母液Ⅰ

母液Ⅱ

一过程

二过程图1-1联合制碱法示意图

联合制碱法工艺流程

联合制碱法工艺流程(设备)

首先是原盐的精制

在联合制碱生产中，原料盐是以固体形态加入系统的，可以想象到伴随着固体盐中的不溶性和可溶性杂质进入系统，它必然会影响到最终产品的质量。原盐精制的任务是把原料盐中的钙、镁、硫酸根等杂质除去。

常用的处理工艺是洗涤-粉碎法，原盐经振动筛分出原盐夹带的草屑和石块等杂物，通过给料器进入螺旋推进式的洗盐机，用饱和食盐水逆流洗涤。原盐夹带的细草和粉泥浮在洗涤液面上飘走，原盐所含可溶性杂质（氯化镁、硫酸镁和硫酸钙等）溶解。洗盐由螺旋输送机送入球磨机。球磨机将粗盐粉碎成细盐，粉碎后的盐浆经盐浆桶送往分离器，颗粒大的盐粒下沉，由底部排去重新研磨，细盐随盐浆沉降后用离心滤盐机分出盐水，洗盐送去盐析。

原盐精制的主要设备

1、螺旋洗盐机

这里介绍一种双螺旋洗盐机，它有

两个同步配合的螺旋带，一边搅拌、混

合、洗涤，一边输送物料。双螺旋洗盐

机是倾斜安装的，如图所示，原盐从低处进

料端加入，洗涤盐从后端高处输出；洗涤液

饱和卤水则在机的中部淋洗，从低处高端溢

流而出。