纯碱生产工艺简介

纯碱生产工艺简介

纯碱生产工艺主要分天然碱法和合成碱法，而合成碱法又分氨碱法和联碱法。

1．天然碱

目前全世界发现天然碱矿的仅有美国、中国、土耳其、肯尼亚等少数国家，其中以美国的绿河天然碱矿最有名。绿河地区的天然碱矿床,有42个含倍半碳酸钠的矿层。已知矿层厚度在1.2m以上(最厚达11m),含矿面22)的有25层,位于地表以下198积在670km～(最大达

2007km914m,,计算倍半碳酸钠储量为613亿t,即使全世界所有碱厂全部停产,美国天然碱也可供世界1300年纯碱用量。绿河地区各公司主要采用机械化开采。地面加工装置,主要采用一水碱流程生产重质纯碱。美国各天然碱厂目前的市场运作方法是:国内,各厂进行有序竞争;国外出口,各厂联合,成立一个专营出口的组织“ANSAC”(美国天然碱公司)，美国天然碱不但质量好，而且生产成本仅为60美元／吨左右，远低于我国合成纯碱成本90美元／吨-100美元／吨左右，因此它具有很强的竞争力。

而位于河南省桐柏县的天然碱矿，总储量达１．５亿吨，远景储量３亿～５亿吨，占全国天然碱储量的８０％，位居亚洲第一、世界第二位。内蒙古伊化集团在桐柏建立了以天然碱为主的化工园区,其优质的低盐重质纯碱设计年产量达１0０万吨。

天然碱生产工艺主要有三种：

倍半碱流程a.

矿石开采－溶解－澄清除去杂质－循环母液－三效真空结晶－240度煅烧

卤水碳化流程 b.

天然卤水－碳化塔碳化为重碱－干燥－煅烧为粗碱－用硝酸钠在155度漂白－煅烧，煅烧用二氧化碳由自备电厂提供

一水碱流程 c.

矿石开采－破碎到7厘米以下－200度停留30分钟－粗碱－溶解、澄清－三效真空结晶－240度煅烧

天然碱法的主要优点是：

a.成本低，每吨约60美元左右，而合成碱为90-100美元，完全可以抵消运输成本。

b.质量方面盐分非常低，往往小于％，产品粒度也非常好。

缺点是因为倍半碱矿容易和芒硝矿共生，产品中硫酸根含量比氨碱法要高，但现在用户对硫酸根的要求基本不高，所以这个缺点影响不大。2．氨碱法（索尔维法）

我公司使用的就是氨碱法，中国的大碱厂中，潍坊、唐山、连云港，大化和天碱的一部分，青海，吉兰泰都是采用氨碱法。

a.氨碱法主要优点是产品质量好，可以生产低盐碱，硫酸盐的含量也非常低。缺点是：a.有石灰和蒸馏工序，原材料消耗高，原盐的利用率低，而氨碱法只能达到73-76％（就是转化率），氯的利用率％。产品成本高。28，总利用率只有0为

立方米的废液，几大碱厂的废环保方面，生产一吨纯碱要排放10b.

液都采取了在海里围堰，向内排放废液，使废液在池内固液分离，清液溢流入海，废渣留在堰内的办法，现在碱厂已经在使用第三渣场了。清液虽也不高，但其碱性较强，在溢流口附近COD然没有其它有毒有害的物质，高，对海洋生物有影响。围堰内的废渣长期存放，对环境也是PH造成海水一种潜在的威胁，一旦围堰垮塌，后果非常严重。

虽然各大碱厂都有氯化吨纯碱的废液中含有吨氯钙生产线，但回收利用的部分也很有限（生产1化钙），废渣的综合利用目前还处于试验

阶段，天碱的方法是和其它材料混合后作为工程回填土，但也只能使用一小部分碱渣，目前我们厂正在做这方面的试验。目前日本和韩

国的氨碱厂已经全部停产了，欧洲还有一部分企业使用氨碱法，主要集中在经济欠发达的东欧地区。在国内，因为部分企业地理位置处于大城市或港口附近，受到环保方面的压力，已经在谋划搬迁。大化公司的氨碱已经全部停产，整个公司即将搬迁，天碱也计划迁出塘沽，去年年底新厂已经奠基，新厂全部采用联碱。．联碱法3大连、天

碱的一部分，青岛、湖北双环采用的是联碱法，全国大部分万吨以下的碱厂几乎都是联碱，联碱的主要工艺在前半部分和年产量在4氨碱一样，在滤过工序后不是回收氨，而是进行再次加盐、吸氨，生产化. 肥氯化铵联碱法的主要工艺为：一般为一次碳化、两次吸氨吸氨

MII

MI

换热澄清

盐析 CO 洗盐碳化2纯

碱煅烧过滤冷析分离氯化铵

吸氨

生产联碱需要配套合成氨系统，合成氨过程中会产生一部分CO，所2以一些化肥厂都有纯碱车间，但小厂产量不大，质量较差。

联碱法的主要优点是：

a.省略石灰和蒸馏工序，废液排放很少，吨碱只有几十公斤，环保较好，可以在任何地点建厂。

b.在碳化工序没有转化的原盐又返回了生产系统，原盐的利用率高，可以达到93％左右，产品成本低，1吨纯碱和1吨氯化铵的总成本（双吨成本）只比氨碱法一吨纯碱的成本略高。

缺点：a.产品质量差，纯碱盐分最好只能控制在％左右，为了降低盐分而加大洗水用量的话会造成母液膨胀，生产无法平衡。

b.母液内部循环，硫酸根无法排出，会全部随着纯碱出来，硫酸盐的含量无法控制，我们厂的硫酸根含量不足％，而联碱法连%的标准也很难控制。

目前国内的大型玻璃企业均采用浮法玻璃生产线，对盐分有很高的要求，一般没有使用联碱法纯碱的。

．其它方法4．

年代以除了这几种主要的方法外，还有俄罗斯的霞石制碱，苏联自60（含有钠、钾、铝、硅氧化物的天然碱石）加工氧化铝同时副产以霞石来,纯碱、钾碱及水泥，实现了工业化，使霞石原料得到综合利

用，没有排废的问题。

新旭法日本因进口盐价高，为提高食盐利用率，采用的联碱法，70年代日本氯化铵的生产供过于求，除恢复部分氨碱法生产外，旭硝子创建了新旭法，又称.法。新旭法的特点是可以调整氯化铵的产量，市场多余的氯化铵直接加石灰乳蒸馏回收氨。

第二部分碱厂系统流程

1.地下直流水：在草泊水库地下水源地共33眼井，最北在红眼桥附近，最南一口在沿海公路大桥南侧，分东西两线，遥控开关泵，通过30公里长的管线输送到厂东门外地下水蓄水池，供水量约2000立方米/小时，通过加压泵输送到厂内。供热电车间化学工序制造软水和厂区生活用水（各办公楼、食堂），2003-2004年经过技术改造，去热电部分在夏季先用于1、2组碳化塔冷却用，因为地下水温度较低，可以降低出碱温度。在这里要说明一下，因为碳化塔（在碳化塔里进行氨盐水里通二氧化碳，炉气-碳酸氢钠煅烧炉里产生的二氧化碳，窑气-石灰窑里产生的二氧化碳）塔压低于水压，只能是水往塔里渗漏，不会污染水源。在改造后，夏季的碳化转化率可以达到75％以上。

2.地面直流水系统：由陡河水库泵站取水，流量1750立方米/小时，公里管线送至厂区地面水蓄水池。61经

3.开路循环水系统向闭路系碳化冷却水循环水池冷却地面水蓄水池

统补水吸收塔冷却水

复用水石灰车间化灰

盐水车间洗泥 4．闭路循环水系统开路循环水池缓蚀阻垢剂

闭路循环水池排

放

空压机、压缩机、煅烧螺旋板换热器重碱氨冷却器、钛板换热器，空调等

因为钛板、螺旋板换热器的板间隙很小，只有几毫米，换热过程中温度上升，钙镁离子容易在板间隙内结垢，影响换热效果，需要加入缓蚀剂，因为缓蚀剂的价格贵，比较经济的方法就是隔出一个系统，进行闭路循环。

闭路循环水系统工作流程：

a.酸洗预膜：先用酸将系统管道内结疤洗掉，再在管道内侧挂膜，防止再次结垢，酸洗时要做挂片试验。

b.加入缓蚀阻垢剂，缓蚀阻垢剂的作用有两个，一个是防止腐蚀管道，另一个就是把管道内的钙离子和有机磷离子结合，使其处于漂浮状态，不在管道内沉积。维持一定的有机磷浓度。

c.日常检测：闭路循环水系统日常监测指标主要时有机磷浓度和浓缩倍数，有机磷浓度低的时候要补加缓蚀剂。浓缩倍数控制在一般

左右。目前为了环保和节约，许多研究机构正在研究在浓3控制在缩倍数高的时候运行。浓缩倍数指的是某种物质在循环水和原水中的浓度比值。这种有可能从系统内引物质应选用体系内不能引入的物质，比如氯离子，入，钙镁离子有可能在系统内结垢，都不适合使用，根据我们公司的目前使用电导率的但因为分析过程繁琐，选用SiO最好，

实际情况，2比值，同时以氯离子浓度作为参考，在氯离子浓度缓慢提高时，还比较适用。就要排放一部分循排放。在系统浓缩倍数过高或发生系统泄漏时，d. 环水，同时补加部分原水，保证缓蚀效果。

4.雨水、污水系统清液至石灰洗涤塔雨水、污水经污水泵房排入氧化塘

排放黑沿子干沟

热电冲灰水热电渣场化纤厂

纯碱工业发展简史

纯碱工业发展简史 在很早以前，人们就开始使用天然碱湖中的碱以及海草灰中的碱供洗涤和制造玻璃之用，现在保存下来的最古老的埃及玻璃大约是公元前1800 年制造的。在我国1700 年前的著名药书“本草纲目”中记载“菜蒿蓼之属、晒干、烧灰、以原水淋汁，去垢发面。”可见当时对碱的制造和用途都有一定程度的了解。无论中外，在18 世纪中叶以前，碱的来源不外是植物灰或碱湖中的天然碱。到18 世纪末叶，随着生产力的发展，天然碱的产量已远不能满足玻璃、肥皂、皮革等工业需要。因此人工制碱的问题就被提出来了。在英法七年战争时法国所需的植物碱来源断绝，于是在1775 年法国科学院悬赏征求制碱方法。1787 年医生路布兰经四年多的研究获得var cpro_psid ="u2572954"; var cpro_pswidth =966; var cpro_psheight =120; 了成功。他的方法是先用硫酸和食盐互相作用得到硫酸钠，然后再将硫酸钠和石灰石、煤炭在900 ～1000 ℃共熔得碳酸钠。这一方法的成功，不仅为工业提供了纯碱，而且由于一种化学产品通过人工合成，因而对化学和化工的发展以及人类对客观世界的认识，都起了重要的作用。这一制碱方法，通常称为路布兰法或硫酸钠法。但是路布兰法存在着不少缺点：熔融过程系在固相中进行，并且需要高温；设备生产能力不充分；设备腐蚀程度严重；工人的劳动条件恶劣及所得到的纯碱质量不高。这些缺点促使人们去研究新的制碱方法。1861 年，比利时人索尔维原是一名工人，在煤气厂从事稀氨水的浓缩工作，发现用食盐水吸收氨和二氧化碳时可以得到碳酸氢钠，于是获得用海盐和石灰石为原料制取纯碱的专利，这种方法也就被称之为索尔维制碱法。因为在生产过程中需用氨起媒介作用，故又称为氨碱法。其主要过程是氨盐水吸收二氧化碳而得碳酸氢钠，然后将碳酸氢钠煅烧放出CO 2 和H 2 O 而成碳酸钠。1863 年建厂，1872 年获得成功。由于氨碱法可以连续生产，生产能力大，原料利

纯碱生产工艺简介

纯碱生产工艺简介 纯碱生产工艺主要分天然碱法和合成碱法，而合成碱法又分氨碱法和联碱法。 1．天然碱 目前全世界发现天然碱矿的仅有美国、中国、土耳其、肯尼亚等少数国家，其中以美国的绿河天然碱矿最有名。绿河地区的天然碱矿床,有42个含倍半碳酸钠的矿层。已知矿层厚度在1.2m以上(最厚达11m),含矿面积在670km2(最大达2007km2)的有25层,位于地表以下198～914m,,计算倍半碳酸钠(Na2CO3.NaHCO3.2H2O)储量为613亿t,即使全世界所有碱厂全部停产,美国天然碱也可供世界1300年纯碱用量。绿河地区各公司主要采用机械化开采。地面加工装置,主要采用一水碱流程生产重质纯碱。美国各天然碱厂目前的市场运作方法是:国内,各厂进行有序竞争;国外出口,各厂联合,成立一个专营出口的组织“ANSAC”(美国天然碱公司)，美国天然碱不但质量好，而且生产成本仅为60美元／吨左右，远低于我国合成纯碱成本90美元／吨-100美元／吨左右，因此它具有很强的竞争力。 而位于河南省桐柏县的天然碱矿，总储量达１．５亿吨，远景储量３亿～５亿吨，占全国天然碱储量的８０％，位居亚洲第一、世界第二位。内蒙古伊化集团在桐柏建立了以天然碱为主的化工园区,其优质的低盐重质纯碱设计年产量达１0０万吨。 天然碱生产工艺主要有三种：

a. 倍半碱流程 矿石开采－溶解－澄清除去杂质－循环母液－三效真空结晶－240度煅烧 b. 卤水碳化流程 天然卤水－碳化塔碳化为重碱－干燥－煅烧为粗碱－用硝酸钠在155度漂白－煅烧，煅烧用二氧化碳由自备电厂提供 c. 一水碱流程 矿石开采－破碎到7厘米以下－200度停留30分钟－粗碱－溶解、澄清－三效真空结晶－240度煅烧 天然碱法的主要优点是： a.成本低，每吨约60美元左右，而合成碱为90-100美元，完 全可以抵消运输成本。 b.质量方面盐分非常低，往往小于0.10％，产品粒度也非常好。 缺点是因为倍半碱矿容易和芒硝矿共生，产品中硫酸根含量比氨碱法要高，但现在用户对硫酸根的要求基本不高，所以这个缺点影响不大。 2．氨碱法（索尔维法） 我公司使用的就是氨碱法，中国的大碱厂中，潍坊、唐山、连云港，大化和天碱的一部分，青海，吉兰泰都是采用氨碱法。 a.氨碱法主要优点是产品质量好，可以生产低盐碱，硫酸盐的 含量也非常低。缺点是：a.有石灰和蒸馏工序，原材料消耗 高，原盐的利用率低，而氨碱法只能达到73-76％（就是转化

纯碱工学-小苏打生产

小苏打生产 第一节小苏打生产原理 一、相平衡 工业上通常用碳酸钠溶液碳酸化制造小苏打，也称为重碳酸化，化学反应式如下所示： Na2CO3(aq)+CO2(g)+H2O(l)=2NaHCO3(s)+59.789kJ/mol 这个反应并不能完全进行，反应程度取决于Na2CO3、NaHCO3的相互平衡条件，碳酸钠、碳酸氢钠-H2O系统相图的研究，提供了上述碳酸化过程制定工艺条件的依据。 由系统相图可以看出，ABCD区域为碳酸氢钠结晶区，AB线以上为倍半碳酸钠Na2CO3·NaHCO3·2H2O结晶区，AC线左侧为水的结冰区和十水碱Na2CO3·10H2O结晶区，左上侧为七水碱结晶区，右上侧还存在Na2CO3·3NaHCO3结晶区。 表中数据表明，进塔碱液Na2CO3浓度应控制在77~81tt以下。

二、反应动力学 碳酸钠溶液吸收二氧化碳生产碳酸氢钠的反应，取决于温度、溶液浓度、气体分压和反应平衡常数。碳酸氢钠的结晶速度常数与温度有关，因此控制温度是控制结晶速度的重要因素之一；同时尽可能提高气体CO2浓度，这是制取大粒结晶的重要因素。

第二节小苏打生产工艺流程和工艺条件小苏打的生产工艺流程可分为两部分：①碳酸钠溶液制备；②碳酸化及其他工序。 碳酸钠溶液的制备： 生产小苏打的碳酸钠溶液通常可以用轻质纯碱溶解、天然碱溶解、重碱湿分解以及炉气碱粉回收四种方法。对于大中型纯碱厂附设小苏打车间，采取重碱湿分解和回收炉气碱粉两种方法作为小苏打生产原料来源，具有重大经济意义。 轻质纯碱为原料：将轻质纯碱或次品碱、扫地碱等回收至纯碱加入化碱槽，加入小苏打滤液和补充冷凝液，进行溶解，在搅拌下以间接蒸汽加热。为出去铁分等杂志，通常加入硫化钠，保持温度80~85℃，制备成含碱度100~105tt，Na2CO370~80tt，含硫化钠0.004~0.010tt的碱液备用。 碳酸化及其他工序： 首先，在碳酸化前先进入澄清桶进行澄清，出去不溶性杂质，沉淀物定期从锥底排放；澄清液送过滤器除去更细微的杂质颗粒。过滤器一般采用刚玉管或纹石管过滤器，也可以采用烧结管过滤器。 过滤后碱液用泵送入碳酸化塔上部，由上而下与底部通入的CO2气体逆流接触，进行碳酸化反应，生成碳酸氢钠结晶。 碱液吸收CO2进行反应生成碳酸氢钠放出热量使溶液自身升温，在塔高2/3出（旧式塔不冷却），以利于加速CO2吸收和促进结晶成长，NaHCO3晶浆从塔底取出。

氨碱法纯碱生产的主要原料概述讲课教案

氨碱法纯碱生产的主要原料概述

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%；SO 4 2-%≤ 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 CaCO 3+2NaCL= CaCL 2 +Na 2 CO 3 2×58.45 106 X 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Na 2CO 3 100%) 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。

纯碱工艺设备完整版

纯碱工艺设备 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

纯碱 纯碱，学名碳酸钠，俗名苏打、石碱、洗涤碱，化学式NaCO，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Na 2CO 3 ，为强电解质， 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CO 2 ,在进行排放等处理，但是排空 的CO 2 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CO 2和NH 3 ，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 + CO 2+NH 3 +H 2 O=NaHCO 3 ↓+NH 4 Cl（可作氮肥） 2NaHCO 3=加热=Na2CO 3 +H 2 O+CO 2↑ （CO 2 循环使用） (在反应中NaHCO 3 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)+NH 3（先加）+H 2 O（溶液中）+CO 2 （后加）=NH 4 Cl+NaHCO 3 ↓ （NaHCO 3 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NH 3而不是CO 2 ：CO 2 在NaCl中的溶解度很小，先通入NH 3 使食盐水显碱性，能 够吸收大量CO 2气体，产生高浓度的HCO 3 -,才能析出NaHCO 3 晶体。） ②2NaHCO 3（加热）=Na 2 CO 3 +H 2 O+CO 2 ↑ 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 %； NH 4 Cl 可做 氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气 CO 转化成 CO 2，革除了 CaCO 3 制 CO 2 这一 工序，减少可能造成的环境污染。 注：纯碱就是碳酸钠（Na 2CO 3 ）

纯碱的生产工艺

纯碱的生产工艺 系部：轻化系 专业班级：普高06应用化工(2)班姓名：油卫华 指导老师：祁新萍 时间：2008年12月29日新疆轻工职业技术学院

目录 摘要 (1) 关键词 (2) 前言 (1) 1、纯碱的发展 (2) 2、纯碱的用途 (2) 3、碳酸钠的流程 (3) 4、盐水精制 (6) 5、国内外纯碱生产技术水平和污染控制情况分 (10) 小结 (12) 参考文献 (13) 致谢 (14)

摘要：近年来，中国纯碱工业迅速发展，原有氯碱企业纷纷扩大了生产能力，一些新的企业也相继投产，产能快速提升，纯碱工业呈现出加速向规模化，高技术含量方面发展的态势。本文主要介绍了纯碱工艺流程。 关键词：碳酸钠 前言 纯碱即碳酸钠（Na 2CO 3 ），是重要的基本工业原料，被称为“化工之母”，其产 量和消费量通常被作为衡量一个国家工业发展水平的标志之一。山东海化股份有限公司纯碱厂是目前国内最大的纯碱生产企业，生产岗位全部实现了DCS控制。由于纯碱生产过程工艺流程长，连续性强，而且处理的物料为气、液、固三相物质，部分装置如碳化塔、石灰窑等具有较强的变量关联和耦合特性，常规的单变量控制难以有效地解决这类复杂工业过程控制问题。 我厂于2004年6月通过招标，在国内外众多供应商中选择“浙大中控”的APC-Adcon先进控制产品，双方共同合作在国内纯碱装置上实施了第一个先进控制项目，经过近1年的努力，项目组结合纯碱生产装置的生产工艺特点和实际的工艺操作经验，开发了纯碱装置先进控制系统，提高了装置操作平稳性和控制性能，降低了能耗，减少了操作人员的劳动强度。先进控制技术极大地提升了纯碱生产过程控制效果，引起了纯碱行业和社会各界的广泛关注。

(工艺流程)广东南方制碱有限公司生产工艺流程简介

广东南方制碱有限公司生产工艺流程简介 一、南碱公司概况 广东南方制碱有限公司分为厂区和矿区，厂区位于广州市东部黄埔区南岗，北接广深公路和高速公路，南濒东江，水陆交通便利，占地面积17.22万平方米，该地区是广东省规划的经济技术发展区，目前已具规模，有多个世界著名企业在此投资建厂，仅玻璃行业就有八条生产线投入运行。矿区位于广州市北郊龙归镇，占地面积3.75万平方米，通过46公里的输卤管道与厂区连接。公司自有盐矿、4个500吨级泊位码头、热电装置和完善的基础设施。 南碱公司纯碱工程是广州市“八五”计划重点建设项目之一，设计生产规模为年产纯碱15万吨、芒硝5.6万吨，概算总投资7.84亿元人民币，是华南地区唯一的大、中型化工原材料生产企业，全国十大纯碱生产企业之一，现为广州市国际信托投资公司（广州国际集团有限公司）直属企业。纯碱装置于91年1月开工建设，94年2月一次投料试车成功，97年生产纯碱20万吨，达到设计生产能力，97年9月正式竣工验收。硝盐矿区位于西郊白云区龙归镇，矿产丰富，具有每年开采160万立方米卤水的能力。 南碱公司纯碱生产采用氨碱法工艺，引进比利时索尔维公司具有世界先进水平的工艺技术和部分国外先进的单机设备及检测仪表，综合了国内制碱行业的先进技术；自备热电站、能源运用合理，曾被广州外经贸委评为“先进技术企业”。 南碱公司产品有轻质纯碱、重质纯碱、食品纯碱和付产品芒硝。公司在广东省内已建立拥有两百多家厂商的销售网络，并在努力开拓国外销售市场。 经过十余年的不断改造和调整，南碱公司目前纯碱生产装置能力已达30万吨／年，芒硝8万吨/年。公司现有职工1028余人，各类专业技术人员170人，拥有固定资产7.6亿元，连续多年盈利。2006年销售收入3.2亿元，实现利税3000万元，企业发展面临较好的内、外部环境。 二、南碱工艺选择 2．1 南碱工艺路线确定的原则和依据 目前我国纯碱生产主要采用氨碱法和联碱法两种生产工艺，少量以天然碱为原料加工制作。氨碱法因不需要配套合成氨装置，纯碱产品质量优异而备受欢迎，目前国内大规模的纯碱生产装置仍以氨碱法为主。 氨碱法与联合制碱法相互比较 ⑴氨碱法生产纯碱以合成氨作为中间媒介始终在系统中循环利用，联合制碱法是将中间产物氯化铵作为产品分离出来。

纯碱工艺及控制方案

纯碱碳化过程的DCS控制方案 纯碱生产的方法主要有三种：天然碱加工、氨碱法、联合制碱法（侯氏制碱法）。而氨碱法（即索尔维制碱）是当今世界大规模制造纯碱的通用工业方法之一其生产工艺经过百多年的生产实践考验，工艺包的技术成熟，稳定可靠。 一.氨碱法纯碱生产流程概述： 氨碱法是一种复杂的化学制造工艺，它主要包括一系列的化工单元操作，共 分九个工序：盐水精制工序、盐水吸氨工序、碳化工序、过滤工序、蒸馏工序、压缩工序、石灰工序、煅烧工序、包装工序。氨碱法生产纯碱的主要原料：石灰石、食盐、焦碳、氨等。 氨碱法生产工艺流程： 首先用水将原盐溶解制成饱和粗盐水，再用石灰—纯碱法除去杂质得精盐水。 精盐水吸氨得氨盐水，冷却在吸收塔内与由蒸馏塔蒸出的氨逆流吸收制成氨盐水，冷却后氨盐水在碳化塔内与二氧化碳作用生成碳酸氢钠，带有结晶的悬浮液由塔低压出，经出碱液槽送往真空过滤机分离出重碱。 过滤得到的NaHCO3滤饼在煅烧工序经加热分解，制得轻质纯碱和炉气，轻质 纯碱通过运输设备送往水合机，采用固相水合法或液相水合法制得重质纯碱， 经干燥、包装得商品重质纯碱（重灰）；轻质纯碱经凉碱塔冷却，包装即为商 品轻质纯碱（轻灰）。 分解过程逸出的二氧化碳经分离、冷却、净化后，由压缩机抽吸和压缩返回碳化过程。 由真空过滤机抽出的过滤母液，被送往蒸馏塔与由石灰石煅烧分解和消化 所得的石灰乳兑和反应蒸出氨，返回吸收塔循环使用。 蒸馏废液则排入渣场。 石灰石用焦炭在石灰窑内煅烧制得生石灰，再通过化灰机与水反应制成石灰乳，分别送至蒸馏工序和盐水工序使用。 石灰窑产生含40%CO2的窑气与煅烧炉产生的含80%以上CO2的炉气通过压缩机 送碳化工序使用。 二系统配制 1系统配制图

氨碱法纯碱生产地主要原料概述

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 +Na2CO3 2×58.45 106 X 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

纯碱工艺设备

纯碱 纯碱，学名碳酸钠，俗名苏打、石碱、洗涤碱，化学式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，为强电解质，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

氨碱法生产纯碱的过程

纯碱(Sodium Carbonate),学名碳酸钠，俗名苏打、石碱、碱灰、碱粉、洗 涤碱，化学式Na 2CO 3。 纯碱外观为白色粉末或细粒结晶、味涩。其水溶液水解呈 碱性，有一定的腐蚀性，能与酸进行中和反应，生成相应的盐，并放出二氧化碳。高温下可分解，生成氧化钠和二氧化碳。纯碱在潮湿的空气里会潮解，慢 慢吸收二氧化碳和水，部分变为碳酸氢钠，所以包装要严，否则会吸潮结块。 氨碱法使生产实现了连续性生产，食盐的利用率得到提高，产品质量纯净，因而被称为纯碱，但最大的优点还在于成本低廉。1867年索尔维设厂制造的产 品在巴黎世界博览会上获得铜制奖章，此法被正式命名为索尔维法。此时，纯 碱的价格大大下降。消息传到英国，正在从事路布兰法制碱的英国哈琴森公司 取得了两年独占索尔维法的权利。1873年哈琴森公司改组为卜内门公司，建立 了大规模生产纯碱的工厂，后来，法、德、美等国相继建厂。这些国家发起组 织索尔维公会，设计图纸只向会员国公开，对外绝对保守秘密。凡有改良或新 发现，会员国之间彼此通气，并相约不申请专利，以防泄露。除了技术之外， 营业也有限制，他们采取分区售货的办法，例如中国市场由英国卜内门公司独占。由于如此严密的组织方式，凡是不得索尔维公会特许权者，根本无从问津 氨碱法生产详情。多少年来，许多国家要想探索索尔维法奥秘的厂商，无不以 失败而告终。直到1933年侯德榜著书《纯碱制造》，将索尔维制碱法公之于众。再到后来被更为先进的侯氏制碱法取代。 它是以食盐、石灰石（经煅烧生成生石灰和二氧化碳）、氨气为原料来制 取纯碱。先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水，再通入二氧化碳，使其生成 溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。其化学反应原理是： NaCl＋NH3＋H2O＋CO2＝NaHCO3↓＋NH4Cl 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。 2NaHCO3＝Na2CO3＋H2O＋CO2↑放出的二氧化碳气体可回收循环使用。而含有氯化铵的滤液与石灰乳[Ca(OH)2]混合加热，所放出的氨气可回收循环使用。 CaO＋H2O＝Ca(OH)2，2NH4Cl＋Ca(OH)2＝CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。 氨碱法制纯碱的优点： 1、原料：使用氨碱法制纯碱，用的原料来源广。 2、纯度：使用氨碱法制纯碱，研制出的产品纯度高。 3、生产能力：使用氨碱法制纯碱，可以连续生产，生产能力强大。 缺点： 1、NaCl利用率低。 2、需要丰富的原盐、石灰石、焦炭、水等资源供应，且要排放大量废渣、废液

纯碱生产工艺摘要

纯碱生产工艺摘要 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NaCO～又名苏打～因为在化学上表23 -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。 1 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:CaCO+ 2NaCl = NaCO + CaCl 3 232 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。 目的:减轻生产过程中的管道及设备结疤堵塞现象～降低物料消耗。 方法:碳酸铵法、石灰芒硝法、石灰碳酸铵法、石灰纯碱法～一般主要采用后两种。 2+2+原理方程式:Mg+Ca(OH)=Mg(OH)?+ Ca 22 2+2- Ca+CO3=CaCO? 3 注:为表述简单醒目～以下方程式均未配平。 主要设备:澄清桶、洗泥桶、化盐桶及钙镁反应器等。 2.石灰石煅烧及灰乳制备 2 任务:制备二氧化碳气体及石灰乳。 目的:灰乳用来沉淀盐水中的镁离子～二氧化碳气体用来供碳化工序使用。

烧碱生产工艺

学习资料注意保存 烧碱生产工艺 片碱即片状烧碱，是氢氧化钠的一种别名，氢氧化钠在工业上被称作工业碱、烧碱、苛性碱等，按存在形态可分为液碱、片碱、固碱、粒碱。其中片碱、固碱、粒碱是固体氢氧化钠的三种形态。如下图，依次是片碱固碱粒碱： 1. 碱液从32%浓缩至61% ，这个阶段在降膜蒸发器中进行。加热源采用中压蒸汽及二次蒸汽,并在真空下蒸发。 2.61%碱液再通过降膜浓缩器,以熔融盐为热载体,在常压下将碱液浓缩成熔融碱,再经片碱机制成片状固碱(传说中的熔盐法) 。 质量分数为32%的离子膜法烧碱经I效蒸发器(真空、二次蒸汽)浓缩到47%，经碱泵并与U效蒸发器的蒸汽冷凝水换热后，进入U效蒸发器进一步浓缩至61%并由碱泵将61%碱打入最终浓缩器，用熔盐加热浓缩至98%?99% ,再经片碱机制成片状固体烧碱。自电厂来的1 MPa的饱和蒸汽进入I效蒸发器，冷凝液与I效碱换热后进入循环水池，作为软水的补充，U效产生的二次蒸汽与终浓缩产生的二次蒸汽进入I效蒸发器作为热源，蒸发32%碱液。415?430 C的熔盐由熔盐泵送入熔盐炉经加热后进入最终浓缩器,作为热源将碱蒸发至98% ?99% , 并最终回至熔盐罐,循环使用。 熔盐炉系统是一个密闭循环加热的系统,通过燃炉上方点火头用天然气加热内外盘管使熔盐升温,熔盐通过泵周而复始地在系统中循环,由于和外界隔离,最大限度地减少了熔盐的分解变质。在生产中初次加热熔盐应注意以下几点。 (1)熔盐熔点在143 C左右,所有熔盐管线应有蒸汽伴热，最好同时采用电伴热,以防止熔盐在管线中凝固。 ( 2)在熔盐梯度升温过程中,要仔细检查熔盐阀的伴热,熔盐在整个系统中进行大循环时,尤其注意小循环回流阀不能关死,必须回转一圈,以防止熔盐阀结死。 ( 3)由于熔盐为混合物,密度不很均匀,而且初次加热熔化,熔盐中的水分含量较高,因此在熔盐循环过程中,要充分关注泵的电流,如果泵电流波动较大,而且持续时间较长,应立即停泵检查,找出问题原因。正常情况下,泵的电流会有波动,但波动的范围不大,随着熔盐温度的升高,泵电流会逐渐降低且趋于平稳。 片碱为基本化工原料，广泛用于造纸、合成洗涤及肥皂、粘胶纤维、人造丝及绵织品等轻

纯碱生产工艺综述

纯碱生产工艺综述 Ξ 裴正建 (青海碱业有限公司,青海德令哈　817000) 摘　要:纯碱的生产在国民经济发展建设过程中占有重要地位。本文以中国、法国、德国、日本等国内外主要纯碱生产国为研究对象,对这些国家从18世纪至今的纯碱生产工艺做出总结和归纳。 关键词:纯碱;生产工艺;综述 中图分类号:TQ 11411 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2010)21—0095—02 纯碱是许多工业的基础原料,其主要成分为碳酸钠(N a 2CO 3),广泛应用于人们的日常生活以及化工、轻工、冶金、纺织、建材等工业部门,在国民经济发展建设过程中占有十分重要的地位。 18世纪以前,由于世界上没有制碱工业,人们所需要的碱都取自天然碱,即通过天然碱湖(碱矿)采得,也可以从含碱的植物灰分中制得。1791年,法国医生路布兰通过煅烧硫酸钠、煤炭和石灰石制成功研究出“路布兰法”,即造纯碱的方法,该法首先用硫酸和食盐制取硫酸钠,然后将硫酸钠与石灰石、煤炭三者按100∶100∶35.5的质量比混合,在反射炉或回转炉内通过950-1000℃煅烧后生成熔块(即黑灰),再通过浸取、蒸发以及缎烧等过程最终得到纯碱。路布兰法问世后,很大地推动了化学工业的发展,但同时由于该法制碱的主要生产过程要在固相 中进行,并且需要高温条件,因此存在生产连续性差,原料不能充分利用,产品质量差以及设备腐蚀严重等缺点。 比利时工程师索尔维基于综合前人的工作进行改进,在1863年实现了通过“索尔维法”制造纯碱(即氨碱法)。该法的主要生产工艺历经石灰石煅烧、盐水精制、吸氨、碳酸化、碳酸氢钠过滤、煅烧、母液蒸馏后,可制得纯碱。由于氨碱法较之路布兰法具有原料价格低廉,普遍易得,产品纯度高,适合大规模生产等优点,因此取代了路布兰法,并一直被广泛采用至今。尽管如此,氨碱法仍然存在两个难以克服的缺点:一是氯化钠的利用率低。虽然在理论上氯化钠的转化率可以达到84%,实际生产中其 如果碳碳叁键出现在碳链的末端,这种炔烃叫做te r m ina l a lkyne (末端炔烃)或ter m ina l acet ylene (末端乙炔)。如果碳碳叁键出现在碳链的末端以外的其它位置(二元取代乙炔),这种炔烃叫做int erna l a lkyne 或interna l ace tylene 。末端炔烃中与叁键碳原子相连的氢(H —C ≡)叫做acetylen ic hydrogen 。例如,H —C ≡C —CH 2CH 3是个ter m inal alkyne,而CH 3—C ≡C —CH 3是个inte rnal a lkyne 。 去掉炔烃中叁键碳原子上的氢原子所得的部分叫做alkynyl group (炔基)。例如,H —C ≡C —叫做e thynyl group (乙炔基)、CH 3—C ≡C —叫做p r opynyl group (丙炔基),但去掉丙炔甲基上的氢原子,所得的基团—CH 2—C ≡CH 称做炔丙基(2-p r opynyl group )。 具有两个叁键的链状碳氢化合物(二炔烃)的命名是将相应的饱和碳氢化合物alkane 的名称结尾的“-ane ”换成“-adiyne ”。有3个叁键的化合物(三炔 烃),名称结尾为“-at riyne ”等等。如,二炔烃是alkad iyne ,三炔烃是alkat riyne 等等。 [参考文献] [1]　那顺孟和.链状烷烃的中英文命名法的关系 [J ].内蒙古石油化工,2007,11,33(123):185～816. [2]　那顺孟和.英汉蒙简明化学词典[M ].呼和浩 特:内蒙古人民出版社,2006. [3]　科学出版社名词室编.英汉化学化工词汇 [M ].北京:科学出版社,2000.[4]　邢其毅,徐瑞秋,周政编.基础有机化学[M ]. 北京:人民教育出版社,1980.[5]　南京大学.有机化学[M ].北京:人民教育出版 社,1978.[6]　刘秉兰译.英汉化学小词典[M ].北京:化学工 业出版社,1984. 5 9　2010年第21期 内蒙古石油化工3收稿日期5 作者简介裴正建(6),年青海师范大学化学系毕业。助理工程师,现任青海碱业有限公司质检中心主任。 :2010-08-1:197-2001

纯碱的生产工艺(侯氏制碱法)

纯碱的生产工艺（侯氏制碱法） 碳酸钠，俗名苏打、纯碱、洗涤碱，化学式：Na 2CO 3 ，普通情况下为白色粉末， 为强电解质。密度为2.532g/cm3，熔点为851°C，易溶于水，具有盐的通性。是重要的化工原料之一, 用于制化学品、清洗剂、洗涤剂、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2/3；其次是冶金、纺织、石油、国防、医药及其它工业。玻璃工业是纯碱的最大消费部门，每吨玻璃消耗纯碱0.2吨。化学工业用于制水玻璃、重铬酸钠、硝酸钠、氟化钠、小苏打、硼砂、磷酸三钠等。冶金工业用作冶炼助熔剂、选矿用浮选剂，炼钢和炼锑用作脱硫剂。印染工业用作软水剂。制革工业用于原料皮的脱脂、中和铬鞣革和提高铬鞣液碱度。还用于生产合成洗涤剂添加剂三聚磷酸钠和其他磷酸钠盐等。食用级纯碱用于生产味精、面食等。 一、实验目的 1．掌握侯氏制碱法的原理和方法； 2．了解侯氏制碱法的原理应用于实际化工生产中的方法； 3．培养学生对专业知识的应用能力。 二、实验原理 侯氏制碱法的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。要制得纯碱（Na 2CO 3 ），就要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，其中NaHCO3溶解度最小，最终析出大量的晶体。 化学方程式为： （1）NH3+H2O+CO2=NH4HCO3 （2）NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓ （3）2NaHCO3（加热）=Na2CO3+H2O+CO2↑ 即：NaCl(饱和)+NH3+H2O+CO2=NH4Cl+NaHCO3↓ 2NaHCO3（加热）=Na2CO3+H2O+CO2↑ 三、主要试剂及仪器设备 试剂：二氧化碳、浓氨水、粉状氯化钠、95%乙醇； 仪器设备：启普发生器、电子天平、抽滤装置、100 mL锥形的1个、50 mL量筒1个、陶瓷坩埚1个、100mL烧杯5个。 四、实验步骤 1、向100 mL锥形瓶中加入用量筒量取的浓氨水25 mL，再加入10 mL蒸馏水。用电子天平称取10.0 g的粉状氯化钠，加入到氨溶液中，再塞紧塞子，振荡几分钟，使溶解并达到饱和。若全部溶解，再加入少许直至饱和后，过滤未溶解的氯化钠。 2、实验装置如下图所示，照图安装好仪器。{实验装置手绘）用水浴加热盛氨水的

第二章 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。 【材料阅读】 1．路布兰制碱法 1791年法国医生路布兰首先取得专利，以食盐为原料，制得了纯碱，称为路布兰制碱法。 制取原理与步骤 (1)先使氯化钠与硫酸反应，生成硫酸钠： 2NaCl ＋H 2SO 4=====△ Na 2SO 4＋2HCl ↑。 (2)然后用焦炭还原硫酸钠得硫化钠： Na 2SO 4＋4C=====高温Na 2S ＋4CO ↑。 (3)最后利用硫化钠与石灰石的反应生产碳酸钠： Na 2S ＋CaCO 3===Na 2CO 3＋CaS 。 2．索尔维制碱法 1861年比利时工程师索尔维发明的纯碱制法，是以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱。 制取原理与步骤 (1)在饱和食盐水中先通入氨气，再通入二氧化碳，析出碳酸氢钠： NaCl ＋NH 3＋CO 2＋H 2O===NaHCO 3↓＋NH 4Cl 。 (2)过滤、洗涤、煅烧碳酸氢钠晶体，得到纯碱产品： 2NaHCO 3=====△Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O ，反应产生的二氧化碳循环使用。 (3)氯化铵滤液与石灰乳混合加热： 2NH 4Cl ＋Ca(OH)2=====△CaCl 2＋2NH 3↑＋2H 2O ，反应产生的氨气循环使用。 3．侯氏制碱法 1943年我国化学工程专家侯德榜发明创建了联合制碱法，即将氨碱法(又称索尔维制碱法)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，二氧化碳为合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。 制取原理与步骤 侯氏制碱法，低温下先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳可析出碳酸氢钠，再加入细盐末，因氯离子存在及低温条件使氯化铵溶解度突然降低，而食盐的溶解度变化不大，所

纯碱工艺及控制方案教学内容

纯碱碳化过程的DCS 控制方案 纯碱生产的方法主要有三种：天然碱加工、氨碱法、联合制碱法（侯氏制碱 法）。而氨碱法（即索尔维制碱）是当今世界大规模制造纯碱的通用工业方法之一其生产工艺经过百多年的生产实践考验，工艺包的技术成熟，稳定可靠。 一. 氨碱法纯碱生产流程概述：氨碱法是一种复杂的化学制造工艺，它主要包括一系列的化工单元操作，共分九个工序：盐水精制工序、盐水吸氨工序、碳化工序、过滤工序、蒸馏工序、压缩工序、石灰工序、煅烧工序、包装工序。氨碱法生产纯碱的主要原料：石灰石、食盐、焦碳、氨等。 氨碱法生产工艺流程： 首先用水将原盐溶解制成饱和粗盐水，再用石灰—纯碱法除去杂质得精盐水。精盐水吸氨得氨盐水，冷却在吸收塔内与由蒸馏塔蒸出的氨逆流吸收制成氨盐水，冷却后氨盐水在碳化塔内与二氧化碳作用生成碳酸氢钠，带有结晶的悬浮液由塔低压出，经出碱液槽送往真空过滤机分离出重碱。 过滤得到的NaHCO滤饼在煅烧工序经加热分解，制得轻质纯碱和炉气，轻质 纯碱通过运输设备送往水合机，采用固相水合法或液相水合法制得重质纯碱，经干燥、包装得商品重质纯碱（重灰）；轻质纯碱经凉碱塔冷却，包装即为商品轻质纯碱（轻灰）。 分解过程逸出的二氧化碳经分离、冷却、净化后，由压缩机抽吸和压缩返回碳化过程。 由真空过滤机抽出的过滤母液，被送往蒸馏塔与由石灰石煅烧分解和消化所得的石灰乳兑和反应蒸出氨，返回吸收塔循环使用。 蒸馏废液则排入渣场。石灰石用焦炭在石灰窑内煅烧制得生石灰，再通过化灰机 与水反应制成石灰乳，分别送至蒸馏工序和盐水工序使用。 石灰窑产生含40%CO勺窑气与煅烧炉产生的含80%以上CQ的炉气通过压缩机 送碳化工序使用。 二系统配制 1系统配制图

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