项目八--纯碱生产技术与操作ppt课件.pptx

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1、 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目%大连理工大学出版社地址：大连市软件园路80号发行：0411-84708842E-mail:新世纪高职高专教材编审委员会 组编主编：张学花主审：李 勇化工生产技术与操作化工生产技术与操作化工生产技术与操作化工生产技术与操作新世纪高职高专化工类课程规划教材 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 任务一 生产方法的选择 任务二 饱和食盐水的精制及精盐水吸氨项目八目八 纯碱生碱生产技技术与操作与操作

2、任务三 氨盐水的碳酸化 任务四 重碱的过滤及煅烧 任务五 重碱生产主要工段岗位操作技能 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作学习目标知识目标1了解纯碱的各种生产工艺和目前工业上所采用的制碱方法；2了解氨碱法制纯碱的基本原理；3理解氨盐水碳酸化过程反应机理及钠、氨利用率和碳酸化度的计算；4掌握饱和盐水的精制原理；5掌握吸氨、碳酸化工段的工艺条件及工艺流程；6掌握蒸氨塔中的化学反应关系以及蒸氨工艺条件的选择。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后

3、药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作学习目标能力目标1能够进行生产工艺条件的分析、判断和选择；2能够进行精盐吸氨、碳酸化工段的生产操作。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务一 生产方法的选择一、纯碱的性质和用途一、纯碱的性质和用途纯碱纯碱的化学名即碳酸钠的化学名即碳酸钠(Na2CO3)，也称为苏打或碱灰，为无水、白色粉末。相对分子质量，也称为苏打或碱灰，为无水、白色

4、粉末。相对分子质量106.00，相对密度，相对密度2.533，熔点，熔点851，易溶于水并能与水生成，易溶于水并能与水生成Na2CO3H2O。微溶于无水乙醇，不溶于丙酮。微溶于无水乙醇，不溶于丙酮。工业产品的纯度在工业产品的纯度在99左右，依颗粒大小、堆积密度的不同，可分为超轻质纯碱、轻质纯碱和重质纯左右，依颗粒大小、堆积密度的不同，可分为超轻质纯碱、轻质纯碱和重质纯碱，其堆积密度（碱，其堆积密度（t/m3）分别为）分别为0.330.44、0.450.69、0.81.1。纯碱是一种强碱弱酸生成的盐，。纯碱是一种强碱弱酸生成的盐，它的水溶液呈碱性，并能与强酸发生反应，如它的水溶液呈碱性，并能与强

5、酸发生反应，如：Na2CO3+2HCl 2NaCl+H2O+CO2在高温下，纯碱可分解为氧化钠和二氧化碳，反应式如下在高温下，纯碱可分解为氧化钠和二氧化碳，反应式如下：Na2CO3 Na2O+CO2高温高温 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务一 生产方法的选择二、纯碱的工业生产方法二、纯碱的工业生产方法1路布兰法生产纯碱路布兰法生产纯碱该法以食盐、硫酸、煤和石灰石为原料，首先用食盐和硫酸反应生成硫酸钠，而后将无水硫酸钠、该法以食盐、硫酸、煤和石灰石为

6、原料，首先用食盐和硫酸反应生成硫酸钠，而后将无水硫酸钠、石灰石及煤混合后置于反射炉内加热到石灰石及煤混合后置于反射炉内加热到9501000，即生成碳酸钠。经过浸取、浓缩而得纯碱。主，即生成碳酸钠。经过浸取、浓缩而得纯碱。主要化学反应为要化学反应为 2NaCl+H2SO4 Na2SO4+2HCl Na2SO4+2C Na2S+2CO2 Na2S+CaCO3 Na2CO3+CaS 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务一 生产方法的选择二、纯碱的工业生产方法

7、二、纯碱的工业生产方法氨碱法生产纯碱氨碱法生产纯碱氨碱法生产纯碱主要是采用食盐、石灰石、焦炭和氨为原料，其示意流程参见图氨碱法生产纯碱主要是采用食盐、石灰石、焦炭和氨为原料，其示意流程参见图8|1。图。图8|1氨碱氨碱法示意流程主要生产过程包括盐水制备、石灰石煅烧、氨盐水制备及其碳酸化、重碱的分离及煅烧、法示意流程主要生产过程包括盐水制备、石灰石煅烧、氨盐水制备及其碳酸化、重碱的分离及煅烧、氨回收等。主要化学反应氨回收等。主要化学反应为为 CaCO3 CaO+CO2 CaO+H2O Ca(OH)2 NaCl+NH3+H2O+CO2 NaHCO3+NH4Cl 2NaHCO3 Na2CO3+H2O

8、+CO2 2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务一 生产方法的选择二、纯碱的工业生产方法二、纯碱的工业生产方法氨碱法生产氨碱法生产纯碱纯碱图图8-1 氨碱法示意流程氨碱法示意流程 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务一 生产方法的选择三、制碱的主要原料

9、三、制碱的主要原料氯化钠氯化钠氯化钠氯化钠是制造纯碱的主要工业原料，主要来源为海盐、岩盐和天然盐水。是制造纯碱的主要工业原料，主要来源为海盐、岩盐和天然盐水。海盐海盐海水中含有各种盐类，其中以海水中含有各种盐类，其中以NaCl为主。海盐的生产一般是将海水引入盐田晒制而得，质量视海为主。海盐的生产一般是将海水引入盐田晒制而得，质量视海水的成分、晒制的工艺条件而定。水的成分、晒制的工艺条件而定。岩盐岩盐以矿床形式存在于地层中的天然氯化钠统称为岩盐。以水溶法进行开采得到盐卤，将盐卤加工可以矿床形式存在于地层中的天然氯化钠统称为岩盐。以水溶法进行开采得到盐卤，将盐卤加工可制得氯化钠。制得氯化钠。天然盐

10、水天然盐水天然盐水含天然盐水含NaCl 12以上，并含有以上，并含有KCl、NH4Cl、CaSO4、MgCl2等物质。符合一定要求的天然等物质。符合一定要求的天然盐水可直接用于制碱。盐水可直接用于制碱。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务二 饱和食盐水的精制及精盐水吸氨一、饱和食盐水的精制一、饱和食盐水的精制1石灰石灰-氨氨-二氧化碳法二氧化碳法首先首先向粗盐水中加入石灰乳除去镁盐，一般溶液的向粗盐水中加入石灰乳除去镁盐，一般溶液的pH控制在控制在10

11、11。Mg2+Ca(OH)2 Mg(OH)2+Ca2+除除镁时，为加速杂质沉淀，还需加入助沉剂以提高精制效果镁时，为加速杂质沉淀，还需加入助沉剂以提高精制效果。除除镁后的盐水称一次盐水，然后将其送入除钙塔。利用碳酸化塔后的尾气（其中含氨及二氧化碳）镁后的盐水称一次盐水，然后将其送入除钙塔。利用碳酸化塔后的尾气（其中含氨及二氧化碳）除去一次盐水中新加入的和原有的钙离子，反应式除去一次盐水中新加入的和原有的钙离子，反应式为为 Ca2+2NH3+H2O+CO2 CaCO3+2NH+4 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项

12、目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务二 饱和食盐水的精制及精盐水吸氨一、饱和食盐水的精制一、饱和食盐水的精制1石灰石灰-氨氨-二氧化碳法二氧化碳法图图8-2 石灰石灰-氨氨-二氧化碳二氧化碳法精制盐水流程法精制盐水流程1化盐桶化盐桶；2反应罐反应罐；3一次澄清桶一次澄清桶；4除钙塔；除钙塔；5二次澄清桶二次澄清桶；6泥桶泥桶；7一次泥罐一次泥罐；8二次泥罐二次泥罐；9废泥罐废泥罐；10石灰乳桶石灰乳桶；11加泥罐加泥罐 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产

13、技术与操作纯碱生产技术与操作任务二 饱和食盐水的精制及精盐水吸氨一、饱和食盐水的精制一、饱和食盐水的精制用石灰乳先除去粗盐水中的镁盐，而后再用纯碱除去一次盐水中的钙盐，其反应式为用石灰乳先除去粗盐水中的镁盐，而后再用纯碱除去一次盐水中的钙盐，其反应式为Mg2+Ca(OH)2 Mg(OH)2+Ca2+Ca2+Na2CO3 CaCO3+2Na+图图8-3 石灰石灰-纯碱纯碱法精制盐水流程法精制盐水流程1化盐桶化盐桶；2反应罐反应罐；3澄清桶澄清桶；4精盐水贮桶精盐水贮桶；5洗泥桶洗泥桶；6废泥罐；废泥罐；7澄清泥罐澄清泥罐；8灰乳贮槽灰乳贮槽；9纯碱贮槽纯碱贮槽 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能

14、开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务二 饱和食盐水的精制及精盐水吸氨二、精盐水吸氨二、精盐水吸氨精盐水吸氨的操作称为氨化，目的是制备符合碳酸化过程所需浓度的氨盐水，同时起到最后除去精盐水吸氨的操作称为氨化，目的是制备符合碳酸化过程所需浓度的氨盐水，同时起到最后除去盐水中钙镁等杂质的把关作用。盐水吸氨所用的气氨来自蒸氨塔，气氨中还含有少量二氧化碳和水蒸盐水中钙镁等杂质的把关作用。盐水吸氨所用的气氨来自蒸氨塔，气氨中还含有少量二氧化碳和水蒸气气。（一）盐水吸氨的基本原理（一）盐水吸氨的基本

15、原理 1吸氨的化学反应及吸氨的化学反应及化学平衡化学平衡精制精制盐水与由蒸氨塔送来的气体发生如下反应盐水与由蒸氨塔送来的气体发生如下反应：NH3(g)+H2O(l)=NH4OH(aq)H=-35.2 kJ/mol2NH3(g)+CO2(g)+H2O(l)=(NH4)2CO3(aq)H=-95.0 kJ/mol 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务二 饱和食盐水的精制及精盐水吸氨二、精盐水吸氨二、精盐水吸氨2原盐和氨溶解度的相互影响原盐和氨溶解度的相互影

16、响氯化钠在水中的溶解度随温度的变化不大，但在饱和盐水吸氨时，会使氯化钠的溶解度降低。氨氯化钠在水中的溶解度随温度的变化不大，但在饱和盐水吸氨时，会使氯化钠的溶解度降低。氨溶解得越多，氯化钠的溶解度越小。氨在水中的溶解度很大，但在盐水中有所降低，这就是说氨盐水溶解得越多，氯化钠的溶解度越小。氨在水中的溶解度很大，但在盐水中有所降低，这就是说氨盐水气相中的氨平衡分压也比纯氨水气相中氨的平衡分压大。温度对气氨溶解度的影响与一般气体的影响气相中的氨平衡分压也比纯氨水气相中氨的平衡分压大。温度对气氨溶解度的影响与一般气体的影响相同，温度越高溶解度越小。在盐水吸氨过程中，因气相中的相同，温度越高溶解度越小

17、。在盐水吸氨过程中，因气相中的CO2溶于液相能生成溶于液相能生成(NH4)2CO3，故可，故可增大氨的溶解度。盐水吸氨过程中，由于它们的相互影响、相互制约作用，饱和盐水的吸氨量应该进增大氨的溶解度。盐水吸氨过程中，由于它们的相互影响、相互制约作用，饱和盐水的吸氨量应该进行适当控制。否则，氯化钠在液相中的溶解度将因氨浓度的升高而下降，这对制碱过程中钠的利用率行适当控制。否则，氯化钠在液相中的溶解度将因氨浓度的升高而下降，这对制碱过程中钠的利用率及产率是很不利的。及产率是很不利的。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目

18、目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务二 饱和食盐水的精制及精盐水吸氨二、精盐水吸氨二、精盐水吸氨3吸氨过程的热效应吸氨过程的热效应吸氨过程在吸氨塔内进行，伴有大量热放出，其中包括吸氨过程在吸氨塔内进行，伴有大量热放出，其中包括NH3和和CO2的溶解热，的溶解热，NH3与与CO2的反应的反应热，以及氨气所带来的水蒸气冷凝热。热，以及氨气所带来的水蒸气冷凝热。1 kg氨吸收成氨盐水时释放出的总热量为氨吸收成氨盐水时释放出的总热量为4280 kJ。这些热量若。这些热量若不从系统中引出，就足以使吸氨塔内温度高达不从系统中引出，就足以使吸氨塔内温度高达120，结果将会完全失去吸

19、氨作用，反而变成蒸馏过，结果将会完全失去吸氨作用，反而变成蒸馏过程。所以冷却是吸氨过程的关键。冷却越好，吸氨越完全。但实际生产过程中，过冷也将造成杂质分程。所以冷却是吸氨过程的关键。冷却越好，吸氨越完全。但实际生产过程中，过冷也将造成杂质分离困难，所以一般温度应控制在离困难，所以一般温度应控制在70 左右为宜。左右为宜。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务二 饱和食盐水的精制及精盐水吸氨二、精盐水吸氨二、精盐水吸氨（二）盐水吸氨的工艺流程及工艺指标控制

20、（二）盐水吸氨的工艺流程及工艺指标控制1工艺流程工艺流程吸氨塔是一个多段铸铁单泡罩塔，是完成吸氨操作的主要设备。如图吸氨塔是一个多段铸铁单泡罩塔，是完成吸氨操作的主要设备。如图8|4所示，精制以后的二次所示，精制以后的二次饱和盐水经冷却至饱和盐水经冷却至3540 后进入吸氨塔，盐水由塔上部淋下，与塔底上升的气氨进行逆流接触，以后进入吸氨塔，盐水由塔上部淋下，与塔底上升的气氨进行逆流接触，以完成盐水吸氨过程。此时放出大量热，会使盐水温度升高。因此需将盐水从塔中抽出，送入冷却排管完成盐水吸氨过程。此时放出大量热，会使盐水温度升高。因此需将盐水从塔中抽出，送入冷却排管6进行冷却后再返回中段吸氨塔。同

21、理吸氨后氨盐水从塔中部抽出，经过冷却排管进行冷却后再返回中段吸氨塔。同理吸氨后氨盐水从塔中部抽出，经过冷却排管7降温后，返回下段降温后，返回下段吸氨塔。由下段吸氨塔出来的氨盐水经循环段贮桶吸氨塔。由下段吸氨塔出来的氨盐水经循环段贮桶8、循环泵、循环泵9、冷却排管、冷却排管10进入循环冷却吸收，以提进入循环冷却吸收，以提高吸收率。高吸收率。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务二 饱和食盐水的精制及精盐水吸氨二、精盐水吸氨二、精盐水吸氨（二）盐水吸氨的工艺

22、流程及工艺指标控制（二）盐水吸氨的工艺流程及工艺指标控制1工艺流程工艺流程图图8-4 吸吸氨流程氨流程1净氨塔净氨塔；2吸氨塔吸氨塔；3中段吸氨塔中段吸氨塔；4下段吸氨塔下段吸氨塔；5、6、7、10、12冷却排管；冷却排管；8循环段贮桶循环段贮桶；9循环泵循环泵；11澄清桶澄清桶；13氨盐水贮桶氨盐水贮桶；14氨盐水泵氨盐水泵；15真空泵真空泵 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务二 饱和食盐水的精制及精盐水吸氨二、精盐水吸氨二、精盐水吸氨（二）盐水吸

23、氨的工艺流程及工艺指标控制（二）盐水吸氨的工艺流程及工艺指标控制2工艺条件的选择工艺条件的选择（1）盐水吸氨浓度）盐水吸氨浓度经冷却至经冷却至3540 的精制盐水，及已冷却至的精制盐水，及已冷却至50 的由蒸氨塔出来的含氨气体，两者一起导入吸的由蒸氨塔出来的含氨气体，两者一起导入吸氨塔进行吸氨操作。由于吸氨是放热过程，所以盐水吸氨必须采用边吸收边冷却的工艺流程。显然，氨塔进行吸氨操作。由于吸氨是放热过程，所以盐水吸氨必须采用边吸收边冷却的工艺流程。显然，氨盐水浓度不能太高，否则会降低吸氨效率。低温不仅对吸氨有利，而且可以减少其中的水蒸气含量，氨盐水浓度不能太高，否则会降低吸氨效率。低温不仅对吸

24、氨有利，而且可以减少其中的水蒸气含量，以避免盐水过于稀释。但温度过低会生成以避免盐水过于稀释。但温度过低会生成(NH4)2CO3H2O、NH4HCO3、NH4COONH2而结晶出来，而结晶出来，将设备和管道堵塞。一般来讲，吸氨塔中部温度不得超过将设备和管道堵塞。一般来讲，吸氨塔中部温度不得超过6065。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务二 饱和食盐水的精制及精盐水吸氨二、精盐水吸氨二、精盐水吸氨（二）盐水吸氨的工艺流程及工艺指标控制（二）盐水吸氨的工

25、艺流程及工艺指标控制2工艺条件的选择工艺条件的选择（2）吸氨塔内的压力）吸氨塔内的压力为了减少吸氨系统因装置不严密而泄漏气体，以及考虑保护操作环境，加快蒸氨塔内为了减少吸氨系统因装置不严密而泄漏气体，以及考虑保护操作环境，加快蒸氨塔内CO2和和NH3的蒸出，提高蒸氨塔的生产能力，节约蒸汽用量等因素，吸氨操作一般在微负压下进行。的蒸出，提高蒸氨塔的生产能力，节约蒸汽用量等因素，吸氨操作一般在微负压下进行。（3）氨）氨/氯化钠比的选择氯化钠比的选择按碳酸化反应过程要求，理论按碳酸化反应过程要求，理论NH3/NaCl为为1（摩尔比）。若（摩尔比）。若NH3/NaCl1，则会有多余的，则会有多余的NH

26、4HCO3和和NaHCO3共同析出，降低了氨的利用率；若共同析出，降低了氨的利用率；若NH3/NaCl1，则又会降低钠的利用率，增加，则又会降低钠的利用率，增加食盐的消耗。生产中一般取食盐的消耗。生产中一般取NH3/NaCl为为1.081.12，即，即NH3稍过量，以补偿碳酸化过程中氨的损失。稍过量，以补偿碳酸化过程中氨的损失。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务三 氨盐水的碳酸化氨盐水的碳酸化是氨碱法制纯碱的一个重要工序。它同时伴有吸收、结晶和传热等

27、单元操作，各氨盐水的碳酸化是氨碱法制纯碱的一个重要工序。它同时伴有吸收、结晶和传热等单元操作，各单元操作相互关系密切且互为影响。碳酸化总反应式如下单元操作相互关系密切且互为影响。碳酸化总反应式如下：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl显然显然碳酸化的目的是为了获得符合质量要求的碳酸氢钠结晶。此工艺过程首先要求碳酸氢钠的产碳酸化的目的是为了获得符合质量要求的碳酸氢钠结晶。此工艺过程首先要求碳酸氢钠的产率要高，即氯化钠和氨的利用率要高。其次要求碳酸氢钠的结晶质量要好，结晶颗粒尽量大，以利于率要高，即氯化钠和氨的利用率要高。其次要求碳酸氢钠的结晶质量要好，结晶颗粒尽量大，以利于

28、过滤分离；而降低碳酸氢钠粗成品的含水量，又有利于重碱的煅烧。过滤分离；而降低碳酸氢钠粗成品的含水量，又有利于重碱的煅烧。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务三 氨盐水的碳酸化一、氨盐水吸收二氧化碳过程的基本原理一、氨盐水吸收二氧化碳过程的基本原理氨盐水碳酸化生成氨盐水碳酸化生成NaHCO3是一个较为复杂的过程。探讨氨盐水碳酸化过程的反应机理，对于设是一个较为复杂的过程。探讨氨盐水碳酸化过程的反应机理，对于设计碳酸化设备，选择生产工艺条件，制定操作规程，

29、提高计碳酸化设备，选择生产工艺条件，制定操作规程，提高NaHCO3质量都是至关重要的质量都是至关重要的。诸多诸多研究学者认为碳酸化过程的反应机理可分为下列三步进行研究学者认为碳酸化过程的反应机理可分为下列三步进行：（1）氨基甲酸铵的）氨基甲酸铵的生成生成实验实验表明，当表明，当CO2通入浓氨盐水时，最初总是形成氨基甲酸铵，反应如下通入浓氨盐水时，最初总是形成氨基甲酸铵，反应如下：2NH3+CO2 NH+4+NH2COO-式式中这种三分子反应的可能性是很小的，所以又提出下面两个中间反应历程中这种三分子反应的可能性是很小的，所以又提出下面两个中间反应历程：NH3+CO2 H+NH2COO-NH3+

30、H+NH+4 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务三 氨盐水的碳酸化一、氨盐水吸收二氧化碳过程的基本原理一、氨盐水吸收二氧化碳过程的基本原理（2）氨基甲酸铵的水解）氨基甲酸铵的水解生成的氨基甲酸铵进一步水解时，其反应如下生成的氨基甲酸铵进一步水解时，其反应如下：NH2COO-+H2O HCO-3+NH3（3）复分解析出）复分解析出NaHCO3结晶结晶这是碳酸化的最终目的，当碳酸化度达到一定值时，溶液中的这是碳酸化的最终目的，当碳酸化度达到一定值时，溶液

31、中的HCO-3浓度积累到相当高以后，浓度积累到相当高以后，HCO-3与与Na+的浓度积超过了该温度下的浓度积超过了该温度下NaHCO3的溶度积，则产生沉淀，从而完成复分解反应的溶度积，则产生沉淀，从而完成复分解反应：Na+HCO-3 NaHCO3NaHCO3析出析出以后，将影响一系列离子反应的平衡，其中最重要的是使氨基甲酸铵的水解反应向以后，将影响一系列离子反应的平衡，其中最重要的是使氨基甲酸铵的水解反应向右移动，这样会使得溶液中的游离氨增加，从而又会对吸收过程产生显著影响。右移动，这样会使得溶液中的游离氨增加，从而又会对吸收过程产生显著影响。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然

32、后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务三 氨盐水的碳酸化二、氨盐水吸收二氧化碳速度的影响因素二、氨盐水吸收二氧化碳速度的影响因素1化学反应的影响化学反应的影响氨盐水吸收二氧化碳的反应机理已如前述。前面所指出的溶液中的游离态氨盐水吸收二氧化碳的反应机理已如前述。前面所指出的溶液中的游离态CO2与与NH3相互作用所相互作用所生成氨基甲酸铵的反应是最快的；由于氨盐水吸收二氧化碳的反应是伴有化学反应的吸收过程，因此，生成氨基甲酸铵的反应是最快的；由于氨盐水吸收二氧化碳的反应是伴有化学反应的吸收过程，因此，这与一

33、般的物理吸收过程大不相同。研究表明，此吸收过程是属于液膜控制的二氧化碳的吸收过程这与一般的物理吸收过程大不相同。研究表明，此吸收过程是属于液膜控制的二氧化碳的吸收过程。氨基甲酸氨基甲酸铵的水解反应，其结果是导致了游离氨的积累，在碳酸化中期出现了反应能力暂时增强，铵的水解反应，其结果是导致了游离氨的积累，在碳酸化中期出现了反应能力暂时增强，吸收动力吸收动力曲线一度曲线一度出现吸收速度加快的出现吸收速度加快的“反常反常”现象。现象。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技

34、术与操作任务三 氨盐水的碳酸化二、氨盐水吸收二氧化碳速度的影响因素二、氨盐水吸收二氧化碳速度的影响因素1化学反应的化学反应的影响影响图图8-6 CO2吸收速度同碳酸化度吸收速度同碳酸化度Rs的关系的关系 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务三 氨盐水的碳酸化二、氨盐水吸收二氧化碳速度的影响因素二、氨盐水吸收二氧化碳速度的影响因素2压力的影响压力的影响在不同二氧化碳分压下，吸收速度与碳酸化度的关系如图在不同二氧化碳分压下，吸收速度与碳酸化度的关系如图8|

35、5所示。图中曲线表明：在原始液浓所示。图中曲线表明：在原始液浓度、温度及碳酸化度相同的条件下，度、温度及碳酸化度相同的条件下，CO2分压越大，则吸收速度越快。分压越大，则吸收速度越快。3温度的影响温度的影响氨盐水吸收二氧化碳的过程受氨基甲酸铵的形成与其水解反应所控制，当氨盐水浓度和碳酸化度氨盐水吸收二氧化碳的过程受氨基甲酸铵的形成与其水解反应所控制，当氨盐水浓度和碳酸化度一定且温度升高时，吸收速度有可能增加也有可能减少。研究指出，当碳酸化度一定且温度升高时，吸收速度有可能增加也有可能减少。研究指出，当碳酸化度Rs0.50.6，温度，温度高时吸收速度较快；当碳酸化度高时吸收速度较快；当碳酸化度R

36、s0.50.6，温度高时吸收速度则较慢。，温度高时吸收速度则较慢。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务三 氨盐水的碳酸化三、氨盐水碳酸化流程及碳酸化塔三、氨盐水碳酸化流程及碳酸化塔（一）氨盐水碳酸化流程（一）氨盐水碳酸化流程图图8-6 氨氨盐水碳酸化工艺流程盐水碳酸化工艺流程11氨化卤泵氨化卤泵；2 2清洗气清洗气压缩机；压缩机；3 3中段气压缩机中段气压缩机；4 4下段气压缩机下段气压缩机；5 5分离器；分离器；6a6a，6b6b碳酸化塔碳酸化塔；7

37、 7中段气冷却塔中段气冷却塔；8 8下段气冷却塔下段气冷却塔；9 9气升输卤器气升输卤器；1010尾气分离器尾气分离器；1111倒塔桶倒塔桶 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务三 氨盐水的碳酸化三、氨盐水碳酸化流程及碳酸化塔三、氨盐水碳酸化流程及碳酸化塔（二）碳酸化塔（二）碳酸化塔碳酸化塔是氨碱法制碱的主要设备之一。它是由许多铸铁塔圈组装而成，分为上、下两部分。一碳酸化塔是氨碱法制碱的主要设备之一。它是由许多铸铁塔圈组装而成，分为上、下两部分。一般塔

38、高为般塔高为2425 m，塔径为，塔径为23 m。塔上部是二氧化碳的吸收段，每圈之间装有笠形泡帽以及略为向。塔上部是二氧化碳的吸收段，每圈之间装有笠形泡帽以及略为向下倾斜的中央开孔的漏液板、孔板和笠帽。边缘有分散气体的齿缝以增加气液接触面积，促进吸收。下倾斜的中央开孔的漏液板、孔板和笠帽。边缘有分散气体的齿缝以增加气液接触面积，促进吸收。塔的中下部是冷却段，用来冷却碳酸化液以析出碳酸氢钠结晶；这区间内除了有笠帽和塔板外，还设塔的中下部是冷却段，用来冷却碳酸化液以析出碳酸氢钠结晶；这区间内除了有笠帽和塔板外，还设有列管式冷却水箱，用来冷却碳酸化液以促进结晶的析出。冷却水在水箱管中的流向可根据水箱

39、管板有列管式冷却水箱，用来冷却碳酸化液以促进结晶的析出。冷却水在水箱管中的流向可根据水箱管板的排列方式分为的排列方式分为“田田”字形或字形或“弓弓”字形。字形。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务四 重碱的过滤及煅烧一、重碱过滤一、重碱过滤碳酸碳酸化取出液中含有化取出液中含有4550（体积）的固相（体积）的固相NaHCO3，须通过过滤设备将，须通过过滤设备将NaHCO3（俗称重（俗称重碱）结晶浆与母液分离，分离后所得的湿重碱再送往煅烧炉以制取纯碱，母液

40、送往氯化铵结晶工段处碱）结晶浆与母液分离，分离后所得的湿重碱再送往煅烧炉以制取纯碱，母液送往氯化铵结晶工段处理。重碱过滤时，须对滤饼进行洗涤，将重碱中残留的母液洗去，降低成品纯碱中氯化钠的含量。洗理。重碱过滤时，须对滤饼进行洗涤，将重碱中残留的母液洗去，降低成品纯碱中氯化钠的含量。洗涤宜用软水，以免带入涤宜用软水，以免带入Ca2+、Mg2+形成沉淀堵塞滤布。同时，洗水量应控制适当，以保证重碱的质量形成沉淀堵塞滤布。同时，洗水量应控制适当，以保证重碱的质量及减少损失。及减少损失。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目

41、目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务四 重碱的过滤及煅烧一、重碱过滤一、重碱过滤（一）重碱过滤分离设备（一）重碱过滤分离设备1转鼓式真空过滤机转鼓式真空过滤机借助于真空机（真空泵）的作用将过滤机滤鼓内抽成负压，使过滤介质层（滤布）两面形成压力借助于真空机（真空泵）的作用将过滤机滤鼓内抽成负压，使过滤介质层（滤布）两面形成压力差，随着过滤设备的运转，碳酸化悬浮液中的母液被抽走，重碱则被吸附在滤布上，然后由刮刀刮下。差，随着过滤设备的运转，碳酸化悬浮液中的母液被抽走，重碱则被吸附在滤布上，然后由刮刀刮下。真空过滤机主要由滤鼓、错气盘、碱液槽、压辊、刮刀、洗水槽及传动装置组

42、成。真空过滤机滤真空过滤机主要由滤鼓、错气盘、碱液槽、压辊、刮刀、洗水槽及传动装置组成。真空过滤机滤鼓的工作原理见图鼓的工作原理见图8-7。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务四 重碱的过滤及煅烧一、重碱过滤一、重碱过滤（一）重碱过滤分离设备（一）重碱过滤分离设备1转鼓式真空过滤机转鼓式真空过滤机图图8-7 滤滤鼓旋转一周过程中的作用示意图鼓旋转一周过程中的作用示意图 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高

43、度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务四 重碱的过滤及煅烧一、重碱过滤一、重碱过滤（一）重碱过滤分离设备（一）重碱过滤分离设备筛网式离心机筛网式离心机利用离心力的作用使碳酸化取出液中的重碱与母液分离。这种分离设备流程简单，动力消耗低，利用离心力的作用使碳酸化取出液中的重碱与母液分离。这种分离设备流程简单，动力消耗低，不需要复杂的真空系统，湿重碱的含水量可降至不需要复杂的真空系统，湿重碱的含水量可降至10以下，但对重碱的粒度要求较严，生产能力低且以下，但对重碱的粒度要求较严，生产能力低且氨损耗大。氨损耗大。认识到了贫困户贫困的根本原因，才

44、能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务四 重碱的过滤及煅烧一、重碱过滤一、重碱过滤（二）真空过滤的流程及控制要点（二）真空过滤的流程及控制要点真空过滤的简要流程如图真空过滤的简要流程如图8-8所示。所示。1出碱液槽出碱液槽；2洗水高位槽洗水高位槽；3过滤机过滤机；4皮带运输机皮带运输机；5分离器分离器；6母液桶母液桶；7母液泵母液泵；8碱液桶碱液桶；9碱液泵碱液泵图图8-8 真空真空过滤流程简图过滤流程简图 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫

45、工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务四 重碱的过滤及煅烧二、重碱煅烧二、重碱煅烧（一）重碱煅烧的基本原理（一）重碱煅烧的基本原理重碱为不稳定的化合物，常温下可部分分解变成碳酸钠，升高温度则加速其分解重碱为不稳定的化合物，常温下可部分分解变成碳酸钠，升高温度则加速其分解。2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2 H=128.5 kJ/mol湿湿重碱在煅烧过程中，除了重碱在煅烧过程中，除了NaHCO3的分解及游离水分受热变成水蒸气外，还发生如下副反应的分解及游离水分受热变成水蒸气外，还发生如下副反应：2(NH4)2CO3=2NH

46、3+CO2+H2O NH4HCO3=NH3+H2O+CO2 NH4Cl+NaHCO3=NaCl+H2O+CO2+NH3 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务四 重碱的过滤及煅烧二、重碱煅烧二、重碱煅烧（一）重碱煅烧的基本原理（一）重碱煅烧的基本原理图图8-9 真空煅烧过程曲线真空煅烧过程曲线 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱

47、生产技术与操作任务四 重碱的过滤及煅烧二、重碱煅烧二、重碱煅烧（二）重碱煅烧设备（二）重碱煅烧设备外热式回转煅烧炉外热式回转煅烧炉图图8-10外热式回转外热式回转煅烧炉煅烧炉1进碱螺旋输送机；进碱螺旋输送机；2前托轮；前托轮；3炉灶；炉灶；4滚圈；滚圈；5炉体；炉体；6链条；链条；7齿轮圈；齿轮圈；8出碱螺旋输送机；出碱螺旋输送机；9后托轮；后托轮；10重油喷嘴；重油喷嘴；11出碱簸箕出碱簸箕 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务四 重碱的过滤及煅烧二

48、、重碱煅烧二、重碱煅烧（二）重碱煅烧设备（二）重碱煅烧设备内热式蒸汽煅烧炉内热式蒸汽煅烧炉图图8-11 内热内热式蒸汽煅烧炉式蒸汽煅烧炉 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务四 重碱的过滤及煅烧二、重碱煅烧二、重碱煅烧（二）重碱煅烧设备（二）重碱煅烧设备沸腾煅烧炉沸腾煅烧炉图图8-12 沸腾沸腾煅烧煅烧流程流程1、6分离器；分离器；2皮带运输机；皮带运输机；3、7螺旋输送机；螺旋输送机；4喷射泵；喷射泵；5加热器；加热器；8沸腾炉；沸腾炉；9副副炉；炉

49、；10碱仓；碱仓；11扩容器扩容器 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目 录 页项目八项目八纯碱生产技术与操作纯碱生产技术与操作任务五 氨的回收氨碱法生产中所用的氨是循环使用的，每生产氨碱法生产中所用的氨是循环使用的，每生产1 t纯碱需循环纯碱需循环0.40.5 t氨。由于逸散、滴漏等原因，氨。由于逸散、滴漏等原因，还需往系统中补充还需往系统中补充1.53.0 kg的氨。因此，减少氨的损失和尽量回收氨是氨碱法生产中一个不可忽视的氨。因此，减少氨的损失和尽量回收氨是氨碱法生产中一个不可忽视的问题。目前，氨碱法生产

50、中一般是将各种含氨料液汇集起来，再用加热蒸馏的方法回收氨。含氨料的问题。目前，氨碱法生产中一般是将各种含氨料液汇集起来，再用加热蒸馏的方法回收氨。含氨料液主要包括过滤母液和淡液（炉气洗涤液、冷凝液及含氨杂水）。过滤母液含有可直接蒸出的液主要包括过滤母液和淡液（炉气洗涤液、冷凝液及含氨杂水）。过滤母液含有可直接蒸出的“游离游离氨氨”，以及需加石灰乳（或其他碱类物质）使之反应才能蒸出的结合氨（亦称固定氨）。为了减少石，以及需加石灰乳（或其他碱类物质）使之反应才能蒸出的结合氨（亦称固定氨）。为了减少石灰乳的损失，可先将过滤母液中的游离氨和二氧化碳蒸出，然后再加石灰乳，分解其中的结合氨，使灰乳的损失，