第四章 纯碱工业2.ppt.ppt

,第五章纯碱工业,第一节概述,一、纯碱的重要性纯碱工业的发展：,化学名：,碳酸钠,分子式：,na2co3,俗名：,苏打,纺织与印染工业，石油工业、医药工业、有机合成工业、肥皂工业、玻璃工业、造纸工业、化学纤维工业、制革工业、塑料工业、钢铁工业、有色金属的冶炼、工业用水的净化,天然碱矿物：内蒙、吉林、河南、黑龙江、青海和宁夏等地倍碳酸钠（na2co3nahco32h2o)十水碱晶体（na2co310h2o),1787年法国人吕布兰吕布兰制碱法：,原料：,食盐、硫酸、煤、和石灰石,主要反应：,nacl+h2so4nahso4+hcl（120oc),nacl+nahso4na2so4+hcl（600700oc),在反射炉或回转炉内强热（9501000oc）：,na2so4+2cna2s+2co2,na2s+caco3na2co3+cas,煅烧、萃取、吸收、蒸发、结晶,缺点：,1、反应在高温、固相中进行，不利于连续进行，难以工业化。,2、原料利用不充分，产生的hcl在当时没有出路，且对设备的腐蚀严重，还有产品的质量差，价格高。,十九世纪六十年代，索尔维提出了“氨碱法”,索尔维法（氨碱法）,原料：,食盐(nacl),石灰石(caco3),焦炭作为燃料,氨在系统中循环使用,优点：,原料易得，价格低廉，产品纯度高，生产连续，适合大规模生产。,缺点：,1、氯化钠的利用率低，并且只利用了其中的钠离子，其中全部的氯离子被废弃。,2、生产中排放大量废液，难以处理。,联合制碱法（侯德榜制碱法）（1942）,将合成氨和制碱工艺结合起来，同时生产纯碱和氯化铵。原料：食盐、co2、nh3和水。分制碱和制铵二步，能连续生产。,缺点：1、设备的腐蚀严重。2、生产强度比氨碱法低。3、化肥氯化铵是酸性肥料，在国外销售有限。,二、我国纯碱工业的发展现状,2003年：,产量：1101万吨,居世界第一位,氨碱法、联碱法和天然碱法,大型碱厂的技术装备已接近世界先进水平,到2003年l2月底：共有50家纯碱厂,大型碱厂：17家，占总生产能力的77.84,中型碱厂：l4家，占总生产能力的13.42,小型碱厂：l9家，占总生产能力的8.74,以大型企业为主，中型企业为辅的格局,第二节、氨碱法制纯碱,食盐(nacl)和石灰石(caco3)为原料，借氨的媒介作用,caco3+2nacl=cacl2+na2co3,生产过程:,1、co2和石灰乳的制备,caco3=cao+co2（煅烧）,c(s)+o2(g)=co2,cao(s)+h2o(l)=ca(oh)2(s),2、氨盐水的制备及碳酸化：,nacl+nh3+h2o+co22nahco3+nh4cl,3、碳酸氢钠（重碱）煅烧制得纯碱，分解出co2,2nahco3na2co3+co2+h2o,4、母液中氨的蒸溜回收：,2nh4cl+ca(oh)2cacl2+2nh3+h2o,过滤出重碱后的母液,氨盐水的制备及碳酸化,原料i,原料ii,产品,母液中氨的蒸溜回收,co2和石灰乳的制备,c(s)+o2(g)=co2,废液由此产生,氨碱法生产工艺流程示意图原盐水石灰石焦炭,盐水制备,盐水精制,吸收,碳酸化,煅烧,消化,蒸馏,过滤,煅烧,l母液,废液,氨碱法生产纯碱的优缺点,优点：,1、原料易得且价格低廉，生产成本低。,2、生产连续化，适合大规模生产。,3、产品纯度高，质量好。,缺点：,1、氯化钠的利用率低，并且只利用了其中的钠离子，其中全部的氯离子被废弃。,2、生产中排放大量废液，难以处理。,第三节、联碱法生产纯碱,简介：,生产纯碱（制碱过程）,生产nh4cl（制铵过程）,nh3+co2+h2o=nh4hco3nh4hco3+nacl=nahco3+nh4clnacl+nh3+h2o+co2=2nahco3（结晶）+nh4cl2nahco3=na2co3+co2+h2o,包含两个过程：,主要反应：,吸氨,吸氨,碳化,盐析,nacl,冷析,过滤,煅烧,纯碱,co2,换热升温,i过程,过程,m,nacl,nh3,co32-,mi,nahco3,nh4cl,nh4hco3,nacl,分离,氯化铵,换热降温,一、联合制碱法的循环过程：,nh3+co2+h2o=nh4hco3nh4hco3+nacl=nahco3+nh4clnacl+nh3+h2o+co2=2nahco3（结晶）+nh4cl,nahco3=na2co3+co2+h2o,hco3-+nh3=co32-+nh4+,过滤出重碱后的母液,氨盐水的制备及碳酸化,原料i,原料ii,产品,母液中氨的蒸溜回收,co2和石灰乳的制备,c(s)+o2(g)=co2,废液由此产生,二、联碱法和氨碱法的主要区别,不同点主要在过滤出重碱后的母液的处理上：,氨碱法：,2nh4cl+ca(oh)2cacl2+2nh3h2o,蒸氨其中的cacl2、nacl不好处理，只能废弃。,联碱法：,加氨、降温、加食盐的方法把母液中的nh4cl结晶分离出来。,母液则再送回制碱系统进行循环使用。,联合制碱生产流程图,盐水的精制,氯化铵干燥器,热交换器,吸氨器,吸氨器,重碱煅烧炉,碳化塔,过滤器,co2,滤液,纯碱,i,盐