(四组)氨碱法制纯碱PPT演示课件

氨碱法制纯碱Ammoniacausticsoda,时间：2013年11月22日,主要任务,1、纯碱生产历程2、氨碱法制纯碱基本原理3、氨碱法制纯碱原料制备与净化4、氨碱法制纯碱工艺条件的选择5、氨碱法制纯碱工艺流程6、氨的回收及三废治理7、氨碱法制纯碱涉及物质性质、安全使用及急救措施,1、纯碱生产历程,存在于自然界（如盐湖）的碳酸钠称为天然碱，在古代便被用作洗涤剂和用于印染。1791年开始用食盐、硫酸、煤、石灰石为原料生产碳酸钠，是为吕布兰法，此法原料利用不充分、劳动条件恶劣、产品质量不佳，逐渐为索尔维法代替。1859年比利时索尔维用食盐、氨水、二氧化碳为原料，于室温下从溶液中析出碳酸氢钠，将它加热，即分解为碳酸钠，此法被沿用至今。1943年中国侯德榜结合中国内地缺盐的国情，对索尔维法进行改进，将纯碱和合成氨两大工业联合，同时生产碳酸钠和化肥氯化铵，大大地提高了食盐利用率，是为侯氏制碱法。,1、纯碱生产历程,氨碱法和联碱法的比较1、氨碱法的优点：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。2、氨碱法缺点：是原料利用率低，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。3、联合制碱法与氨碱法比较有下列优点：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。,1、纯碱生产历程,1、纯碱生产历程,生产历史：天然碱，草木灰1791年路布兰法1861年氨碱法（索尔维法）1942联合制碱法（侯德榜）1、氨碱法苏维尔，比利时人，原料：食盐，石灰石，焦炭，氨。优点：原料来源方便，质量好，成本低，连续生产。生产过程：石灰石煅烧；，盐水制备；氨盐水制备及碳酸化；重碱的分离及煅烧；氨回收。,2、氨碱法制纯碱基本原理,主要化学反应：1、石灰石煅烧和石灰乳制备CaCO3CaO+CO2CaO+2H2OCa(OH)22、盐水吸氨、碳酸化NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3+NH4Cl3、碳酸氢钠煅烧，分解出的CO2循环使用2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O4、氯化铵与石灰石蒸馏，回收氨2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+NH3+2H2O,2、氨碱法制纯碱基本原理,氨碱法原理：NH3+CO2+H2ONH4HCO3NH4HCO3+NaClNaHCO3+NH4Cl总反应方程式：NaCl+CO2+H2O+NH3NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O（CO2循环使用）NH4Cl又可以与生石灰反应，产生NH3，重新作为原料使用2NH4Cl+Ca(OH)22NH3+CaCl2+2H2O（NH3循环使用）,3、氨碱法制纯碱原料制备与净化,一、石灰石煅烧作用：产物二氧化碳用于氨盐水碳化；生石灰消化后回收氨。1.煅烧反应式CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)H0C(s)+O2(g)=CO2(g)H02.操作指标温度：9401200窑气中CO含量小于0.6，O2含量小于0.3理论上，窑气中CO2含量为44.2，但一般在40左右,3、氨碱法制纯碱原料制备与净化,3、氨碱法制纯碱原料制备与净化,二、石灰乳的制备（一）石灰乳制备的原理1.消化反应CaO(s)+H2O(l)=Ca(OH)2(s)H0MgO(s)+H2O(l)=Mg(OH)2(s)H0放热反应2.四种产品（根据加入水的量）水少量消石灰，细粉末；水稍多石灰膏，稠厚；水适量石灰乳，悬浮液，氨回收需要；水过量石灰水，溶液。,3、氨碱法制纯碱原料制备与净化,一、饱和盐水的制备氨碱法用的饱和盐水可以来自海盐、池盐、岩盐、井盐水和盐湖水等。NaCl在水中的溶解度的变化不大，在室温下为315kg/m3。工业上的饱和盐水因含有钙镁等杂质而只含NaCl300kg/m3左右。方法：制饱和盐水的化盐桶桶底有带嘴的水管，水自下而上溶解食盐成饱和盐水，从桶上部溢流而出。化盐用的水来自碱厂各处的含氨、二氧化碳或食盐的洗涤水。二、盐水的精制盐水杂质：粗盐水含钙镁离子，杂质形成沉淀或复盐。杂质危害：堵塞管道和设备；氨和食盐的损失；影响产品质量。精制盐水的方法：石灰-碳酸铵法（石灰-塔气法）石灰-纯碱法,3、氨碱法制纯碱原料制备与净化,1.石灰-碳酸铵法用石灰除去盐中的镁(Mg2+)，反应如下：Mg2+Ca(OH)2(s)=Mg(OH)2(s)+Ca2+将分离出沉淀（一次泥）的溶液（一次盐水）送入除钙塔中，用碳化塔顶部尾气中的NH3和CO2再除去Ca2+，其化学反应为：2NH3+CO2+H2O+Ca2+=CaCO3(s)+2NH4+2.石灰-纯碱法除镁的方法与石灰-碳酸铵法相同，除钙则采用纯碱法，其反应如下：Na2CO3+Ca2+=CaCO3(s)+2Na+,无结合氨，但消耗最终产品纯碱,利用碳化尾气，但精制过程出现“结合氨”，对碳化不利。,3、氨碱法制纯碱原料制备与净化,3、氨碱法制纯碱原料制备与净化,3、氨碱法制纯碱原料制备与净化,4、重碱过滤与煅烧过滤：分离晶浆中悬浮的固相NaHCO3(4550%)煅烧目的：制成品纯碱，回收二氧化碳。,4、氨碱法制纯碱工艺条件的选择,1.NH3/NaCl比的选择根据碳酸化反应过程的要求，理论上NH3/NaCl之比1:1(mol比)。而生产实践中NH3/NaCl的比为1.081.122.温度的选择低温有利盐水吸NH3，也有利于降低氨气夹带的水蒸气含量，降低对盐水的稀释程度。但温度也不宜太低，否则会生成(NH4)2CO32H2O，NH4HCO3等结晶堵塞管道和设备。盐水进吸氨塔之前用冷却水冷至2530，氨气进吸收塔的气温一般控制在5560，氨盐水最后离塔时的温度为60653.吸收塔内压力为了防止和减少吸氨系统的泄漏，吸氨操作是在微负压条件下进行，其压力大小以不妨碍盐水下流为限。注：吸氨塔出来的气体，含CO26070，NH,3含量不定。,5、氨碱法制纯碱工艺流程,5、氨碱法制纯碱工艺流程,氨碱法制纯碱生产流程,6、氨的回收及三废治理,1、氨回收的基本原理目的：循环利用、节约成本、减少氨损失。氨碱法生产纯碱时，氨是循环利用的。因此要将母液中的氨盐分解以回收氨。此过程称为蒸氨过程。蒸氨过程的主要反应如下：NH4HCO3=NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)NaHCO3+NH4Cl=NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)+NaCl(s)Na2CO3+2NH4Cl=2NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)+2NaCl(s)后两反应很少，不能有效回收结合氨，还要注入石灰乳产生下列反应：2NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3(g)+H2O(g)+CaCl2(s),7、氨碱法制纯碱涉及物质性质、安全使用及急救措施,氨：有刺激性气味，吸入后对鼻、喉和肺有刺激性引起咳嗽、气短和哮喘等应急处理处置方法：一、泄漏应急处理疏散泄漏污染区人员至安全区，禁止无关人员进入污染区，建议应急处理人员戴自给式呼吸器，穿化学防护服。二、防护措施呼吸系统防护：可能接触其蒸气时，应该佩带防毒面具。急救措施皮肤接触：一旦氨水沾污皮肤，先用清水或2%的食醋液冲洗。眼睛接触：立即提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗至少15分钟。或用3%硼酸溶液冲洗。立即就医。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。呼吸困难时给输氧。呼吸停止时，立即进行人工呼吸。,7、氨碱法制纯碱涉及物质性质、安全使用及急救措施,Na2CO3，纯碱，苏打，具腐蚀性、刺激性，可致人体灼伤安全使用：密闭操作，加强通风。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴橡胶手套。避免产生粉尘。避免与酸类接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏