纯碱和烧碱课件

純鹼和燒鹼國內純鹼生產概況純鹼，又叫碳酸鈉，俗稱“蘇打”相對分子量（或原子量）105.991、密度2.532kg/dm32、熔點851℃3、性狀白色粉末或細粒4、溶解情況易溶於水，水溶液呈鹼性。不溶於乙醇、乙醚。5、其他吸濕性強，能因吸濕而結成硬快。§1純鹼的性質第一節純鹼§2純鹼的用途

純鹼是一種大噸位化工原料，用途極其廣泛

製造玻璃制肥皂硬水變軟水石油和油類的堿精製冶煉工業上的應用化學工業上的應用洗滌、印染、漂白及其他§3生產方法1、氨堿法生產純鹼2、聯堿堿法生產純鹼（侯氏法）3、路布蘭法芒硝制堿法4、天然鹼加工提純制純鹼（圖）（圖）（圖）§4氨堿法一、化學原理：石灰石煆燒CaCO3=

CaO

+CO2

CaO+H2O=

Ca(OH)2碳酸化NH3+H2O+CO2=NH4HCO3↓NH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl

煆燒和氨的回收2NaHCO3=NaCO3+CO2↑+H2O↑

Ca(OH)2+NH4Cl

=

CaCl2+H2O二、氨堿法的生產過程：

（1）CO2

氣和石灰乳的製備。煆燒石灰石制得石灰和二氧化碳，石灰消化而得石灰乳。（2）鹽水的製備、精製及氨化，制得氨鹽水。（3）氨鹽水的碳酸化制重堿。來自石灰石煆燒及重堿煆燒的CO2，經壓縮、冷卻送至碳化塔。（4）重堿的過濾及洗滌（即碳化所得晶漿的液固分離）。（5）重堿煆燒制得純鹼成品及CO2。

（6）母液中氨的蒸餾回收。三、流程示意圖

四、主要設備

碳化塔是氨堿法制純鹼的主要設備之一。它是由許多鑄鐵塔圈組裝而成，結構上大致可分上、下兩部分：上部為二氧化碳吸收段，下部有一些冷卻水箱，用以冷卻碳化液以析出晶體。（圖見右）

§4聯合制堿法

以食鹽、氨及合成氨工業副產的二氧化碳為原料，同時生產純鹼及氯化銨，即所謂聯合法生產純鹼及氯化銨，簡稱“聯堿法”聯堿法前一部分與氨堿法一樣，最後把氯化銨晶體分離出來，作為一種氮肥產品，把所餘的食鹽返回碳化塔，供制碳酸氫鈉。聯合制堿原理示意圖聯合制堿流程簡圖聯合制堿流程詳圖§5氨堿法和聯堿法的比較1。氨堿法的優點：原料易於取得且價廉，生產過程中的氨可迴圈利用，損失較少；能夠大規模連續生產，易於機械化，自動化；可得到較高質量的純鹼產品。2。氨堿法缺點：是原料利用率低，造成大量廢液廢渣排出，嚴重污染環境；碳化後母液中含有大量的氯化銨，需加入石灰乳使之分解，然後蒸餾以回收氨，這樣就必須設置蒸氨塔並消耗大量的蒸汽和石灰，從而造成流程長，設備龐大和能量上的浪費。3。聯合制堿法與氨堿法比較有下列優點：原料利用率高；不需石灰石及焦碳，降低了很多成本；純鹼部分不需要蒸氨塔、石灰窖、化灰機等笨重設備，縮短了流程，建長投資花費減少；無大量廢液、廢渣排出，可在內地建廠。第二節燒鹼§1燒鹼的性質國內燒鹼生產概況燒鹼，又叫氫氧化鈉；火堿；苛性鈉NaOH相對分子量（或原子量）40.011、密度2.130kg/dm32、熔點318.4℃3、沸點1390℃4、性狀無色透明晶體5、溶解情況易溶於水，同時強烈放熱。溶於乙醇和甘油6、其他固堿吸濕性很強，露置在空氣中，最後會完全溶解成溶液。§2燒鹼的用途燒鹼的用途很大,尤其是化學藥品的製造上,其次是造紙、煉鋁、人造絲和人造棉、肥皂製造業。再其次在生產染料、塑膠、藥劑及有機中間體，舊橡膠的再生，制金屬鈉，水的電解以及無機鹽生產中制取硼砂、鉻鹽、錳酸鹽、磷酸鹽等，也要使用大量的燒鹼。美國及日本的燒鹼用途美國日本化學藥品40—45%紙及紙漿12—14%氧化鋁5—8%纖維加工3—6%粘膠纖維、人造絲、玻璃紙4—5%肥皂、洗滌劑3—4%石油工業3—5%出口8—10%其他10—15%化學工業57%紙及紙漿10%煉鋁6%化學纖維7%玻璃紙2%紡織印染1%調味品2%石油精製1%出口6%其他8%§3生產方法1、19世紀末，世界上一直是用苛化法生產燒鹼。2、從1890年開始採用電解法制燒鹼，隔膜法和水銀法差不多同時發明。3、20世紀50年代電解制堿技術進一步發展，出現了離子交換膜法。1966年美國杜邦公司開發了化學穩定性較好的離子交換膜，1975年日本旭化成公司開始工業化生產。目前，全世界已有90多家氯堿廠應用離子膜的工藝技術，日產量已達萬噸以上。（圖1）（圖2）（圖）§4電解食鹽水生產燒鹼和水銀法的原理電解食鹽水生產燒鹼的原理

NaCl=Na＋＋Cl－

H2O=H＋＋OH－

通入直流電後，離子們被迫按一定的方向遊動，陽離子在陰極獲得電子變成原子，或進而結合成為分子；陰離子在陽極給出電子，同樣變成原子，並結合成分子。這些分子如屬氣體，則從電解槽中逸出。水銀法原理2NaCl＋2Hg=Cl2↑＋2Na(Hg)2Na(Hg)＋2H2O=2NaOH＋H2↑＋2Hg（圖）

電解槽

完成電解過程的主要設備是電解槽。總的來說分為兩類：一類是用處理過的石墨做陽極，鐵絲網做陰極，陰極和鹽水之間用石棉等多孔物質作為隔膜分開，這種裝置叫隔膜電解槽；另一類也用石墨做陽極，用分佈在槽底的水銀做陰極，叫水銀電解槽或汞電解槽。

國外，氯堿工業應用的隔膜電解槽有單極和複極兩種類型。單極的如美國虎克公司設計的電解槽；複極電解槽，如美國和義大利共同研究的格拉諾爾型電解槽。格拉諾爾型電解槽

最常用的水銀電解槽是水準式的，一層水銀平臥在槽底上。為了使鈉汞齊中的鈉含量不超過允許限度，水銀應不斷流到解汞室去，因此槽底需略微傾斜，輸送時並須用特製的水銀泵。水準式水銀電解槽§5離子交換膜法

離子交換膜法與傳統的隔膜法、水銀法相比，具有能耗低、產品品質高、占地面積小、生產能力大及能適應電流晝夜變化波動大等優點。此外，它還徹底根治了石棉、水銀對環境的污染。因此，被公認為是氯堿工業的發展方向。一、原理

電解槽的陰極室和陽極室用陽離子交換膜隔開，精製鹽水進入陽極室，純水加入陰極室。通電時H2O在陰極表面放電生成氫氣，Na＋

離子通過離子膜由陽極室遷移到陰極室與OH－

結合成NaOH；Cl－

離子則在陽極表面放電生成氯氣。經電解後的淡鹽水隨氯氣一起離開陽極室。如圖二、離子交換膜的性能高化學穩定性優良的電化學性能穩定的操作性能較高的機械強度使用方便性三、離子交換膜的種類全氟羧酸膜（Rf—COOH）全氟磺酸膜（Rf—SO3H）全氟磺酸/羧酸複合膜（Rf—SO3H/Rf—COOH）離子交換膜示意圖四、離子膜電解槽

離子膜電解槽與單級式和複級式兩種型式。不管哪種槽型，每臺電解槽都是由若干個電解單元組成。每個電解單元都有陽極、陰極和離子交換膜。陽極由鈦材製成，並塗有多種活性塗層；陰極有用軟鋼製成的，也有用鎳材或不銹鋼製成的。陰極上有的有活性塗層，也有的無塗層。

複極槽和單極槽之間的主要區別：在於電槽的電路連線方法不同。單極槽內部的各個單元槽是並聯的，而各個電解槽之間的電路是串聯的。複極槽則相反，在槽內各個單元槽之間是串聯，而電解槽之間是並聯。（圖）五、離子膜電解制堿工藝流程圖鹽水的二次精製精製鹽水的電解工藝淡鹽水的脫氯六、影響電解槽技術經濟指標的因素鹽水品質陰極液中NaOH的濃度陽極液中NaCl的濃度陽極液的pH值溫度停止供水或供鹽水的影響

（圖）（圖）（圖）純鹼和燒鹼本章內容全部完畢路布蘭法生產純鹼流程圖天然鹼加工提純制純鹼流程水蒸氣還原芒硝制純鹼流程氨堿法示意流程純鹼—氯化氨聯合生產流程圖(侯氏法)聯合制堿示意圖聯堿生產總流程圖隔膜法制燒鹼工藝流程示意圖1、鹽水高位槽；2、鹽水氫氣熱交換器；3、洗氫桶；4、鹽水預熱器；5、氣液分離器；6、羅茨鼓風機；7、電解槽；8、電解液貯槽；9、堿泵離子膜電解制堿原理Na+

單極型電解槽複極型電解槽鹽水過濾工藝流程圖1、澄清鹽水槽；2、澄清鹽水泵；3、助劑給料泵；4、助劑結料泵；5、炭素篩檢程式；6、預塗泵；7、預塗槽；8、過濾鹽水槽；9、過濾鹽水泵淡鹽水脫氯工藝流程圖1、脫氯塔；2、回收氯冷卻器；3，5、氣液分離器；4、真空泵；6、氯水泵；7、氯水冷卻器；8、脫氯淡鹽水槽；9、脫氯淡鹽水泵離子膜電解工藝流程圖1、淡鹽水泵；2、淡鹽水貯槽；3、分解槽；4、氯氣洗滌塔；5、水霧分離器；6、氯氣鼓風機；7、堿冷卻器；8、堿泵；9、堿液受槽；10、離子膜電解槽；11、鹽水預熱器；12、堿泵；13、堿液貯槽純鹼石灰苛化法制燒鹼流程圖（一）純鹼石灰苛化法制燒鹼流程圖（二）離子在電解槽中的遊動情況電解食鹽溶液的示意圖國內純鹼概況目前，我國共有50家左右的純鹼廠,以氨堿法為主，聯堿法和天然鹼並存。

2002年國內純鹼的總生產能力達到1030萬噸/年,產量為1018.9萬噸2003年，我國純鹼產量達到1101萬噸，首次超過美國居世界第一位。

2004年國內純鹼總產量1267萬噸2005年將達到1350萬～1370萬噸國內燒鹼概況2003年我國有一百多家氯堿生產企業，燒鹼總生產能力達到1050萬