吸氨碳化培训讲义课件

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1、纯碱生产培训讲义,1,吸氨碳化培训讲义,目 录 第五章 精盐水吸氨 第一节 基本原理 第二节 工艺流程 第三节 主要设备 第四节 操作管理 第五节 简易工艺计算 第六章 氨盐水的碳酸化 第一节 碳酸化基本原理 第二节 碳酸化工艺流程 第三节 碳化的主要设备碳化塔 第四节 碳化操作管理 第五节 简易工艺计算 第十章 氨的回收 第一节 过程的基本原理 第二节 工艺流程 第三节 主要设备 第四节 操作管理 第五节 简易工艺计算,2,吸氨碳化培训讲义,吸氨(精盐水氨化），是用精盐水（即二次盐水）在吸氨设备中吸收蒸氨来气中的氨及二氧化碳，制成含总氯及游离氨等主成分合格的氨盐水，供应下工序碳化生产的需要。

2、 吸氨，是典型的气液两相质量传递与热量传递过程。它包括以下单元操作： 气体吸收、氨盐水的冷却、氨盐水泥沉降等。 吸氨应达到的要求是： 1充足供给下工序碳化工序所需的氨盐水，并保持一定的储备量； 2氨盐水各项质量指标全面合格，满足下工序的要求； 3尾气氨损失降低到最低限度， 正常情况下氨的总吸收率可达99.9%以上， CO吸收率达到90%以上； 4工况均衡平稳，气流压降小。,第五章 精盐水吸氨,3,吸氨碳化培训讲义,第五章 精盐水吸氨,4,吸氨碳化培训讲义,第五章 精盐水吸氨,第一节 基本原理 三、盐水吸收NH及CO后的效应 （一）盐水吸氨后的液体当量约增加15%，即由5.2m3/t碱，变为5.

3、95m3/t碱 （二）吸氨后溶液中NaCl溶解度下降。 （三）吸氨的反应热使氨盐水升温。 四、蒸吸系统中加入含S-溶液防腐的原理 吸氨系统的塔、容器、管道的壁被氨盐水介质所腐蚀而溶解 Fe(s)-2e=Fe+(aq) 除了使设备被腐蚀而缩短工程寿命外，Fe2+及高价铁离子Fe3+辗转进入成品，使其品位降低，甚至不合格。通过向蒸氨母液加入硫化物，使之被蒸馏而分解蒸出，使蒸氨来气中含有少量H2S，被氨盐水吸收。 HS(g)=HS(aq) HS(aq)+2NHOH(aq)=(NH)2S(aq)+2HO(l) 按下式反应生成难溶的FeS黑色沉淀 Fe+(aq)+S(aq)=FeS(s) FeS形成一层

4、阻隔介质与器壁的薄而致密的防腐膜，因此减缓了对吸氨及碳化设备的腐蚀。 关于S2-在生产系统中的变化，可详见第六章第一节。 FeS防腐膜在以下条件下，容易被破坏，减弱或失去防腐作用： 1温度过高。 2溶液中CO含量升高，pH值降低，使S损失，（成HS气逸出）从而加快FeS膜的溶解。 3气体中有较多O混入或停用设备内部暴空，FeS膜被氧化。,5,吸氨碳化培训讲义,第五章 精盐水吸氨,第二节 工艺流程,图5-2 吸氨工艺流程简图 1-精盐水冷却器； 2-淡氨盐水冷却器； 3-二次吸收段冷却器； 4-循环氨盐水冷却器； 5-氨盐水澄清桶； 6-氨盐水冷却器； 7-循环泵； 8-杂水泵； 9-真空泵；

5、10-吸氨塔,6,吸氨碳化培训讲义,第五章 精盐水吸氨,第三节 主要设备 一、吸收设备 泡罩塔、内冷式吸氨塔 （一）外冷塔 1设备结构与配置应满足 分段冷却；冷却段间冷有位差；冷却与放热匹配；负压操作利于蒸氨系统。 2塔的组成与基本结构 ： （如图5-3）所示 （二）多功能内冷箱式吸收塔 近几年，国内外盛行以新型的内冷吸氨塔进行NH及CO的吸收，这种塔的结构简图（如图5-4）所示 它的主要结构特征: 将吸收与冷却作业合于一体，在需要降温的部位，布入所需的冷却水箱，水箱传热管的管内空间进冷却水。将反应热及冷凝热导出，管外空间进行气液传质吸收，所以冷却箱既是传热设备，又是吸收的接触部件，吸收与换热

6、交叉进行。,7,吸氨碳化培训讲义,第五章 精盐水吸氨,第三节 主要设备 二、冷却设备 （一）排管：排管的优劣 （二）钛平板冷却器 （图5-5） 氨盐水钛平板冷却器 1-固定端板；2-紧固螺栓；3-传热板片；4-活动端板；5-上导杆；6-支柱；7-下导杆 S1热流体出口 S2冷流体入口 S3冷流体出口 S4热流体入口 三、澄清设备 吸收完成液氨盐水中，尚有一些在盐水精制时残留的及在吸收过程继续析出的Mg、Ca碳酸盐沉淀。,氨盐水澄清设备一般是重力沉降器，连续作业，间歇地定时排泥。氨盐水泥粒子的粒径为1m以上。它的沉降基本上遵循斯托克斯定律。沉降速度0。可用公式求出: 澄清桶的沉降能力，可由下式决

7、定: V1=0F0(m3/h) 式中： F0澄清桶自由截面面积，m2； V澄清液的产量，m3/h。,8,吸氨碳化培训讲义,第五章 精盐水吸氨,第四节 操作管理 （一）主要工艺指标 1、国内大型厂各型号吸氨塔处理能力 2、氨盐水主成份：FNH399.6-102.0tt TCl-88.5-90.5tt FNH3/Na+1.12-1.16（Na+=TCl-NH4Cl=TCl-CNH3） 3、氨盐水Fe2O325g/m3以下， 氨盐水S2- 0.01-0.03tt 4、氨盐水温度tA32-38； 5、氨盐水Mg2+（加镁后）10-15g/m3； 6、塔顶温度t顶（净氨段前）42以下； 7、净氨段出水F

8、NH31-4tt（或2-5tt）； 8、进气压力6.67kPa（50mmHg）（表压）,吸氨碳化培训讲义,二、技术操作条件 （一）进气温度： 板式冷凝器：61-65 （箱式冷凝器：59-65） （二）总真空度（净氨塔出气）：-38.67kPa以下（-290mmHg以下）（表压） 塔顶真空度：-30.66kPa以下（-230mmHg以下）（表压） （三）冷却水温度： 直流水30以下（夏季） 循环水35以下（夏季） （四）精盐水TCl-、FNH3、CO2、MgO、浊度、温度等维持在规定范围。 （五）循环氨盐水量：5.95-8.0m3/t碱（不同季节，随机调整）,10,吸氨碳化培训讲义,三、操作要点

9、 （一）维持适宜的吸收温度，以保证氨盐水质量合格及氨的吸收完全，除了要求降低蒸氨来气温度至允许范围外，必须通过调水及合理分配负荷的方法，从加强各段特别是底部的氨盐水的冷却，防止反应区上移，发生“热顶”现象。 （二）控制各段真空度及各点之间真空差在正常范围。其目的在于协调蒸、吸氨对压力大小的不同要求，及时发现有无气液流动不畅的因素存在（如液面满，气路结晶等，均表现为压力差大，）并判明原因，加以解决。 （三）维持各段进出盐水量的平衡，使液面稳定，不满，不空。 （四）根据具体情况，分别使用各种调节手段，维持氨盐水质量各项指标合格。 氨盐水质量的好坏，对下工序作业以至纯碱产量、质量以及盐、氨、石等主要

10、原料的耗量都有直接或间接的重大影响，应予逐项严密控制。,11,吸氨碳化培训讲义,不正常情况及处理,吸氨碳化培训讲义,第五章 精盐水吸氨,第五节 简易工艺计算 一、工艺参数 （一）基本数据 精盐水（二次盐水）、成品氨盐水、吸氨塔进气、 吸氨塔出气、塔顶出气、净氨段出水 （二）参考数据 出碱液 CNH出 75tt TCl-出 99tt 二、精盐水当量、氨盐水当量、进气组成、出气组成、净氨水组成 三、热量计算 1、进系统带入热量 2、出系统带出热量 3、总热量 4、换热器冷却面积选取（S=Q/Kt),13,吸氨碳化培训讲义,安全技术规程,操作人员要严格执行操作法。 进入操作岗位要按规定穿戴个人防护用

11、品。 设备开启前，必须与有关岗位联系，仔细检查，确认无误后再开车。 各种安全防护装置，信号标志，仪表及指示器，消防器材等不准任意挪动或拆除。 拉合闸时，应先检查绝缘用品是否良好，检查电机及其它电器设备时，应先手背弹试后再摸，检查各种机械时严禁戴手套。 当阀门管线等突然破裂，泄漏氨、卤或二氧化碳时，必须先判明风向，站在上风处，并尽可能戴好防毒面具，再进行抢修。 修理或清理塔器、罐、桶等设备内部时，按照“设备内部修理及清洗安全规则”执行。 对有害物的设备、管道进行检修时，需事先切断物料，并冲洗置换合格。 非电工人员严禁修理电器设备，线路和开关。 机电传动设备检修时，必须切断电源，加锁或悬挂“禁止合

12、闸”警告牌。 一旦发生事故，必须立即报告班长，不许隐瞒或推托，要积极处理，以防事故扩大，重大事故必须保护现场。,14,吸氨碳化培训讲义,第六章 氨盐水的碳酸化,氨盐水碳酸化过程，简称“碳化过程”，是纯碱生产中涉及的工艺条件最多、影响因素最广、物理和化学变化最繁杂的一个工序。 碳化工序的基本职能是，使氨盐水在碳化塔内很好地吸收CO，并经适当而充分的冷却降温，尽可能提高碳化度，以取得NaCl转化率较高、NaHCO结晶粗大、杂质含量很少的悬浮液，送往过滤工序进行固液分离。 碳化工序处于纯碱生产的中心部位，素有制碱“心脏”之称。它的操作状况和工艺指标如何，不仅反映出一个碱厂的技术和管理水平，而且对产品

13、产量的高低、质量的优劣及物耗的多少，即碱厂经济效益，具有举足轻重的影响。,第一节 碳酸化基本原理 一、化学反应及NaHCO的析出 氨盐水碳酸化涉及一个三相四组分的体系，是一个伴随化学反应及气体吸收的结晶过程。 反应物为NaCl（液）、NH（液）、CO（气）和HO。 生成物为NaHCO（固）和NHCl（液）。 遗留于母液中的反应物和中间物，则有NaCl（液）、(NH)CO（液）、NHHCO（液）等。 关于化学反应的主要途径和步骤、研究工作者作过多方面的试验探讨和论述。,15,吸氨碳化培训讲义,第一节 碳酸化基本原理（一）以碳酸铵为主要中间物的理论 氨盐水的碳化反应主要按以下四个步骤进行。 1二氧

14、化碳水化生成碳酸 CO2(g)+H2O(l)=HCO3(aq)+20.3kJ/mol 2碳酸与氨盐水中的氢氧化铵作用，生成碳酸铵 HCO3(aq)+2NH4OH(aq)=(NH)CO3(aq)+2H2O(l)+73.7kJ/mol 3碳酸铵再与碳酸作用，生成碳酸氢铵 NH2CO3(aq)+HCO3(aq)=2NHHCO3(aq)+14.7kJ/mol 4碳酸氢铵与氯化钠作用，生成碳酸氢钠和氯化铵 NH4HCO3(aq)+NaCl(aq)=NaHCO3(s)+NH4(aq)Cl+15.4kJ/mol （二）以氨基甲酸铵为中间物的理论 碳化过程的最初阶段主要是CO与氨盐水中的NH相互作用，生成一种

15、易溶于水的化合物氨基甲酸铵。 2NH(aq)+CO(g)=NHCOONH(aq)+98.5kJ/mol 第二阶段是氨基甲酸铵发生水解，生成碳酸氢铵。 NHCOONH(aq)+HO(l)=NHHCO(aq)+NH(aq)-33.65kJ/mol 最后是当溶液中聚积了足够数量的碳酸氢铵以后，食盐开始与之进行复分解反应，同时析出固体碳酸氢钠。 NaCl(aq)+NHHCO(aq)=NaHCO(s)+NHCl(aq)+15.4kJ/mol二、氨盐水碳酸化系统的相图分析（见教材）,第六章 氨盐水的碳酸化,16,吸氨碳化培训讲义,第一节 碳酸化基本原理 三、影响CO吸收和化学反应速度的因素 （一）CO吸收

16、和化学反应速度 1.CO分压的影响；2.过饱和度的影响；3.温度的影响；4.碳化度的影响。 （二）生产中提高碳化转化率条件 1提高反应物的浓度 ；2增加气相反应物的分压Pco （三）控制反应的温度 （如图：6-4制碱塔内温度的变化） 四、NaHCO的结晶 1维持适宜的碳化塔“中部温度” 2精心调节碳化冷却水量，合理使用水层。 3严格控制影响碳化塔进气CO浓度的各个环节，尽可能提高CO的浓度。 4合理掌握碳化塔的生产负荷，实现综合优化 控制 。 五、色碱的产生及预防方法 产生原因（） 防治方法： （一）传统的清洗和加硫分。 （二）采用耐腐蚀的金属材料，作为吸氨和碳化过程中部分面积大和容易腐蚀的设备部件。 （三）采用防腐蚀化学材料作为设备构件的表面涂料或容器衬里。 （四）采用新的防腐蚀工艺。,第六章 氨盐水的碳酸化,17,吸氨碳化培训讲义,第二节 碳酸化工艺流程,第六章 氨盐水的碳酸化,18,吸氨碳化培训讲义,第六章 氨盐水的碳酸化,第三节 碳化的主要设备碳化塔一、对碳化塔结构的基本要求 （一）要有适当的高度和容积 （二）要有充分而适当的气液接触面积 （三）要有充分的而且分布适当的冷却面积