《氨碱法生产纯碱的工艺过程学习教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《氨碱法生产纯碱的工艺过程学习教案（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、会计学1氨碱法生产纯碱氨碱法生产纯碱(chn jin)的工艺过程的工艺过程第一页，共31页。单元三单元三氨盐水的制备氨盐水的制备(zhbi)(zhbi)与碳酸化与碳酸化第1页/共30页第二页，共31页。一、氨盐水制备的原理一、氨盐水制备的原理及工艺及工艺(gngy)(gngy)条件的条件的优化优化（一）氨盐水制备的化学反应NH3(g)+H2ONH4OH(aq)2NH3(g)+CO2(g)+H2O(NH4)2CO3(aq)副反应主要(zhyo)是气体与残余钙镁离子反应生成碳酸盐和复盐沉淀的反应。第2页/共30页第三页，共31页。（二）盐和氨在同一水溶液体系中的相互影响（二）盐和氨在同一水溶液体系
2、中的相互影响两者相互影响，即氨溶解在水中的浓度越大，则两者相互影响，即氨溶解在水中的浓度越大，则盐的溶解度越小。氨是一种在水中溶解度很大的物质，盐的溶解度越小。氨是一种在水中溶解度很大的物质，但在有但在有NaClNaCl存在存在(cnzi)(cnzi)的盐水中，其溶解度有所降的盐水中，其溶解度有所降低，表现在氨盐水表面的平衡分压较纯水上方氨的平低，表现在氨盐水表面的平衡分压较纯水上方氨的平衡分压大。衡分压大。第3页/共30页第四页，共31页。（三）氨盐水制备过程中的热效应（三）氨盐水制备过程中的热效应吸氨过程中放出吸氨过程中放出(fnch)(fnch)大量的热量，反应放热较大量的热量，反应放热
3、较多，这些热量如果不及时移除系统，将导致溶液温度升高而多，这些热量如果不及时移除系统，将导致溶液温度升高而影响影响NH3NH3的吸收，严重时会使吸氨的过程停止。的吸收，严重时会使吸氨的过程停止。因此，吸氨过程中的工艺和设备主要是以冷却方式和因此，吸氨过程中的工艺和设备主要是以冷却方式和效果为出发点。其冷却效果越好，则氨的吸收越完全，设备效果为出发点。其冷却效果越好，则氨的吸收越完全，设备的利用率也越高。的利用率也越高。第4页/共30页第五页，共31页。（四）氨盐水制备的工艺（四）氨盐水制备的工艺(gngy)(gngy)条件优化条件优化/NaCl/NaCl/NaCl/NaCl比的选择比的选择比的
4、选择比的选择(xunz)(xunz)(xunz)(xunz)2.2.2.2.温度温度温度温度(wnd)(wnd)(wnd)(wnd)的选择的选择的选择的选择3.3.3.3.吸收塔内压力吸收塔内压力吸收塔内压力吸收塔内压力第5页/共30页第六页，共31页。吸氨不足(bz)，导致NaCl分解不完全，造成NaCl损失吸氨太多，多余(duy)的NH4HCO3随NaHCO3一同形成结晶而降低氨的利用率理论(lln)上NH3/NaCl之比应为1:1（摩尔比）生产实践中NH3/NaCl的比为，即氨过量，补偿碳化过程的氨损失第6页/共30页第七页，共31页。 低温有利盐水吸收NH3，也有利于降低(jingd)
5、氨气夹带的水蒸气含量，降低(jingd)对盐水的稀释程度。但温度也不宜太低，否则会生成（NH4）2CO3 H2O、NH4HCO3等结晶堵塞管道和设备。实际生产中进吸收塔的气温一般控制在5560第7页/共30页第八页，共31页。 为了防止和减少吸氨系统的泄露，加速蒸氨塔中CO2和NH3的蒸出，提高蒸NH3效率和塔的生产能力(shn chn nn l)，减少蒸汽用量，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。第8页/共30页第九页，共31页。二、氨盐水制备工艺流二、氨盐水制备工艺流程程(nylichn)(nylichn)的组织及操作控制要点的组织及操作控制要点第9页/共30页第
6、十页，共31页。三、碳酸化过程的原理三、碳酸化过程的原理(yunl)(yunl)及工艺条件优及工艺条件优化化（一）氨盐水碳酸化的基本原理总化学反应过程：NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3+NH4Cl碳酸化目的在于获得产率高、质量好的碳酸氢钠(tnsunqnn)结晶。同时要求结晶颗粒大而均匀，便于分离，以减少洗涤用水量，从而降低蒸氨负荷和生产成本。第10页/共30页第十一页，共31页。1.氨盐水碳酸化的反应机理 复杂反应体系，分三步进行（1）氨盐水与CO2反应生成氨基甲酸铵 2NH3+CO2=NH2COO+NH4+（2）氨基甲酸铵水解(shuji) NH2COO+H2O=HCO3+NH
7、3 （3）复分解析出碳酸氢钠结晶 HCO3+Na+=NaHCO3第11页/共30页第十二页，共31页。（二）氨盐水碳化的工艺(gngy)条件1.碳化度式中 TNH3溶液中总氨的浓度 在适宜的氨盐水组成条件下，R值越大，则NH3转变成NH4HCO3越完全，NaCl的利用率U（Na）越高。第12页/共30页第十三页，共31页。（三）影响(yngxing)NaHCO3结晶的因素在碳化塔内进行的碳化反应(fnyng)是放热反应(fnyng)，使进塔液温度有30沿塔下降的过程逐步升高至6065。一般液体在塔内的停留时间为1.52h，出塔温度约为2028。碳化过程的温度控制：塔内的温度分布应为上、中、下依
8、次为低、高、低为宜。过程中溶液达到(d do)饱和甚至稍微过饱和时，并无结晶析出，但在此时若加入少量固体杂质，就可以使溶质以固体杂质为核心，长大而析出晶体。应用此方法需注意以下两点：1.加晶种的部位和时间；2.加入晶种的量要适当。第13页/共30页第十四页，共31页。四、氨盐水碳酸化工艺四、氨盐水碳酸化工艺流程流程(nyli(nylichn)chn)的组织及碳化塔的组织及碳化塔的操作控制要点的操作控制要点（一）碳酸化工艺流程的组织大规模生产系统中，常采用“塔组”进行多塔生产与操作。每组中有一塔作为清洗塔，并将预碳化液分配给几个制碱塔碳化制碱。塔的编组(binz)有多种形式：二塔组合，三塔组合，
9、四塔组合，最多的有八塔组合。塔组合数的多少和方法原则上应注意：清洗他能清垢干净，换塔次数少，碳化制碱时间长。第14页/共30页第十五页，共31页。（二）碳化塔的操作控制条件(tiojin)1.碳化塔的结构如右图所示第15页/共30页第十六页，共31页。2.碳化塔的操作控制要点（1）碳化塔液面高度应控制在距塔顶处。液面过高，尾气带液严重并导致出气管堵塞;液面过低，则尾气带出的NH3和CO2量增大，降低了塔的生产能力。（2）氨盐水进塔温度约为3050，塔中部温度升到60左右，中部不冷却，但下部要冷却，控制塔底温度在30一下，保证结晶析出。（3）碳化塔进气量与出碱速度要匹配，否则如果出碱过快而进气量
10、不足时，反应区下移，导致结晶细小(xxio)，产量下降。反之，则反应区上移，塔顶NH3及CO2的损失增大。（4）碳化塔低出碱温度要适当。（5）倒塔和运行时间要适宜。第16页/共30页第十七页，共31页。单元四单元四重碱的过滤重碱的过滤(gul)(gul)与煅烧与煅烧第17页/共30页第十八页，共31页。一、重碱过滤一、重碱过滤(gul)(gul)的的原理与工艺条件的优化原理与工艺条件的优化第18页/共30页第十九页，共31页。二、重碱过滤工艺流程二、重碱过滤工艺流程的组织的组织(zzh)(zzh)及操作控及操作控制要点制要点转鼓(zhun )式真空过滤机第19页/共30页第二十页，共31页。三
11、、重碱煅烧的原理与三、重碱煅烧的原理与工业工业(gngy)(gngy)条件的优条件的优化化 重碱是一种不稳定的化合物，在常温(chngwn)常压下即能自行分解，随着温度的升高而分解速度加快，化学反应为： 2NaHCO3（s） Na2CO3（s）部分杂质会发生如下反应: (NH4)2CO3(s) 2NH3(g)+CO2(g)+H2O(g) NH4HCO3(s) NH3(g)+CO2(g)+H2O(g) NH4Cl+NaHCO3 NH3+CO2+NaCl(s)+H2O(g) 重碱煅烧炉出来的尾气称为炉气，其中CO2的浓度可达到90%以上。重碱经煅烧以后所得的纯碱量与原重碱的比值称为烧成率。第20页
12、/共30页第二十一页，共31页。四、重碱煅烧四、重碱煅烧(dunsho)(dunsho)工艺流程的工艺流程的组织及操作控制要点组织及操作控制要点 内热式蒸汽(zhn q)煅烧炉结构第21页/共30页第二十二页，共31页。内热式蒸汽煅烧炉操作条件(tiojin)（1）温度 炉内温度一般应控制在160190，不得低于150（2）蒸汽 一般蒸汽压力应大于25kg/ c（）为宜（3）反碱量 将一部分热成品碱返回与重碱混合，使其水分将至6%8%为宜（4）存灰量 在稳定运行时，炉内所具有的物料量即为存灰量。存灰量的多少，标志着物料在炉内的停留时间的长短。第22页/共30页第二十三页，共31页。单元单元(d
13、nyun)(dnyun)五五氨回收氨回收第23页/共30页第二十四页，共31页。一、氨回收的基本原理一、氨回收的基本原理及工艺及工艺(gngy)(gngy)条件的条件的优化优化（一）氨回收(hushu)的基本原理加热段反应：NH4OHNH3+H2ONH4HCO3NH3+CO2+H2O（NH4）2CO3(s)2NH3+CO2+H2O溶解于母液中的NaHCO3和Na2CO3发生如下反应：NaHCO3+NH4ClNH3+CO2+H2O+NaClNa2CO3+2NH4Cl2NH3+CO2+H2O+2NaCl第24页/共30页第二十五页，共31页。灰乳蒸馏段发生(fshng)下列反应：2NH4Cl+Ca
14、(OH)22NH3+H2O+CaCl2Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O第25页/共30页第二十六页，共31页。（二）氨回收的工艺(gngy)条件的优化第26页/共30页第二十七页，共31页。二、蒸氨工艺流程二、蒸氨工艺流程(n(nylichn)ylichn)的组织及的组织及操作控制要点操作控制要点 整个过程包括石灰乳蒸馏段，加热段，分液段，蒸馏和母整个过程包括石灰乳蒸馏段，加热段，分液段，蒸馏和母液预热段。液预热段。 淡液蒸馏过程是直接用蒸汽淡液蒸馏过程是直接用蒸汽“汽提汽提”的过程，热量的过程，热量(rling)(rling)和质量同时作用蒸出氨和和质量同时作用蒸出氨和CO2CO2，
15、并回收到生产系统中。，并回收到生产系统中。三、淡液回收(hushu)第27页/共30页第二十八页，共31页。单元单元(dnyun)(dnyun)六六氨碱法制纯碱主要氨碱法制纯碱主要工序的异常现象排除工序的异常现象排除第28页/共30页第二十九页，共31页。谢谢谢谢(xi xie)(xi xie)观赏观赏第29页/共30页第三十页，共31页。内容(nirng)总结会计学。理论上NH3/NaCl之比应为1:1（摩尔比）。HCO3+Na+=NaHCO3。大规模生产系统中，常采用(ciyng)“塔组”进行多塔生产与操作。NH4HCO3 NH3+CO2+H2O。（NH4）2CO3(s) 2NH3+CO2+H2O。Ca(OH)2+CO2 CaCO3+H2O。谢谢观赏第三十一页，共31页。
