氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程課件

氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程單元三氨鹽水的制備與碳酸化氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程一、氨鹽水制備的原理及工藝條件的優(yōu)化（一）氨鹽水制備的化學(xué)反應(yīng)

NH3(g)+H2O?NH4OH(aq)△H=-35.2kJ/mol

2NH3(g)+CO2(g)+H2O?(NH4)2CO3(aq)△H=-95.2kJ/mol

副反應(yīng)主要是氣體與殘余鈣鎂離子反應(yīng)生成碳酸鹽和復(fù)鹽沉淀的反應(yīng)。

氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程（二）鹽和氨在同一水溶液體系中的相互影響

兩者相互影響，即氨溶解在水中的濃度越大，則鹽的溶解度越小。氨是一種在水中溶解度很大的物質(zhì)，但在有NaCl存在的鹽水中，其溶解度有所降低，表現(xiàn)在氨鹽水表面的平衡分壓較純水上方氨的平衡分壓大。氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程（三）氨鹽水制備過(guò)程中的熱效應(yīng)

吸氨過(guò)程中放出大量的熱量，反應(yīng)放熱較多，這些熱量如果不及時(shí)移除系統(tǒng)，將導(dǎo)致溶液溫度升高而影響NH3的吸收，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使吸氨的過(guò)程停止。

因此，吸氨過(guò)程中的工藝和設(shè)備主要是以冷卻方式和效果為出發(fā)點(diǎn)。其冷卻效果越好，則氨的吸收越完全，設(shè)備的利用率也越高。氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程二、氨鹽水制備工藝流程的組織及操作控制要點(diǎn)氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程三、碳酸化過(guò)程的原理及工藝條件優(yōu)化（一）氨鹽水碳酸化的基本原理總化學(xué)反應(yīng)過(guò)程：NaCl+NH3+CO2+H2O?NaHCO3↓+NH4Cl

碳酸化目的在于獲得產(chǎn)率高、質(zhì)量好的碳酸氫鈉結(jié)晶。同時(shí)要求結(jié)晶顆粒大而均勻，便于分離，以減少洗滌用水量，從而降低蒸氨負(fù)荷和生產(chǎn)成本。氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程1.氨鹽水碳酸化的反應(yīng)機(jī)理

復(fù)雜反應(yīng)體系，分三步進(jìn)行（1）氨鹽水與CO2反應(yīng)生成氨基甲酸銨

2NH3+CO2=NH2COOˉ+NH4+（2）氨基甲酸銨水解

NH2COOˉ+H2O=HCO3ˉ+NH3

（3）復(fù)分解析出碳酸氫鈉結(jié)晶

HCO3ˉ+Na+=NaHCO3氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程（二）氨鹽水碳化的工藝條件1.碳化度式中TNH3——溶液中總氨的濃度在適宜的氨鹽水組成條件下，R值越大，則NH3轉(zhuǎn)變成NH4HCO3越完全，NaCl的利用率U（Na）越高。氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程溫度添加晶種（三）影響NaHCO3結(jié)晶的因素在碳化塔內(nèi)進(jìn)行的碳化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，使進(jìn)塔液溫度有30℃沿塔下降的過(guò)程逐步升高至60~65℃。一般液體在塔內(nèi)的停留時(shí)間為1.5~2h，出塔溫度約為20~28℃。碳化過(guò)程的溫度控制：塔內(nèi)的溫度分布應(yīng)為上、中、下依次為低、高、低為宜。過(guò)程中溶液達(dá)到飽和甚至稍微過(guò)飽和時(shí)，并無(wú)結(jié)晶析出，但在此時(shí)若加入少量固體雜質(zhì)，就可以使溶質(zhì)以固體雜質(zhì)為核心，長(zhǎng)大而析出晶體。應(yīng)用此方法需注意以下兩點(diǎn)：1.加晶種的部位和時(shí)間；2.加入晶種的量要適當(dāng)。氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程四、氨鹽水碳酸化工藝流程的組織及碳化塔的操作控制要點(diǎn)（一）碳酸化工藝流程的組織大規(guī)模生產(chǎn)系統(tǒng)中，常采用“塔組”進(jìn)行多塔生產(chǎn)與操作。每組中有一塔作為清洗塔，并將預(yù)碳化液分配給幾個(gè)制堿塔碳化制堿。塔的編組有多種形式：二塔組合，三塔組合，四塔組合，最多的有八塔組合。塔組合數(shù)的多少和方法原則上應(yīng)注意：清洗他能清垢干凈，換塔次數(shù)少，碳化制堿時(shí)間長(zhǎng)。氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程（二）碳化塔的操作控制條件1.碳化塔的結(jié)構(gòu)如右圖所示氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程2.碳化塔的操作控制要點(diǎn)（1）碳化塔液面高度應(yīng)控制在距塔頂0.8~1.5m處。液面過(guò)高，尾氣帶液嚴(yán)重并導(dǎo)致出氣管堵塞;液面過(guò)低，則尾氣帶出的NH3和CO2量增大，降低了塔的生產(chǎn)能力。（2）氨鹽水進(jìn)塔溫度約為30~50℃，塔中部溫度升到60℃左右，中部不冷卻，但下部要冷卻，控制塔底溫度在30℃一下，保證結(jié)晶析出。（3）碳化塔進(jìn)氣量與出堿速度要匹配，否則如果出堿過(guò)快而進(jìn)氣量不足時(shí)，反應(yīng)區(qū)下移，導(dǎo)致結(jié)晶細(xì)小，產(chǎn)量下降。反之，則反應(yīng)區(qū)上移，塔頂NH3及CO2的損失增大。（4）碳化塔低出堿溫度要適當(dāng)。（5）倒塔和運(yùn)行時(shí)間要適宜。氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程單元四重堿的過(guò)濾與煅燒氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程一、重堿過(guò)濾的原理與工藝條件的優(yōu)化真空分離優(yōu)點(diǎn)：能連續(xù)操作，生產(chǎn)能力大，適合連續(xù)大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)缺點(diǎn)：濾出的重堿含水量較高離心分離優(yōu)點(diǎn)：流程簡(jiǎn)單，動(dòng)力消耗低，濾出的固體重堿含水量少缺點(diǎn)：對(duì)重堿的粒度要求高，生產(chǎn)能力低，氨耗高，國(guó)內(nèi)廠家較少采用氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程二、重堿過(guò)濾工藝流程的組織及操作控制要點(diǎn)轉(zhuǎn)鼓式真空過(guò)濾機(jī)氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程三、重堿煅燒的原理與工業(yè)條件的優(yōu)化重堿是一種不穩(wěn)定的化合物，在常溫常壓下即能自行分解，隨著溫度的升高而分解速度加快，化學(xué)反應(yīng)為：2NaHCO3（s）?Na2CO3（s）+CO2(g)+H2O(g)△H=128.5kJ/mol部分雜質(zhì)會(huì)發(fā)生如下反應(yīng):(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)重堿煅燒爐出來(lái)的尾氣稱(chēng)為爐氣，其中CO2的濃度可達(dá)到90%以上。重堿經(jīng)煅燒以后所得的純堿量與原重堿的比值稱(chēng)為燒成率。氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程四、重堿煅燒工藝流程的組織及操作控制要點(diǎn)

內(nèi)熱式蒸汽煅燒爐結(jié)構(gòu)氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程內(nèi)熱式蒸汽煅燒爐操作條件（1）溫度爐內(nèi)溫度一般應(yīng)控制在160~190℃，不得低于150℃（2）蒸汽一般蒸汽壓力應(yīng)大于25kg/c㎡（2.5MPa）為宜（3）反堿量將一部分熱成品堿返回與重堿混合，使其水分將至6%~8%為宜（4）存灰量在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，爐內(nèi)所具有的物料量即為存灰量。存灰量的多少，標(biāo)志著物料在爐內(nèi)的停留時(shí)間的長(zhǎng)短。氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程單元五氨回收氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程一、氨回收的基本原理及工藝條件的優(yōu)化（一）氨回收的基本原理

加熱段反應(yīng)：NH4OH?NH3+H2ONH4HCO3?NH3+CO2+H2O（NH4）2CO3(s)?2NH3+CO2+H2O

溶解于母液中的NaHCO3和Na2CO3發(fā)生如下反應(yīng)：NaHCO3+NH4Cl?NH3+CO2+H2O+NaClNa2CO3+2NH4Cl?2NH3+CO2+H2O+2NaCl氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程灰乳蒸餾段發(fā)生下列反應(yīng)：2NH4Cl+Ca(OH)2?2NH3+H2O+CaCl2Ca(OH)2+CO2?CaCO3+H2O氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程（二）氨回收的工藝條件的優(yōu)化塔底維持在110~170℃塔頂在80~85℃溫度塔下部壓力與所用蒸汽壓力相同或接近塔頂壓力為負(fù)壓壓力一般控制在0.028滴度一下廢液中的氨含量用于蒸氨的石灰乳，一般含活性CaO濃度為180~220滴度灰乳的用量氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過(guò)程二、蒸氨工藝流程的組織及操作控制要點(diǎn)

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