第四章纯碱 xI an University of Architecture and Technology
第四章 纯 碱
第4章纯礅 4.1概述 4.2氨碱法制纯碱 43联合制碱法生产纯碱和氯化铵 顶胡种大半
2 第4章 纯 碱 4. 1 概述 4.2 氨碱法制纯碱 4.3 联合制碱法生产纯碱和氯化铵
4.1慨迷 、纯碱的性质 ≯纯碱,又叫碳酸钠,俗称“苏打”,分子式Na2CO 相对分子量(或原子量)105.99 1、密度2.533gcm 2、熔点854℃ 3、性状白色粉末或细粒 4、溶解情况易溶于水,水溶液呈碱性。不溶于乙醇、乙 醚谜述。 5、其他吸湿性强,能因吸湿而结成硬快。 顶胡种大半
3 一、纯碱的性质 ➢纯碱，又叫碳酸钠，俗称“苏打”，分子式Na2CO3 ➢相对分子量（或原子量） 105.99 1、密 度 2.533g/cm3 2、熔 点 854℃ 3、性 状 白色粉末或细粒 4、溶解情况 易溶于水，水溶液呈碱性。不溶于乙醇、乙 醚。 5、其 他 吸湿性强，能因吸湿而结成硬快。 4.1 概述
4.1慨迷 二、纯碱的用途 ◇纯碱和烧碱都是重要的轻工、建材、化工原料,广泛应用 于造纸、石油化工、化肥、冶金、玻璃、纺织、医药等工 业。酸和碱的产量都是衡量化学工业发达程度的标志之 制造玻璃 制肥皂 硬水变软水 石油和油类的碱精制 冶炼工业上的应用 化学工业上的应用 洗涤、印染、漂白及其他 顶胡种大半
4 4.1 概述 二、纯碱的用途 ❖ 纯碱和烧碱都是重要的轻工、建材、化工原料，广泛应用 于造纸、石油化工、化肥、冶金、玻璃、纺织、医药等工 业。酸和碱的产量都是衡量化学工业发达程度的标志之一。 ▪ 制造玻璃 ▪ 制肥皂 ▪ 硬水变软水 ▪ 石油和油类的碱精制 ▪ 冶炼工业上的应用 ▪ 化学工业上的应用 ▪ 洗涤、印染、漂白及其他
4.1慨迷 、国内纯碱生产概况 ◇目前,我国共有50家左右的纯碱厂,以氨碱法为主,联碱 法和天然碱并存。 2002年国内纯碱的总生产能力达到1030万吨/年,产量为 1018.9万吨 令2003年,我国纯碱产量达到1101万吨,首次超过美国居 世界第一位。 2004年国内纯碱总产量1267万吨 ☆2005年将达到1350万~1370万吨 顶胡种大半
5 三、国内纯碱生产概况 ❖ 目前，我国共有50家左右的纯碱厂, 以氨碱法为主，联碱 法和天然碱并存。 ❖ 2002年国内纯碱的总生产能力达到1030万吨/年,产量为 1018.9万吨 ❖ 2003年，我国纯碱产量达到1101万吨，首次超过美国居 世界第一位。 ❖ 2004年国内纯碱总产量1267万吨 ❖ 2005年将达到1350万～1370万吨 4.1 概述
4.1慨迷 四、生产方法 草木灰 ◇氨碱法生产纯碱 ◇联碱碱法生产纯碱(侯氐法) ◇路布兰法湿法芒硝制碱法王法芒硝制碱法 ◇天然碱加工提纯制纯碱 顶胡种大半 6
6 四、生产方法 ❖草木灰 ❖ 氨碱法生产纯碱 ❖ 联碱碱法生产纯碱（侯氏法） ❖ 路布兰法 湿法芒硝制碱法 干法芒硝制碱法 ❖ 天然碱加工提纯制纯碱 4.1 概述
4.2氮硫荙制纯碱 4.2.1氨碱法的生产过程 (1)Co2气和石灰乳的制备。煅烧石灰石制得 石灰和二氧化碳,石灰消化而得石灰乳。 (2)盐水的制备、精制及氨化,制得氨盐水。 (3)氦盐水的碳酸化制重碱。来自石灰石煅烧 及重碱煅烧的co2,经压缩、冷却送至碳化塔。 (4)重碱的过滤及洗涤(即碳化所得晶浆的液 团分离)。 (5)重碱煅烧制得纯碱成品及CO2。 (6)母液中氨的蒸馏回收。 顶胡种大半
7 （1）CO2气和石灰乳的制备。煅烧石灰石制得 石灰和二氧化碳，石灰消化而得石灰乳。 （2）盐水的制备、精制及氨化，制得氨盐水。 （3）氨盐水的碳酸化制重碱。来自石灰石煅烧 及重碱煅烧的CO2，经压缩、冷却送至碳化塔。 （4）重碱的过滤及洗涤（即碳化所得晶浆的液 固分离）。 （5）重碱煅烧制得纯碱成品及CO2。 （6）母液中氨的蒸馏回收。 4.2.1 氨碱法的生产过程 4. 2 氨碱法制纯碱
4.2氮硫荙制纯碱 4.2.2氨碱法的生产原理 1.主要化学反应 ☆石灰石煅烧 CacO3=Cao+ cO2 Cao +H,o= Ca(oh)2 ☆碳酸化 NH3+H2O+CO2= I NH4HCO3+NaCl-NaHCO3+NH4CI ◇煅烧和氨的回收 2 NaHco3=NaCO3+CO2↑+H2O↑ Ca(o2 +NHI= CaCl2 +H2O 顶胡种大半 8
8 4.2.2 氨碱法的生产原理 1. 主要化学反应 ❖ 石灰石煅烧 CaCO3 = CaO + CO2 CaO +H2O = Ca(OH)2 ❖碳酸化 NH3+H2O+CO2=NH4HCO3 ↓ NH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl ❖煅烧和氨的回收 2NaHCO3=NaCO3+CO2↑+H2O↑ Ca(OH)2 +NH4Cl = CaCl2 +H2O 4. 2 氨碱法制纯碱
4,2.1氮碱珐的生产原理 2.氨碱法相图讨论 ◇氨盐水碳酸化反应实质上是液固相反应,原则上可用液相 平衡常数来确定平衡反应量。但由于体系复杂,液相活度 系数计算困难,所以工业上往往利用实验得到的相图来确 定生产条件,保证在给定工艺条件下得到所需的产品及质 令反应体系有5种物质:NaC-NH4Cl-NH4HCO3- Nahco3 H2O,有一个化学反应平衡常数方程,独立组分数为4。水 是溶剂,所以可以将体系看成是除水外的其它4组分构成 的。也可用Na,Cl:NH4和HCO3离子浓度表示。 顶胡种大半
9 2. 氨碱法相图讨论 ❖ 氨盐水碳酸化反应实质上是液固相反应，原则上可用液相 平衡常数来确定平衡反应量。但由于体系复杂，液相活度 系数计算困难，所以工业上往往利用实验得到的相图来确 定生产条件，保证在给定工艺条件下得到所需的产品及质 量。 ❖ 反应体系有5种物质： NaCl-NH4Cl-NH4HCO3 - NaHCO3 - H2O, 有一个化学反应平衡常数方程，独立组分数为4。水 是溶剂，所以可以将体系看成是除水外的其它4组分构成 的。也可用Na+ ,Cl- ,NH4 +和HCO3 -离子浓度表示。 4.2.1 氨碱法的生产原理
4,2.1氮碱珐的生产原理 冷相律 F=C-+2 定压下,当只有需要的碳酸氢钠析出,没有其它盐类析出时 自由度为:F=4-2+1=3。应用温度及两个浓度变量来讨论。 冷相图的组成 必须用立体相图表示。工业上通常用四棱锥或四棱柱相图表 示。15°C平衡数据如表。 浓度/ mol kg-1 Na* Nh4 Cl- HCO3 Na* Nh4 CI- HCO ◆14.623.738.170.1851.345656.000.99 23.394.527.650.3061.275.215411.07 ◆32.195457.130.5171.254.925.031.12 ◆41.446.286.790.9381.164.144.001.30 顶胡种大半 10
10 ❖ 相律 F=C - + 2 定压下，当只有需要的碳酸氢钠析出，没有其它盐类析出时 自由度为： F= 4 - 2 +1= 3。应用温度及两个浓度变量来讨论。 ❖ 相图的组成 必须用立体相图表示。工业上通常用四棱锥或四棱柱相图表 示。15°C平衡数据如表。 浓度/mol.kg-1 ❖ Na+ NH4 + Cl- HCO3 - Na+ NH4 + Cl- HCO3 - ❖ 1 4.62 3.73 8.17 0.18 5 1.34 5.65 6.00 0.99 ❖ 2 3.39 4.52 7.65 0.30 6 1.27 5.21 5.41 1.07 ❖ 3 2.19 5.45 7.13 0.51 7 1.25 4.92 5.03 1.12 ❖ 4 1.44 6.28 6.79 0.93 8 1.16 4.14 4.00 1.30 4.2.1 氨碱法的生产原理