第四章纯碱工业 机电学院：王庆锋副研究员
第四章 纯碱工业 机 学院 电 ： 王庆锋副研究员
第 章 制碱工业 思考题 1、纯碱工业有几种生产方法？ 2、简述氨碱法生产纯碱的主要过程。 3、写出氨碱法生产纯碱的原则流程。 4、石灰石煅烧反应是何反应( )? 5、煅烧与焙烧的主要区别是什么？ 6、碳化塔为什么要“倒塔”操作？
第 章 4 制碱工业 思考题 1、纯碱工业有几种生产方法？ 2、简述氨碱法生产纯碱的主要过程。 3、写出氨碱法生产纯碱的原则流程。 4、石灰石煅烧反应是何反应（ 石灰石煅烧反应是何反应（ ）、 （ ）？ 5、煅烧与焙烧的主要区别是什么？ 6、碳化塔为什么要“倒塔”操作？
第 章 制碱工业 4.1 概述 4.1.1 纯碱的作用 纯碱即碳酸钠Na,CO3,也称苏打(Soda or Soda-ash)为 白色细粒结晶粉末，相对密度为2.533，熔点为851℃，易溶于 水。工业产品纯度在99%左右，按颗粒大小、堆积密度不同， 分为超轻质纯碱、轻质纯碱、重质纯碱。 纯碱是用途广泛的基本化工原料，大量用于玻璃、搪瓷、制 皂、造纸、纺织、印染、合成纤维、治金、皮革、无机盐和医 药工业。 纯碱工业是在国民经济中有重要地位的基础化学工业
第 章 4 制碱工业 4.1 概 述 4.1.1 纯碱的作用 纯碱即碳酸钠Na2CO3，也称苏打（Soda or Soda Soda or Soda-ash）为 白色细粒结晶粉末，相对密度为 白色细粒结晶粉末，相对密度为2.533，熔点为851℃，易溶于 水。工业产品纯度在 。工业产品纯度在99％左右，按颗粒大小、堆积密度不同， 分为超轻质纯碱 轻质纯碱 重质纯碱 分为超轻质纯碱 分为超轻质纯碱、轻质纯碱、重质纯碱。 纯碱是用途广泛的基本化工原料，大量用于玻璃、搪瓷、制 皂 造纸 纺织 印染 合成纤维 冶金 皮革 无机盐和医 皂、造纸、纺织、印染、合成纤维、冶金、皮革、无机盐和医 药工业。 纯碱工业是在国民经济中有重要地位的基础化学工业
第 章 制碱工业 4.1 概述 4.1.2 纯碱的工业生产方法 1、氨碱法（索尔维法） 以食盐(NaCI)、石灰石(CaCO3)为原料，焦炭为燃料， 以氨为催化剂在系统中循环使用的制碱法。 产品为纯碱，废物为氯化钙(CaCL2)。 具有原料易得，价格低廉，生产连续，产品纯度高，能大规 模生产等优点。是当前占主导地位的工业制碱法。 重点介绍氨碱法的工艺流程和设备
第 章 4 制碱工业 4.1 概 述 4.1.2 纯碱的工业生产方法 1、氨碱法（索尔维法） 以食盐（NaCl）、石灰石（CaCO3）为原料 焦炭为燃料 为原料，焦炭为燃料， 以氨为催化剂在系统中循环使用的制碱法。 产品为纯碱，废物为氯化钙（CaCl2）。 具有原料易得，价格低廉，生产连续，产品纯度高，能大规 模生产等优点。是当前占主导地位的工业制碱法。 重点介绍氨碱法的工艺流程和设备
第 章 制碱工业 4.1 概述 4.1.2 纯碱的工业生产方法 2、联碱法 1942年化学家侯德榜的研究成果，科学地将合成氨与制碱工 艺联合起来，称“联合制碱法”，或“侯氏制碱法”。 联碱法以食盐(NaCI)、合成氨装置的产品氨(NH3)、副 产品二氧化碳(CO2),产品为纯碱和氯化铵(NHCI)。 联碱法具有原料利用率高，可达95%以上，不需石灰石和焦 炭，节省了原料、能量及运输等的消耗，故成本低，流程短， 无大量废液、废渣等优点
第 章 4 制碱工业 4.1 概 述 4.1.2 纯碱的工业生产方法 2、联碱法 1942年化学家侯德榜的研究成果，科学地将合成氨与制碱工 艺联合起来，称“联合制碱法”，或“侯氏制碱法”。 联碱法以食盐（ 联碱法以食盐（NaCl） 合成氨装置的产品氨（ ）、合成氨装置的产品氨（NH3） 副、 产品二氧化碳（CO2），产品为纯碱和氯化铵（NH4Cl）。 联碱法具有原料利用率高，可达95％以上，不需石灰石和焦 炭，节省了原料、能量及运输等的消耗，故成本低，流程短， 无大量废液、废渣等优点
第 章 制碱工业 4.1 概述 4.1.2 纯碱的工业生产方法 3、天然碱加工法 天然碱是制碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠的一种原料。 天然碱加工方法有： 1)半倍碳酸钠法； 2)一水碳酸钠法； 3)碳化法。 我国天然碱资源丰富，但种类较多，成分复杂，其加工方法 应视矿石品种而定
第 章 4 制碱工业 4.1 概 述 4.1.2 纯碱的工业生产方法 3、天然碱加工法 天然碱是制碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠的 天然碱是制碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠的 种原料。 一 天然碱加工方法有： 1）半倍碳酸钠法； 2）一水碳酸钠法； 3）碳化法。 我国天然碱资源丰富，但种类较多，成分复杂，其加工方法 应视矿石品种而定
第 章 制碱工业 4.1 概述 4.1.3 氨碱法生产纯碱的主要过程 蒸汽 蒸 氨 废液 水 气NH 盐 盐水制备 盐水精制 吸 氨H 碳 化过滤 煅烧 碳化尾气 CO 压 缩 CO2 无烟煤或焦炭 COz Na2CO3 石灰窑 石灰石 消化 石灰乳 氨碱法示意流程
第 章 4 制碱工业 4.1 概 述 4.1.3 氨碱法生产纯碱的主要过程
第 制碱工业 4.1 概述 4.1.3 氨碱法生产纯碱的主要过程 1、石灰石的煅烧 CaCO3=CaO+CO2-Q,煅烧是无氧参加的高温分解反 应，而焙烧有氧。 C02是制纯碱的原料；CaO用于制取石灰乳； Ca0+H20=Ca(OH)2+Q用于氨的回收。 2、氨盐水的制备 饱和盐水的制备和精制；盐水吸氨生成氨盐水： NH3+H2O=NHOH +Q
第 章 4 制碱工业 4.1 概 述 4.1.3 氨碱法生产纯碱的主要过程 1、石灰石的煅烧 CaCO3 = CaO + CO CaO + CO2 – Q，煅烧是无氧参加的高温分解反 煅烧是无氧参加的高温分解反 应，而焙烧有氧 应，而焙烧有氧。 CO2是制纯碱的原料 是制纯碱的原料；CaO用于制取石灰乳 用于制取石灰乳； CaO + H2O = Ca(OH) 2 + Q, 用于氨的回收。 2、氨盐水的制备 饱和盐水的制备和精制；盐水吸氨生成氨盐水： NH3 + H2O = NH4OH + Q
第 音 制碱工业 4.1 概述 4.1.3 氨碱法生产纯碱的主要过程 3、氨盐水碳酸化 NaCI NH2+CO2+H2O=NHCI+NaHCO2+Q NaHCO3的结晶（重碱)用过滤法从母液中分离出来。 4、重碱煅烧 2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O-Q 放出的C0,用作氨盐水碳酸化的原料。 5、母液中氨的蒸馏回收（蒸氨) 2NHCI+Ca(OH)2=CaCl +2 NH3 T+H2O-Q 加热回收氨；CaCl成废液
第 章 4 制碱工业 4.1 概 述 4.1.3 氨碱法生产纯碱的主要过程 3、氨盐水碳酸化 NaCl + NH3 + CO2 + H2O = NH4Cl + NaHCO3 + Q 3 2 2 4 3 NaHCO3的结晶（重碱）用过滤法从母液中分离出来。 4、重碱煅烧 2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O – Q 放出的CO2用作氨盐水碳酸化的原料 用作氨盐水碳酸化的原料。 5、母液中氨的蒸馏回收 母液中氨的蒸馏回收（蒸氨） 2NH4Cl + Ca(OH) 2NH4Cl Ca(OH)2 = CaCl + 2 NH3 + H2O – Q 加热回收氨；CaCl成废液
第 章 制碱工业 4.1 概述 食盐 氨 4.1.3 氨碱法生产纯碱的主要过程 水 溶解精制 氨碱法 石灰石 吸氨 生产纯碱的 焦炭 c02 氨盐水 原则流程 煅烧 碳酸化 3-1 制石灰乳 过滤 c02 碳酸氨钠 母液蒸氨 NH3] 重碱煅烧 氯化氨母液 废液 纯碱
第 章 4 制碱工业 4.1 概 述 食盐 氨 4.1.3 氨碱法生产纯碱的主要过程 溶解精制 水 氨碱法 生产纯碱的 吸 氨 石灰石 生产纯碱的 焦炭 氨盐水 原则流程 煅 烧 碳酸化 CO2 焦炭 氨盐水 3 1 制石灰乳 过 滤 CO2 碳酸氨钠 3-1 母液蒸氨 NH3 重碱煅烧 碳酸氨钠 氯化氨母液 废液 纯 碱 氯化氨母液