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第九章 氨碱法制纯碱VIP免费

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第九章氨碱法制纯碱第一节概述一、纯碱的性质和用途Na2CO3,纯碱,苏打,碱灰。易溶于水,在35.4℃有最大溶解度,温度高于35.4℃时溶解度下降。工业纯度为99%(以Na2O)。与水生成1(35.4℃及以上,碳氧),7(32~35.4℃,温度较窄无工业价值),10(32~-2.1℃,晶碱或者洗涤碱,易风化生成1水碳酸钠)三种水合物。分类:超轻质,轻质,重质纯碱。化学性质:强碱性,高温分解,易生成氧化钠。用途:纯碱是重要的化工原料。其年产量在一定程度上反映一个国家化学工业的发展水平。自2003年起,我国纯碱工业在世界上稳居第一二、工业生产方法生产历史:天然碱,草木灰→1791年路布兰法→1861年氨碱法(苏维尔法)→1942联合制碱法(侯德榜)(一)路布兰法化学反应:2NaCl+H2SO4=Na2SO4+2HClNaSO4+2C=Na2S+2CO2Na2S+CaCO3=Na2CO3+CaS缺点:原料利用低,质量差,成本高,间歇生产。(二)氨碱法苏尔维,比利时人,原料:食盐,石灰石,焦炭,氨。优点:原料来源方便,质量好,成本低,连续生产。到上世纪30年代取代路布兰制碱法、成为生产纯碱的主要方法。缺点:但是该法食盐利用率低,只能达到75%,氯离子完全没有得到利用;生产1t纯碱约有10m3废液排出,污染环境,不宜在内陆建厂.生产过程:石灰石煅烧;盐水制备;氨盐水制备及碳酸化;重碱的分离及煅烧;氨回收。(三)联合法制碱法(侯德榜)我国著名化学家侯德榜1943年提出了完整的工业生产方法。1961年在大连建成了我国第一座联碱车间,现在已经成为制碱工业的主要技术支柱和方法之一。原料:食盐,氨,二氧化碳。产品:纯碱,氯化铵。优点:原料利用率,质量好,成本低,连续生产。第二节石灰石煅烧及石灰乳制备一、石灰石煅烧的基本原理作用:产物二氧化碳用于氨盐水碳化;生石灰消化后回收氨。(一)反应的化学平衡与理论分解温度的确定1.煅烧反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(l)体积增大的吸热可逆反应自由度=独立组分数-相数+2=1温度和平衡压力一个确定,另一个随之而定。2.理论分解温度CO2分压为0.1MPa时的最低分解温度;理论上为1180℃。(二)窑气中CO2浓度的计算CO2的来源:①碳酸钙和少量碳酸镁分解②煤炭燃烧。配焦率F:100kg石灰石所配燃料煤质量,百分数。由于空气中氧不能完全利用,煤的不完全燃烧,产生部分CO和配焦率等原因,使窑气中的CO2浓度一般只能在40%左右。%10021.0112%3.8410012%3.84%100%33332FCMgCOCaCOFCMgCOCaCOCO浓度=窑气中CO2浓度计算公式:二、石灰窑的工艺控制指标及操作控制要点石灰窑的形式很多,目前采用最多的是连续操作的竖窑。石灰窑(竖窑)的结构如图。石灰石和固体燃料由窑顶装入,在窑内自上而下运动,经过预热、锻烧和冷却三个区。(一)石灰窑的工艺控制指标石灰窑的工艺控制指标主要有生产能力、生产强度、碳酸钙分解率、热效率。1.石灰窑的生产能力即石灰窑每天煅烧石灰石的质量,以Q表示。Q=2Br/Zt/d式中B——石灰石的有效容积,m3;r——石灰石的堆积密度,t/m3;Z——石灰石在窑内的停留时间,h。2.石灰石的生产强度通常以石灰窑的单位截面积上每天生产石灰的质量表示。式中A——石灰石的生成率,即每千克石灰石经煅烧得到石灰的千克数。3.碳酸钙分解率窑内碳酸钙分解为氧化钙的百分数。式中a——每100千克生石灰中含氧化钙的千克数;b——每100千克生石灰中含碳酸钙的千克数。通常,石灰窑内碳酸钙的分解率在94%——96%之间。2/()Wtmd每日投入石灰石的质量A窑的横截面积=100%5656100aab4.石灰窑的热效率用于分解碳酸钙的热量与燃料所放出的总热量之比,以η表示。由于热量损失,石灰窑的热效率在75%——80%之间。(二)石灰窑操作控制要点1.控制要点:保持窑内温度的分布正常与稳定,同时为了避免空气进入,冲稀CO2气体的浓度,分解压力取微正压即可。为了获得好的石灰质量,要求石灰石块的大小均匀,其块径在110~180mm之间,过小则使其通风不良,过大则不宜烧透。此外,生...

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