第九章 氨碱法制纯碱VIP免费

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...