纯碱的生产工艺Word格式.docx

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1纯碱的简介

纯碱化学式为

.学名碳酸钠，俗名除叫苏打外，又称纯碱或苏打粉。

带有结晶水的叫水合碳酸。

是白色粉末。

虽然碳酸钠俗称纯碱，但它其实属于盐类物质，因其水溶

液显弱碱性而称纯碱。

其晶体含结晶水，化学式

。

在空气里碳酸钠晶体很容易失去结晶水，并渐渐碎裂成粉末。

失水

以后的碳酸钠叫做无水碳酸钠。

【化学式】

【分子量】105.99

　　【俗名】块碱、纯碱、石碱、苏打（Soda）、口碱（历史上，一般经张家口和古北口转运全国，因此又有“口碱”之说。

）,无结晶水的工业名称为轻质碱，有一个结晶水的工业名称为重质碱。

　　【CAS编号】497-19-8

　　【外观】白色粉末

　ian【口味】涩

　　【相对密度（水=1）】2.532

　　【熔点】851℃

　　【分类】强碱弱酸盐**注意**（纯碱不是碱，是盐类！

）

　　【化学性质】1）溶液显碱性，能与酸反应。

2）

与碱反应。

　　3）

NaCl与盐反应。

↓【白色粉末，不溶于水，可溶于酸】+2NaCl

　　4）

与

反应。

【稳定性】稳定性较强，但高温下也可分解，生成氧化钠和二氧化碳。

长期暴露在空气中能吸收空气中的水分及二氧化碳，生成碳酸氢钠，并结成硬块。

吸湿性很强，很容易结成硬块，在高温下也不分解。

含有结晶水的碳酸钠有3种：

、

和

【溶解性】易溶于水，微溶于无水乙醇，不溶于丙醇。

　　碳酸钠易溶于水，是一种弱酸盐，溶于水后发生水解反应，使溶液显碱性，有一定的腐蚀性，能与酸进行中和反应，生成相应的盐并放出二氧化碳。

【制取】实验室制取碳酸钠：

.存在于自然界（如盐湖）的碳酸钠称为天然碱，在古代便被用作洗涤剂和用于印染。

1791年开始用食盐、硫酸、煤、石灰石为原料生产碳酸钠，是为吕布兰法，此法原料利用不充分、劳动条件恶劣、产品质量不佳，逐渐为索尔维法代替。

1859年比利时索尔维用食盐、氨水、二氧化碳为原料，于室温下从溶液中析出碳酸氢钠，将它加热，即分解为碳酸钠，此法被沿用至今。

1943年中国侯德榜结合中国内地缺盐的国情，对索尔维法进行改进，将纯碱和合成氨两大工业联合，同时生产碳酸钠和化肥氯化铵，大大地提高了食盐利用率，是为侯氏制碱法。

索氏制碱法和侯氏制碱法的主要化学反应式均为:

　　所不同的是索氏法在整个制取过程中

是循环使用的：

　　而侯氏法在整个制取过程中，

直接做为纯碱的付产品----肥料。

　　碳酸钠用于肥皂、造纸、洗涤剂、玻璃生产，用作冶金工业的助熔剂、软水剂。

　　碳酸钠的技术指标:

　　指标项目指标

　　（1类）（2类）（3类）

　　总碱量（%）999896

　　氯化物（%）0.50.91.2

　　水不溶物（%）0.040.10.15

　　铁（%）0.0040.0060.010

　　硫酸盐（%）0.030.08---

烧失量（%）0.81.01.3

【用途】是重要的化工原料之一,用于制化学品、清洗剂、洗涤剂、也用于照相术和制医药品。

　　绝大部分用于工业，一小部分为民用。

在工业用纯碱中，主要是轻工、建材、化学工业，约占2/3；

其次是冶金、纺织、石油、国防、医药及其它工业。

玻璃工业是纯碱的最大消费部门，每吨玻璃消耗纯碱0.2吨。

化学工业用于制水玻璃、重铬酸钠、硝酸钠、氟化钠、小苏打、硼砂、磷酸三钠等。

冶金工业用作冶炼助熔剂、选矿用浮选剂，炼钢和炼锑用作脱硫剂。

印染工业用作软水剂。

制革工业用于原料皮的脱脂、中和铬鞣革和提高铬鞣液碱度。

还用于生产合成洗涤剂添加剂三聚磷酸钠和其他磷酸钠盐等。

食用级纯碱用于生产味精、面食等。

【禁配物】强酸、铝、氟

【健康危害】本品具有刺激性和腐蚀性。

直接接触可引起皮肤和眼灼伤。

生产中吸入其粉尘和烟雾可引起呼吸道刺激和结膜炎，还可有鼻粘膜溃疡、萎缩及鼻中隔穿孔。

长时间接触本品溶液可发生湿疹、皮炎、鸡眼状溃疡和皮肤松弛。

接触本品的作业工人呼吸器官疾病发病率升高。

误服可造成消化道灼伤、粘膜糜烂、出血和休克。

【毒理学资料】

　　LD50：

4090mg/kg（大鼠经口）

　　LC50：

2300mg/m3，2小时（大鼠吸入）

　　【燃爆危险】本品不燃，具腐蚀性、刺激性，可致人体灼伤。

　　【急救措施】

皮肤接触：

立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗至少15分钟。

就医。

5

　　眼睛接触：

立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。

　　吸入：

脱离现场至空气新鲜处。

如呼吸困难，给输氧。

　　食入：

用水漱口，给饮牛奶或蛋清。

　　【消防措施】

　　危险特性：

具有腐蚀性。

未有特殊的燃烧爆炸特性。

　　有害燃烧产物：

自然分解产物未知。

　　灭火方法：

消防人员必须穿全身耐酸碱消防服。

灭火时尽可能将容器从火场移至空旷处。

　　【泄漏应急处理】隔离泄漏污染区，限制出入。

建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿防毒服。

避免扬尘，小心扫起，置于袋中转移至安全场所。

若大量泄漏，用塑料布、帆布覆盖。

收集回收或运至废物处理场所处置。

　　【操作注意事项】密闭操作，加强通风。

操作人员必须经过专门培训，严格遵守渗透工作服，戴橡胶手套。

避免产生粉尘。

避免与酸类接触。

搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。

配备泄漏应急处理设备。

倒空的容器可能残留有害物。

稀释或制操作规程。

建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿防毒物备溶液时，应把碱加入水中，避免沸腾和飞溅。

　【储存注意事项】储存于阴凉、通风的库房。

远离火种、热源。

应与酸类等分开存放，切忌混储。

储区应备有合适的材料收容泄漏物。

【运输注意事项】起运时包装要完整，装载应稳妥。

运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。

严禁与酸类、食用化学品等混装混运。

运输途中应防曝晒、雨淋，防高温。

车辆运输完毕应进行彻底清扫。

2纯碱的用途

主要用于制化学品、清洗剂、洗涤剂、也用于照相术和制医药品，但其绝大部分用于工业，一小部分为民用。

在工业用纯碱中，主要是轻工、建材、化学工业，约占2/3；

2．1苏打

　　苏打是Soda的音译，化学式为

带有结晶水的叫水合碳酸钠。

无水碳酸钠是白色粉末或细粒，易溶于水，水溶液呈碱性。

它有很强的吸湿性，在空气中能吸收水分而结成硬块。

在三种苏打中，碳酸钠的用途最广。

它是一种十分重要的化工产品，是玻璃、肥皂、纺织、造纸、制革等工业的重要原料。

冶金工业以及净化水也都用到它。

它还可用于其他钠化合物的制造。

2．2小苏打

　　小苏打的化学式是

学名碳酸氢钠，俗名小苏打。

　　小苏打是白色晶体，溶于水，水溶液呈弱碱性。

在热空气中，它能缓慢分解，放出一部分二氧化碳；

加热至270℃时全部分解放出二氧化碳。

　　小苏打生产和生活中有许多重要的用途。

在灭火器里，它是产生二氧化碳的原料之一；

在食品工业上，它是发酵粉的一种主要原料；

在制造清凉饮料时，它也是常用的一种原料；

在医疗上，它是治疗胃酸过多的一种药剂。

　　2.3大苏打

　　大苏打是硫代硫酸钠的俗名，又叫海波（Hypo的音译），带有五个结晶水（

），故也叫做五水硫代硫酸钠。

　　大苏打是无色透明的晶体，易溶于水，水溶液显弱碱性。

它在33℃以上的干燥空气中风化而失去结晶水。

在中性、碱性溶液中较稳定，在酸性溶液中会迅速分解。

　大苏打具有很强的络合能力，能跟溴化银形成络合物。

它可以作定影剂。

　　大苏打还具有较强的还原性，能将氯气等物质还原。

　　它还可以作为绵织物漂白后的脱氯剂。

类似的道理，织物上的碘渍也可用它除去。

另外，大苏打还用于鞣制皮革、电镀以及由矿石中提取银等。

3碳酸钠的流程：

工艺流程简介：

加热蒸汽和料液同时进入一效蒸发器蒸发，料液中蒸发出的水蒸汽从

一效蒸发器的蒸发室的出口出来进入二效蒸发器的蒸发室进行蒸发．二次蒸发料液蒸发的水蒸汽在次进入三效蒸发器的加热室进行二次加热，进行二次蒸汽的再次利用，并且从一效蒸发器加热室出来的水进入凝结水包，凝结水包内的水再次循环的锅炉内进行加热供加热蒸汽用，二效蒸发器加热室内出来的水进入第二个凝结水包作为工业用水同时三效蒸发器加热室内出来的水进入第三个凝结水包做为工业用水，三效蒸发器蒸发室内出来的34%料液进入碱平衡罐通过循环泵输送到去成品碱储罐．三效蒸发器蒸发室内料液蒸发的水蒸汽经缓冲罐进入隔板冷凝器１冷凝出的水排放到冷凝水池，一部分没有冷却的继续进入到隔板冷凝器二冷却的排除后剩余的不凝气经干燥器干燥后循环到真空泵内．排放到冷凝水池内没有彻底冷却的水蒸汽继续排放到冷却塔内冷却，未冷却的继续循环到一二号隔板的冷凝器内循环冷却即可．

工艺设计计算：

根据已知：

进料量Ｆ＝2000kg/h

进料温度120.2℃

进料量的质量分数

完成液的质量分数

求Ｄ值，Ｗ值,r值，Ａ值，Ｑ值，Ｑ有效值等

Ｆ=

+

=F-

=

-

Ｗ=

=Ｆ-

Ｆ

＝

已知进料量Ｆ＝3000kg/h,可算出总蒸发量

=

=2294.12kg/h

注:

是进料量的质量分数.

是完成液的质量分数.

又因为所取效数是三效蒸发器,可查附录表5-1

单位消耗量可知:

所以D=0.4

W=0.4

2294.12

=917.65kg/h

注:

Ｄ是加热蒸汽消耗量kg/h

　　　　Ｗ是溶剂蒸发量kg/h

又因为蒸汽压P=

可查附录r=2205.2kj/kg

Q=Dr=917.65kg/h

2205.2=

kg/h

注：

Ｑ是蒸发器的热负荷量（Ｗ）

　r是加热蒸汽的汽化潜热kj/kg

假设沸点进料浓度8%温度为95℃传热系数

物料衡算：

因为总的蒸发量等于进料的蒸发总水量

所以W=m在蒸发过程中有10%热量损失

注：

Q是蒸发量的传热负荷W

C是水的比热

系统所吸收的热量

所以

4盐水精制

化盐桶出来的粗盐水加入精制剂NaOH后，流入中间槽；

在中间槽内，粗盐水中的Mg2+与精制剂NaOH反应，生成Mg（OH）2；

然后，用粗盐水泵将中间槽内的粗

盐水送入气水混合器中，与空气混合之后，进入加压溶气罐；

减压后，加入FeCl3，进入气浮槽，清液从气浮槽上部溢流而出；

加入精制剂Na2CO3及Na2SO3后，进入

反应槽，再经加料泵加压后，进入凯膜过滤器；

过滤后的精盐水由凯膜过滤器的上部流出，加盐酸调节pH值后流入精盐水贮槽；

气浮槽和凯膜过滤器底部排出的滤渣进入盐泥池，统一处理。

凯膜盐水精制工艺的特点

（1）工艺简单，流程短，盐水中的悬浮物含量从1000-10000mg/L降至1mg/L以下，完全符合隔膜法烧碱生产的要求，也可直接进入离子交换树脂塔进行二次精制。

（2）液固分离一次完成，无需其他附属设备。

（3）过滤精度稳定，盐水质量稳定。

（4）处理能力大，节约了企业的技术改造资金。

（5）操作简单，全自动控制。

与传统工艺比较，省去了清理澄清桶、砂滤器的工作量，大大降低了工人的劳动强度。

（6）占地面积小，处理

盐水的过滤器直径不超过2m，对于老厂改造和扩建比较方便。

（7）降低了对原盐质量的要求，拓宽了选盐范围，给企业原料采购提供了方便。

（8）精盐水质量高且稳定，延长了隔膜的使用寿命，降低了电耗。

（9）运行费用低。

（10）整个设备经过特殊防腐处理，耐酸碱性强

4.1氨碱法纯碱生产污染物产生环节及分析:

4.1.⑴氨碱废渣液、废水的产生和分析

⑴在盐水精制工序，粗盐水中Mg2＋、Ca2＋反应生成Mg（OH）2和CaCO3，形成盐水泥，盐水泥与蒸馏废液混合经澄清或压滤废清液排放，固态渣堆存。

盐水泥的产生量和化学成分因原盐中Mg2＋、Ca2＋含量等不同.纯碱生产过程污染物产生情况分析而不同。

盐水泥产生量约1.1—1.2m3/t碱，其中含固体渣约60㎏/t碱（干基）。

固形物中硫酸钙约11.55%，碳酸钙约58.5%，氢氧化镁约19.5%，其他还包括酸不溶物2.07%，混合氧化物2.11%，其他6.27%。

原盐中Ca2+、Mg2+杂质较高时，采用石灰碳铵法精制盐水比较经济，但石灰碳铵法精制盐水产生的盐水废泥中含氨，其浓度和排放量随除钙量和操作水平相关。

石灰纯碱法盐水精制，没有氨损失，但在原盐中Ca2+、Mg2+杂质较高时，因使用产品纯碱，运行费用高。

⑵石灰石煅烧工序中：

石灰石煅烧制取含二氧化碳的窑气，窑气需经洗涤塔、电除尘器、冷却塔除尘、降温，送往碳化车间制碱。

洗涤水产生量约8m3/吨纯碱（L2），其中含有粉尘、煤焦油等物；

石灰消化后用于母液蒸馏和盐水精制，化灰工序中，由于石灰石、焦炭或白煤质量等原因，不可避免产生一些沙石等杂物，

分离后，可用于建筑铺路等。

⑶蒸吸氨工序：

蒸吸氨是氨碱法纯碱生产的一个主要工序，目的是用精制盐水、回收过滤母液中的氨和二氧化碳，从而制得生产纯碱的氨盐水。

母液中总氨分为游离氨和固定铵，固定铵必须加入灰乳后才能分解。

蒸氨过程产生蒸馏废渣液,蒸馏废渣液经澄清或压滤废清液排放，固态渣堆存。

蒸馏废渣液约10m3/吨纯碱，含固体废渣约200－300公斤（干基）。

废渣液中固形物基本来源于灰乳，废渣产生量大小取决于石灰石质量、石灰石煅烧后的有效分解率等。

氨碱废渣pH＜12.5，属于一般固体废物。

为保证氨的回收率，降低排放废液中的氨氮浓度，必须保持灰乳过剩。

废渣液中含过剩灰约2滴度，废清液中含Ca（OH）2约800mg/l。

经澄清等方式处理后，废清液pH值一般在11－11.5之间，其中含NaCl约55g/l、CaCl2约100g/l、氨约70mg/l左右。

影响废液含氨的因素比较复杂，主要因素有蒸氨塔的开用周期、母液的成分波动、灰乳的成分波动、母液与灰乳的相对量等等，与设备水平、生产过程的自动化控制水平、原料的质量都有较大关联。

⑷蒸氨冷凝液、重碱煅烧炉气冷凝液及设备的清洗、检修、泄漏等造成含

氨浓度高的母液进行淡液蒸馏，回收氨后的废淡液进入污水排放系统。

4.1.2氨碱法纯碱废气的产生和分析

⑴碳化工序中，氨盐水碳酸化制取NaHCO3悬浊液的过程产生碳化尾气，碳化尾气排放量约600m3/t碱，尾气净化前，含NH3浓度约60000mg/m3，净化后尾气含氨浓度约400－1000mg/m3，净化效率99.3%－98.3%。

⑵蒸吸氨工序中，母液吸氨、淡液蒸馏、母液蒸氨过程产生的含氨尾气（吸收尾气）经净氨器洗涤净化后排放。

吸收尾气排放量约80m3/t碱，经洗涤净化后含氨浓度约20－150mg/m3。

⑶含NaHCO3结晶的悬浊液，利用转鼓真空过滤机进行固液分离，真空泵对真空过滤机抽吸产生的滤过尾气经净氨器洗涤后排放。

滤过尾气排放量约200m3/t碱，经洗涤净化后含氨浓度约20－150mg/m3。

⑷重碱煅烧和成品包装工序：

纯碱生产过程中从煅烧炉出来的高温热碱经沸腾凉碱器冷却后，进入纯碱包装系统，凉碱尾气经除尘器净化后排放。

凉碱尾气（G4）排放量约180m3/吨纯碱，除尘后粉尘排放浓度100－300mg/m3。

在纯碱生产过程中氨的气相无组织排放约占纯碱生产过程氨耗的60%，碳化塔出口、重碱过滤机、重碱的运输等设备曝空造成厂房内氨浓度较高。

4.1.3氨碱法纯碱噪声的产生和分析

氨碱生产过程中，主要噪声来源于各工段泵、引风机、离心机和压缩机等，其源强一般90－100（dB），采取消音和隔音等措施，能满足操作环境和厂界环境噪声控制要求。

4.2联碱生产污染物产生环节、分析

4.2.1废水、废渣的产生及分析

⑴联碱法纯碱和氯化铵生产过程中，像母液换热器、盐析、冷析结晶器等的清洗

均产生含氨废水，设备故障、设备检修、母液贮桶、泵、管线等泄漏等等造成含氨浓度高的母液等进入污水排放系统。

联碱法制氯化铵、纯碱，产品煅烧工序淡液等带出母液系统的水很少，而碱车洗水、除尘洗水、设备洗水等只有回收进入系统，才能降低排水氨氮浓度。

⑵联碱生产需要母液平衡，制纯碱和氯化铵的原料洗盐向系统带入水分，对

维持母液平衡是一不利因素，母液一但失去平衡，就会排放部分母液。

⑶利用洗水对真空过滤机滤饼洗涤降低重碱盐份，是保证纯碱盐分的必须措施。

联碱法制碱和氨碱法制碱不同，洗水的加入量既要保证纯碱盐份合格，又要兼顾系统的水平衡，当生产系统波动等情况下，经常会出现母液总储量膨胀，无法调度，其结果必然是母液冒溢，或者人为地从各设备低位排放一定量的母液。

解决这些问题，需要很高的工艺管理水平。

在氨加工企业中，联碱法氨的利用率与尿素、硝胺、碳铵生产相比较低，主要原因是联碱法的工艺流程较长，氨的曝空损失较高，存在母液膨胀等情况，含高氯根的母液对设备等的腐蚀较重，故障的产生、设备等的检修频繁。

⑷联碱法纯碱废渣主要为氨Ⅱ泥。

氨Ⅱ泥经过滤，母液回收，废渣可去脱硫。

联碱法双吨产品约产生氨Ⅱ泥0.04－0.05m3（湿基）。

4.2.2废气的产生及分析

在联碱法纯碱生产Ⅱ过程中，离心机分离出的湿铵进入干铵炉经热风干燥后，成品包装。

干铵尾气经除尘后排放。

干铵尾气排放量约4000m3/吨纯碱。

除尘后粉尘排放浓度50－500mg/m3。

联碱法纯碱生产过程中从碳化塔出来的含NaHCO3结晶的碱液，利用转鼓真空过滤机进行固液分离，真空泵对真空过滤机抽吸产生的滤过尾气经净氨器洗涤后排放（G7）。

在联碱法纯碱生产Ⅰ过程中，由合成氨系统、煅烧炉煅烧纯碱后的炉气等组成的中、下段气及清洗气经压缩机压缩进入碳化塔反应后，尾气经分离器分离夹带的液体后进入净氨塔，经母液、水等分级洗涤后，尾气排放（G8），洗水回用。

碳化尾气排放量约140m3/t碱，净化后尾气含氨浓度约400－1500mg/m3。

联碱法纯碱生产过程中从煅烧炉出来的高温热碱经沸腾凉碱器冷却后，进入纯碱包装系统，凉碱尾气经除尘器净化后排放（G9）。

凉碱尾气排放量约180m3/吨纯碱，除尘后粉尘排放浓度100－300mg/m3。

氨的气相无组织排放：

联碱法纯碱和氯化铵生产流程较长，除在纯碱生产过程存在曝空损失外，像氯化铵浆液的离心分离、湿铵的运输、母液贮桶等曝空损失较大。

4.2.3噪声的产生和分析

主要噪声来源于各工段泵、引风机、离心机和压缩机等，其源强一般90－100（dB），采取消音和隔音等措施，能满足操作环境和厂界环境噪声控制要求。

小结

纯碱和烧碱两部分。

分别讲述制取纯碱和烧碱的基本原理、主要生产方法、工艺计算、工艺流程及主要设备等，并对有关新工艺、新设备作了介绍。

纯碱部分介绍了氨碱法、联碱法制取纯碱的工艺过程，同时介绍了重碱的制造方法。

烧碱部分介绍了电解（隔膜法、离子交换膜法）烧碱的生产方法，并对几种常无机氯产品如液氯、氯化氢和盐酸、次氯酸盐等生产工艺进行了介绍。

全书除纯碱工业专用单位外，全部采用法定计量单位

参考文献

作者文建光出版社化学工业出版社纯碱与烧碱（中等专业学校教材）出版日期：

1998-5-1

作者：

王楚编出版社：

化学工业出版社纯碱生产工艺与设备计算（工程技术人员读本）/纯碱行业人员进修教材出版日期：

1995-10-1

薛效贤出版社：

青海人民出版社纯碱生产及分析方法类别：

理科、工程技术出版时间：

1987-08-00

苏切尔诺夫出版社：

化学工业出版社纯碱生产类别：

1959-10-00

致谢

本论文的题目为《纯碱的生产工艺》，现已圆满结束，在整个写作过程中，感谢指导老师祁新萍的谆谆教导，以及在各位老师的关心和帮助下，收集了真实的教料，最终完成了该论文，表示衷心的感谢。

此论文是对我们学习的一次检阅，温故了我们以前学过的知识，使自己的实践经验提高，但由于本人水平有限，论文难免出现错误，肯请老师给予纠正指导，特此感谢。