【正文】 I 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） (冶金化工系 ) 題 目 年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸 氨堿法制純堿碳化工段的工藝設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè) 應(yīng)用化工技術(shù) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 完成日期 2022 年 6 月 28 日 —— 2022 年 10 月 8 日 II 目 錄 摘要 ................................................................... 1 第一章 概述 ............................................................ 2 純堿 的性質(zhì)和用途 .................................................. 2 純堿的物理性質(zhì) .................................................. 2 純堿的化學(xué)性質(zhì) .................................................. 2 純堿的用途 ...................................................... 3 純堿的生產(chǎn)方法 .................................................... 3 侯氏制堿法（又稱聯(lián)合制 堿法） .................................... 3 氨堿法制純堿（又稱蘇爾維法） .................................... 4 天然堿加工法 .................................................... 5 聯(lián)合制堿法與氨堿法比較 ............................................ 5 純堿的發(fā)展前景與展望 .............................................. 5 第二章 氨堿法制 純堿 .................................................... 8 氨堿法制純堿的原料 ................................................ 8 氨堿法制純堿的原理 ................................................ 9 氨堿法制純堿的工藝流程 ........................................... 10 石灰石的煅燒與石灰乳的制備 ..................................... 10 氨 鹽水的制備 ................................................... 11 氨鹽水的碳酸化 ................................................. 11 重堿的過(guò)濾與煅燒 ............................................... 13 第三章 氨堿法碳化工段物料及熱量衡算 ................................... 14 物料衡算 ......................................................... 14 熱量衡算 ......................................................... 18 第四章 碳化工段的工藝條件與主要設(shè)備 ................................... 21 工藝條件的選擇 ................................................... 21 碳化度 ......................................................... 21 原始氨鹽水溶液的適宜組成 ............................................ 21 碳化溫度 ....................................................... 21 III 主要設(shè)備 ......................................................... 22 碳酸化塔 ....................................................... 22 二氧化碳?jí)嚎s機(jī) ................................................. 23 致 謝 ................................................................. 25 參考文獻(xiàn) .............................................................. 26 1 摘 要 氨堿法制純堿的一個(gè)重要工序是氨鹽水的碳酸 化，它同時(shí)具有吸收、結(jié)晶和傳熱等單元過(guò)程。這些單元過(guò)程相互聯(lián)系相互制約。碳酸化的目的在于獲得產(chǎn)率高，標(biāo)志著氯化鈉和氨的利用率高，從而使產(chǎn)品成本降低。 本設(shè)計(jì)介紹了純堿的性質(zhì)、用途、生產(chǎn)方法和氨堿法制純堿的工藝流程。重點(diǎn)介紹了碳化工段的工藝流程和物料及熱量的衡算。 關(guān)鍵詞 ： 純堿 ； 工藝流程 ； 碳化 2 第一章 概述 純堿的性質(zhì) 和用途 純堿的物理性質(zhì) 純堿外觀為白色粉末或細(xì)粒結(jié)晶，味澀。相對(duì)密度 (25℃ ) 。熔點(diǎn) 851℃ 。比熱容 (g℃ ）（ 20℃ ） 。易溶于水，在 ℃ 其溶解度最大，每 100g 水中可溶解 碳酸鈉（ 0℃ 時(shí)為 ， 100℃ 為 ）。微溶于無(wú)水乙醇，不溶于丙醇。其水溶液水解呈堿性，有一定的腐蝕性，能與酸進(jìn)行中和反應(yīng)，生成相應(yīng)的鹽并放出二氧化碳。高溫下可分解，生成氧化鈉和二氧化碳。長(zhǎng)期暴露在空氣中能吸收空氣中的水分及二氧化碳生成碳酸氫鈉，并結(jié)成硬塊。純堿是碳酸鈉（ Na2CO3)的俗名，又稱為蘇打，是白色粉末雖然碳酸鈉俗稱純堿，但它其實(shí)屬于鹽類(lèi)物質(zhì)，因其水溶液顯弱堿性而稱純堿。其晶體含結(jié)晶水，化學(xué)式 Na2CO310H2O。在空氣里碳酸鈉晶體很容 易失去結(jié)晶水，并漸漸碎裂成粉末。失水以后的碳酸鈉叫做無(wú)水碳酸鈉。 純堿就是碳酸鈉，最重要的化工工業(yè)原材料之一，廣泛地應(yīng)用于玻璃、化工工業(yè)（燒堿、硝酸鈉、清潔劑、軟化硬水）、石化、冶金等行業(yè)，同時(shí)也應(yīng)用在造紙、肥皂、紡織、印染、皮革、食品、醫(yī)藥、膠卷、輕工等行業(yè)。 純堿的化學(xué)性質(zhì) (1) 穩(wěn)定性 高溫下可分解，生成氧化鈉和二氧化碳。長(zhǎng)期暴露在空氣中能吸收空氣中的水分及二氧化碳，生成碳酸氫鈉，并結(jié)成硬塊。吸濕性很強(qiáng) ，很容易結(jié)成硬塊，在高溫下也不分解。含有結(jié)晶水 3 種： Na2CO3H 2O、 Na2CO37H2O 和 Na2CO310H2O。 (2) 溶解性 易溶于水，微溶于無(wú)水乙醇，不溶于丙醇。碳酸鈉易溶于水，是一種弱酸鹽，溶于水后發(fā)生水解反應(yīng)，使溶液顯堿性，有一定的腐蝕性，能與酸進(jìn)行中和反應(yīng)，生成相應(yīng)的鹽并放出二氧化碳。 (3) 化學(xué)反應(yīng) 純堿是一種強(qiáng)堿弱酸生成的鹽，它的水溶液呈堿性，并能與強(qiáng)酸發(fā)生反應(yīng)，如：Na2CO3 十 2HCl→2NaCl 十 H2O 十 CO2 在高溫下，純堿可分解為氧化鈉和二氧化碳，反應(yīng)為下： Na2CO3→Na2O 十 CO2， 3 另外，無(wú)水碳酸鈉長(zhǎng)期暴露于空氣中能緩慢地吸收空氣中的水分和 二氧化碳，生成碳酸氫鈉。 Na2CO3 十 H2O 十 CO2 →2NaHCO3。 純堿的用途 純堿（學(xué)名碳酸鈉）實(shí)際上是個(gè)鹽，由于它在水中發(fā)生水解作用而使溶液呈堿性，純堿易溶于水，呈強(qiáng)堿性，都能提供 Na+離子。這些性質(zhì)使它們被廣泛地用于制肥皂、紡織、印染、漂白、造紙、精制石油、冶金及其他化學(xué)工業(yè)等各部門(mén)中。普通肥皂是高級(jí)脂肪酸的鈉鹽，一般是用油脂在略為過(guò)量的燒堿作用下進(jìn)行皂化而制得的。印染、紡織工業(yè)上，也要用大量堿液去除棉紗、羊毛等上面的油脂。生產(chǎn)人造纖維也需要純堿。精制石油也要用純堿。為了除去石油餾分 中的膠質(zhì)，一般在石油餾分中加濃硫酸以使