【正文】 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸純堿石灰 — 氨 — 二氧化碳法鹽水精制工段工藝計(jì)算及化鹽桶的初步設(shè)計(jì) 專(zhuān)科 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題目： 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸純堿 石灰 — 氨 — 二氧化碳法 鹽水精制工段工藝計(jì)算 學(xué)生姓名 石 永 麗 學(xué) 號(hào) 0923131 指導(dǎo)教師 馬 瑛 院 系 西北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 應(yīng)用 化工 技術(shù) 年 級(jí) 09 級(jí) 教務(wù)處制 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸純堿石灰 — 氨 — 二氧化碳法鹽水精制工段工藝計(jì)算及化鹽桶的初步設(shè) 計(jì) 1 誠(chéng)信聲明 本人鄭重聲明： 我所寫(xiě)論文《年產(chǎn)純堿 15 萬(wàn)噸 石灰 — 氨 — 二氧化碳法鹽水精制》是在老師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得研究的成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中 所羅列的內(nèi)容以外，論文中不包括其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。在此我感謝與我一同工作的同學(xué)對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)，本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。本設(shè)計(jì)參考資料等均真實(shí)可靠，如有不實(shí)之處，則按照學(xué)校有關(guān)規(guī)定接受處罰。 特此聲明 本人簽名： 年 月 日 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸純堿石灰 — 氨 — 二氧化碳法鹽水精制工段工藝計(jì)算及化鹽桶的初步設(shè) 計(jì) 2 目錄 摘要 .............................................................. 1 1 純堿工業(yè)原料鹽 ................................................... 2 、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) ................................................. 2 、原料鹽雜質(zhì)含量對(duì)純堿純度的影響 ............................ 2 2 鹽水精制的原理和生產(chǎn)指標(biāo) .................................... 3 、鹽水精制的原理 ............................................ 3 、 鹽水精制中硫酸鈣的結(jié)疤 .................................... 5 、硫酸鈣的溶解度 ...................................... 5 、鹽水精制中硫酸鈣的結(jié)疤 .............................. 5 3 鹽泥的洗滌和洗水的來(lái)源 ...................................... 6 4 鹽水精制的主要工藝指標(biāo) ...................................... 7 5 工藝流程 ....................................................... 8 、工藝流程圖 ................................................ 8 、工藝流程簡(jiǎn)述 .............................................. 9 6 工藝計(jì)算 .................................................... 10 、基礎(chǔ)數(shù)據(jù) ................................................. 10 、物料衡算 ................................................. 11 熱量平衡 ................................................. 21 化鹽 .............................................. 21 、 除鈣 .............................................. 22 7 化鹽桶的初 步設(shè)計(jì) ........................................... 25 、 化鹽桶 .................................................. 25 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸純堿石灰 — 氨 — 二氧化碳法鹽水精制工段工藝計(jì)算及化鹽桶的初步設(shè) 計(jì) 3 、化鹽桶的功能 ....................................... 25 、 化鹽桶幾何尺寸的確定 ............................. 26 總結(jié) ............................................................. 30 參考文獻(xiàn) ........................................................ 31 附圖二 .......................................................... 32 附圖三 .......................................................... 33 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸純堿石灰 — 氨 — 二氧化碳法鹽水精制工段工藝計(jì)算及化鹽桶的初步設(shè) 計(jì) 1 年產(chǎn) 15萬(wàn)噸純堿石灰 — 氨 — 二氧化碳法鹽水精制工段工藝計(jì)算 摘要 純堿生產(chǎn)是以食鹽為主要原料。食鹽是來(lái)自自然界的井鹽、巖鹽、海鹽、湖鹽和池鹽等。食鹽的主要成分是 NaCl 以外，還有少量的鎂鹽及鈣鹽，純堿生產(chǎn)過(guò)程是把鹽制成飽和鹽水，通過(guò)氨化、碳化得到重堿，重堿煅燒得到產(chǎn)品純堿。原鹽中的鎂鹽、鈣鹽若不除去最終 會(huì)留在產(chǎn)品里，影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此必須精制以除去 ?2Ca 、 Mg?2 是純堿生產(chǎn)的重要工段，本設(shè)計(jì)的內(nèi)容是：年產(chǎn) 15萬(wàn)噸純堿，以石灰 — 氨 — 二氧化碳法精制鹽水工段的工藝計(jì)算，并對(duì)化鹽桶進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞 ： 精制、衡算 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸純堿石灰 — 氨 — 二氧化碳法鹽水精制工段工藝計(jì)算及化鹽桶的初步設(shè) 計(jì) 2 1 純堿工業(yè)原料鹽 、 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 我國(guó)工業(yè)用鹽的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行 GB5462— 92國(guó)標(biāo)，如圖表（ 1— 1） 表 1— 1 指標(biāo)名稱(chēng) 優(yōu)級(jí) 一級(jí) 二級(jí) 三 級(jí) NaCl %? H2O%? 水不溶物 %? 水溶物 %? 純堿廠根據(jù)制堿的工藝要求并考慮所供的原鹽的實(shí)際質(zhì)量，制定了純堿用原料鹽的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，例如某純堿廠的原料鹽的質(zhì)量指標(biāo)列于表 1— 1— 1 表 1— 1— 1 指標(biāo)名稱(chēng) Ca2+%? Mg2+%? SO42%? NaCl %? 水分 %? 水不溶物 %? 標(biāo)準(zhǔn) 、原料鹽 雜質(zhì)含量對(duì)純堿純度的影響 我國(guó)純堿產(chǎn)品中工業(yè)用純堿即工業(yè)碳酸鈉的質(zhì)量執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB210— 92其中 2 類(lèi)純堿的指標(biāo)要求列于表 1— 2 表 1— 2 項(xiàng)目 指標(biāo) 優(yōu)等品 一等品 合格品 總堿量（以32CONa 計(jì)） % ? 氯化鈉（以 NaCl計(jì)），含量 %? 硫酸鹽（以 SO4計(jì)）含量， %? ① — — 鐵含量， %? 水不溶物含量， %? 燒失量 ② ， %? 堆積密度 ③ ， g/ml 粒度 180um,篩余物 % ? 1. mm18 ? ① 為氨堿法控制項(xiàng)目，用戶(hù)有要求時(shí)檢驗(yàn) 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸純堿石灰 — 氨 — 二氧化碳法鹽水精制工段工藝計(jì)算及化鹽桶的初步設(shè) 計(jì) 3 ② 為包裝時(shí)檢驗(yàn)結(jié)果 ③ 為重質(zhì)碳酸鈉控制項(xiàng)目 由表 1— 2 可知，工業(yè)碳酸鈉的質(zhì)量指標(biāo)中，對(duì)水不溶物的含 量不同等級(jí)的產(chǎn)品均要求越低越好，而規(guī)定了相應(yīng)的上限指標(biāo)。 氨堿法純堿生產(chǎn)的第一道工序是把原料鹽溶解成氯化鈉幾乎飽和的粗鹽水，然后進(jìn)行精制，除鎂和鈣，然后將其沉淀物分離除去，所制得的精鹽水要求含鎂小于 6mg/l,含鈣小于 20mg/l，精鹽水先吸氨后碳酸化，在碳酸化過(guò)程中氨鹽水中殘留的鎂離子、鈣離子雜質(zhì)均反應(yīng)生成碳酸鎂、碳酸鈣沉淀隨出堿懸浮液進(jìn)行固體分離而存留在重堿中，形成純堿的水不溶物。 由于純堿的水不溶物雜質(zhì)來(lái)源于原料鹽的鈣鎂雜質(zhì)，所以為了確保純堿的純度指標(biāo)符合要求，首先，選用鈣鎂雜質(zhì)含量 低的原料鹽這是個(gè)重要前提；同時(shí)如何提高鹽水的精度是直接影響純堿純度的關(guān)鍵所在。 2 鹽水精制的原理和生產(chǎn)指標(biāo) 、 鹽水精制的原理 氨堿法生產(chǎn)純堿的第一道工序 —— 鹽水精制。其精制方法在國(guó)外采用石灰 —— 純堿法，在國(guó)內(nèi)以往采用石灰 —— 碳酸銨法。但八十年代新建的兩家大型純堿廠則是第一次成功采用了石灰 —— 純堿法。 這兩種鹽水精制的方法原理是相同的，根據(jù)氫氧化鎂和碳酸鈣是難溶的化合物這一性質(zhì)，采用含氫氧根離子的石灰乳和含鈣離子的碳酸氨或碳酸鈉先后與粗鹽水中的鎂離子鈣離子進(jìn)行反應(yīng)生成氫氧化鎂和碳酸鈣沉淀經(jīng)澄清將其 分離除去，從而達(dá)到鹽水精制的目的。 表 2— 1列出了飽和鹽水中在不同氫氧根離子和碳酸根離子濃度下氫氧化鎂和碳酸鈣的溶解度數(shù)據(jù) 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸純堿石灰 — 氨 — 二氧化碳法鹽水精制工段工藝計(jì)算及化鹽桶的初步設(shè) 計(jì) 4 表 2— 1 ?23CO 含量（ tt ） 3CaCO 溶解度( lmg\ ) ?OH 含量（ tt ） 2)(OHMg 溶解度( lmg\ ) 注： 1tt= 由表 2— 1 可以看出，當(dāng)鹽水中不含碳酸根離子和氫氧根離子是氫氧化鎂的溶解度為 （ ),碳酸鈣的溶解度為 （ ） 根據(jù)氫氧化鎂和碳酸鈣是難容物，其飽和溶液在溫度一定時(shí)溶度積等于一個(gè)定數(shù)的原理，當(dāng)沉淀劑氫氧根離子和碳酸根離子稍微過(guò)量時(shí)鹽水中殘留的鎂離子和鈣離子據(jù)會(huì)更少，鹽水就能達(dá)到很高的精制度。如鹽水中氫氧根離子含量 ,當(dāng) PH= 時(shí)，氫氧化鎂的溶解度低達(dá) ,當(dāng)鹽水中碳酸根離子含量 時(shí)，碳酸鈣的溶解度也低達(dá) 由此可見(jiàn)，精制鹽水時(shí)只要維持沉淀劑的石灰乳、碳酸氨或碳酸鈉適當(dāng)?shù)倪^(guò)剩量，則粗鹽水中鎂離 子、鈣離子雜質(zhì)就能清除完全，從而使純堿的水不溶物含量指標(biāo)符合要求。 這兩種不同的精制方法，用碳酸氨除鈣后生成氯化氨，一方面會(huì)影響碳酸化率，另一方面它與一次鹽水過(guò)剩的氫氧根離子發(fā)生“緩沖作用”，在一定的濃度 下，使 PH 下降 ，若小于 會(huì)使氫氧化鎂沉淀溶解，鎂離子除不凈，而這一點(diǎn)用碳酸鈉就不存在，所以石灰 —— 純堿法的精制度高于石灰 —— 碳酸銨法。至于石灰純堿法要消耗成品純堿，由于所用的中相當(dāng)一部分使利用從爐氣中回收的堿塵，從而降低了堿耗。 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸純堿石灰 — 氨 — 二氧化碳法