【正文】 帶的石塊和草屑等雜物， 這是第一步處理，然后 通過給料器進(jìn)入螺旋推進(jìn)式的洗鹽機(jī)， 通過 飽和食鹽水 的 逆流洗滌 ，使得 原鹽夾帶的細(xì)草和粉泥浮在洗滌液面上漂走，原鹽所含可溶性雜質(zhì)氯化鎂、硫酸鎂和硫酸鈣等 雜質(zhì) 溶解 ，這里是第二步處理 。 如 同 鹽析結(jié)晶器中有中央循環(huán)管 一樣 ，利用軸流泵使晶漿在結(jié)晶器中循環(huán)。s1；懸浮段的流速為 ~ m足夠的容積能 使母液在 反應(yīng) 器內(nèi)平均停留時(shí)間大于 8h，以穩(wěn)定結(jié)晶質(zhì)量。 濾銨機(jī)通常使用自動(dòng)卸料離心機(jī)，濾渣中含水分 7%左右。由于冷析結(jié)晶器流入鹽析結(jié)晶器，加入 洗鹽，所以由于同離子效應(yīng)，可再析出部分氯化銨，并補(bǔ)充了下一過程中所需要的鈉離子。其中洗滌液循環(huán)使用，當(dāng)液中雜質(zhì)含量增高時(shí)回收處理 [2]。析出 NH4Cl 固體后的母液稱為母液 Ⅱ ，母液Ⅱ 再經(jīng)吸氨、吸二氧化碳來制取重堿，如此一、二過程可交替循環(huán)進(jìn)行，這就是聯(lián)合制堿法的過程分析。 二過程是用加 NaCl 鹽析和冷析的方法從母液 Ⅰ 中將 NH4Cl 分離出來。 聯(lián)合制堿法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)合了氨堿 法的大部分優(yōu)點(diǎn)，消除了氨堿法原料利用率低的主要缺點(diǎn)，使食鹽的利用率從 70%提高到 96%；同時(shí)產(chǎn)物 NH4Cl 可用做氮肥；可與合成氨廠聯(lián)合，使合成氨的原料氣 CO 轉(zhuǎn)化成 CO2，這樣就省去了 CaCO3制 CO2的工序，精簡(jiǎn)了設(shè)備。但是氨堿法也有許多缺點(diǎn)，首先是兩種原料的成分都只利用了一半，石灰石成分里的碳酸根離子（ CO32）和食鹽成分里的鈉離子（ Na+）結(jié)合成了碳酸鈉，可是石灰石的另一成分鈣離子（ Ca2+）和食鹽的另一成分氯離子（ Cl）卻結(jié)合成了沒有多大用途且污染環(huán)境的氯化鈣（ CaCl2），因此如何處理氯化鈣就成為一個(gè)很大的問題。另外它綜合利用了氨廠的二氧化碳和堿廠的氯離子，同時(shí)生產(chǎn)出兩種產(chǎn)品純堿和氯化銨。二氧化碳和石灰乳的制備是將石灰石在煅燒窯內(nèi)分解得到氧化鈣和二氧化碳?xì)怏w ，氧化鈣加水制成氫氧化鈣乳液；鹽水的制備和精制則是將原鹽溶于水制得飽和食鹽水溶液，因?yàn)辂}水中含有鈣鎂等雜質(zhì)離子，它們的存在會(huì)影響后續(xù)工序的正常進(jìn)行，所以鹽水溶液必須精制；氨鹽水的制備則是精制后的鹽水吸氨制備含氨的鹽水溶液；之后氨鹽水的碳酸化是氨堿法中最重要的工序，在這里將二氧化碳通入氨鹽水作用，生成碳酸氫鈉沉淀和氯化銨，碳酸氫鈉濃度過飽和后即結(jié)晶析出，從而與溶液分離。 他先分析了蘇爾維制堿法的缺點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)主要 原因 在于原料的利用率過低，只用了石灰石中的碳酸根 離子和 食鹽中的鈉，二者結(jié)合生成 了 純堿， 然而 石灰中的鈣和食鹽中 的 3 另一半氯結(jié)合生成了氯化鈣，這個(gè) 顯然 沒有利用上，那么怎樣才能利用上氯化鈣 ，這個(gè)問題困擾著侯德榜。 純堿的生產(chǎn)方法 純堿的生產(chǎn)方法有很多種，下 文主要介紹侯氏制堿法與氨堿法 并作簡(jiǎn)單的比較 。 大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)開始于 18 世紀(jì)末，隨后法國(guó)人路布蘭提出以食鹽、硫酸、石灰石、煤粉為原料的工業(yè)生產(chǎn)純堿方法 ， 現(xiàn)稱路布蘭制堿法。 20 世紀(jì)初天津成立永利制堿公司，采用索爾維法制堿工藝。 中國(guó)純堿工業(yè)發(fā)展史 中國(guó)純堿工業(yè)的發(fā)展可分為兩個(gè)時(shí)期，一是天然堿的加工利用，二是現(xiàn)代純堿工業(yè)的建立和發(fā)展。 化工生產(chǎn)中經(jīng)常 以純堿為 原料制取其他 性質(zhì) 的堿和無機(jī)鹽等化工產(chǎn)品，例如：以堿 的 酸化法可以用來制取小蘇打；用苛化法制取苛化燒堿；硅砂與純堿在熔融條件下，可以制取硅酸鈉（泡花堿）；以再結(jié)晶法可以制取十水碳酸鈉（晶堿）；以石灰硫化氫法和硫化鋇法， 都可以 用純堿 來 制取硫化堿；以純堿為原料還可以制取各種含鈉鹽類；還 被 用做生產(chǎn)其 它 化工產(chǎn)品的原料 或 輔料[1]。 2) 穩(wěn)定性 碳酸鈉 穩(wěn)定性較強(qiáng)，但高溫下也會(huì)分解，生成氧化鈉和二氧化碳 氣體 。7H2O 和 Na2CO323 1 純堿的性質(zhì)和用途 純堿即碳酸鈉（ Na2CO3），也稱蘇打或堿灰。22 產(chǎn)品組成 22 主要 工藝參數(shù) 21 20 環(huán)保及三廢處理 19 安全生 產(chǎn) 19 廠房的建筑結(jié)構(gòu) 18 車間布置 14 外冷式碳化塔的特點(diǎn) 13 鈣鎂雜質(zhì)對(duì)聯(lián)堿法生產(chǎn)的影響 12 循環(huán)系統(tǒng)的水平衡 7 聯(lián)堿法析氨的相圖及過程分析 6 2 純堿的生產(chǎn)方法 1 純堿的用途 1 純堿的性質(zhì) 2 蘇爾維制堿法 3 聯(lián)合制堿法與氨堿法的比較 3 4 純堿工藝的生產(chǎn)原理和工藝概述 4 生產(chǎn)工藝流程 7 制堿原則性流程 14 碳化塔的選型與計(jì)算 15 III 結(jié)晶器的選型 15 內(nèi)循環(huán)鹽析結(jié)晶器 15 結(jié)晶器尺寸設(shè)計(jì) 19 管道布置設(shè)計(jì) 21 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義 22 各主要物料的實(shí)際消耗量 22 建設(shè)期資金投入 純堿的性質(zhì) 碳酸鈉 的性狀為 白色粉末或 者 顆粒，無氣味，有堿性 ， 是堿性的鹽，有吸濕性，溶于水和甘油，水溶液呈堿性， pH 為 ，相對(duì)密度 為 ，熔點(diǎn) 845~852℃ [1]。10H2O 三種水合物，依據(jù)顆粒大小、堆積密度 的 不同依次 可 分為：超輕質(zhì)純堿、輕質(zhì)純堿和重質(zhì)純堿。長(zhǎng)期暴露在空氣中能吸收空氣中的水分和二氧化碳，生成碳酸氫鈉，并結(jié)成硬塊。 2) 用作基本工業(yè)原料 純堿還大量用于冶金工業(yè)（如煉鋁）、玻璃工業(yè)、合成洗滌劑、紡織工業(yè)、石油化工、搪瓷、造紙、印染、食品及民用等 方面 。天然堿的利用歷史悠久，從三代建都河洛時(shí)期，就用天然堿。 1921 年侯德榜擔(dān)任永利制堿公司技師，刻苦鉆研技術(shù)問 題， 1924 年開始生產(chǎn)堿。 隨后 1861 年索爾維發(fā)現(xiàn)用食鹽水吸收氨和二氧化碳的實(shí)驗(yàn)中可以得到碳酸氫鈉， 他因此而 獲得 了 用海鹽和石灰石為原料制取純堿的專利，被稱為索爾維制堿法。 侯氏制堿法 該方法主要采用食鹽、氨以及合成氨生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w為原料，同時(shí)生產(chǎn)純堿和氯化銨，將純堿 和 合成氨兩大生產(chǎn)系 統(tǒng)聯(lián)合起來，簡(jiǎn)稱 “ 聯(lián)合制堿 ”， 這種方法使得 原料 鹽的利用率從 70%提高到 96%。他考慮到 制堿用的氨和二氧化碳直接由氨廠提供，濾液中的氯化銨如果 加入食鹽水，讓它沉淀出來，這樣氯化銨就即可以作為化工原料也可以作為化肥，這種方法 大大提高了食鹽的利用率，還可以省去許多設(shè)備。這一過程包括了而二氧化碳的吸收、氣液相反應(yīng)、溶液的結(jié)晶和等 [1]。將氨廠的廢氣二氧化碳，轉(zhuǎn)變?yōu)閴A廠的主要原料來制取純堿，這樣就節(jié)省了堿廠里用于制取二氧化碳的龐大的石灰窯；將堿廠無用成分 氯離子（ Cl）來代替價(jià)格較高的硫酸固定氨廠里的氨，制取氮肥氯化銨。其實(shí)氨堿法的最大缺點(diǎn)還是在于原料食鹽的利用率只有 72%~74%，沒利用上的食鹽都隨著氯化鈣溶液作為廢液被拋棄了，這是一個(gè)很大的損失。 NH3+H2O+CO2=NH4HCO3 NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓ 生產(chǎn)原理和工藝簡(jiǎn)述 聯(lián)合制堿法工藝分為兩個(gè)過程：一過程為制堿過程，即銨鹽水碳酸化生成 NaHCO3沉淀。由于母液 Ⅰ中 NH4HCO3 是飽和的，所以直接采用鹽析和冷析的方法無法使 NH4Cl 單獨(dú)分離出來。 工藝流程 生產(chǎn)工藝流程是生產(chǎn)過程中的主要參照標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合工藝流程圖即是一個(gè)生產(chǎn)過程的簡(jiǎn)要介紹。 原始結(jié)晶器 主要用來 制備飽和食鹽水， 飽和食鹽水再 經(jīng)吸氨器吸氨制成氨鹽水，此氨鹽水在 外冷式 碳化塔內(nèi)與合成氨系統(tǒng)提供的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行反應(yīng) 即碳化過程 ，所得到 的重堿 再 經(jīng)過濾堿機(jī) 的 分離， 然后 送 到 煅燒爐內(nèi)加熱分解成 就得到了產(chǎn)品 純堿。由冷析結(jié)晶器及鹽析結(jié)晶器的下部取出的氯化銨懸浮液，然后經(jīng)稠厚器、濾銨機(jī)，再干燥 就 得成品氯化銨。氯化銨經(jīng)過轉(zhuǎn)筒的干燥或流態(tài)化干燥，這樣使得其含水量降至 1%以下就能作為產(chǎn)品。鹽析結(jié)晶器的析銨負(fù)荷 應(yīng) 大于冷析結(jié)晶器， 所以其 相應(yīng)地容積也 應(yīng)該 較大 [2]。s1。冷析結(jié)晶器也有軸流泵抽送晶漿循環(huán)通過外冷器 [2]。 第三步 洗鹽由螺旋輸送機(jī)送入球磨機(jī) ， 在圓筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，利用鋼球下 落的沖擊和滑動(dòng)起研磨作用，將粗鹽粉碎成細(xì)粒。為便于說明如何從這樣復(fù)雜的多組分體體系中將 NH4Cl 結(jié)晶析出，假定體系只是由氯化氨和氧化鈉兩種鹽組成的 NH4ClNaClH2O 三組分體系 [2]。 制堿原則性流程 在圖 中繪出了 35℃ 無 NH3和 10℃ 含 NH3量為 （ mol／ mol 干鹽）時(shí)的 Na+、NH4+／ HCO Cl、 H2O 體系相圖。除冷凍外，還可用 NaCl 和 NH4HCO3鹽析，增加 NH4Cl 的析出量 [1]。這一 NH4Cl 結(jié)晶過程稱為鹽析過程，其中 NH4Cl 母液稱為鹽析母液或者母液 Ⅱ 。這是第二次加鹽 ,加入的 NaCl 量不一定完全溶解而是以懸浮狀態(tài)送去碳酸化。從而構(gòu)成了一個(gè)閉合循環(huán)，交替加入 NH CO2 和 NaCl,生產(chǎn)出純堿和NH4Cl 兩種產(chǎn)品。在聯(lián)堿法中，所要追求的工藝指標(biāo)是每一次循環(huán)中所得到的最大 NaHCO3和 NH4Cl 產(chǎn)量。其中x 表示陽離子中 NH4的摩爾分?jǐn)?shù)； y 表示陰離于中 Cl 的摩爾分?jǐn)?shù)． р 表示每 mol 干鹽的H2Omol 量； m 表示每 mol 干鹽的 H2Omol 量。 γ的數(shù)值的大小就 代表循環(huán)產(chǎn)量的大小。在 NaHCO3結(jié)晶區(qū)內(nèi)各點(diǎn)所作這樣線段的長(zhǎng)度以母液 Ⅰ 落在 P1點(diǎn)時(shí)為最大。 在整個(gè)循環(huán)過程中， NaCl、 NH CO2和 H2O 只允許加入，并只允許以 NH4Cl、 NaHCO3形式取出，因此式 (1)中的系數(shù) a、 b、