【正文】 加。 鈣鎂雜質(zhì)對聯(lián)堿法生產(chǎn)的影響 聯(lián)合法所用的洗鹽，其中仍含有，當(dāng)加到鹽析結(jié)晶器中時(shí)，由于母液中有和存在，會生成及其復(fù)鹽。因此欲使系統(tǒng)水量保持平衡，首先要提高重堿的結(jié)晶質(zhì)量，其次為嚴(yán)格控制洗鹽的含水量。 首先循環(huán)系統(tǒng)中消耗掉的水量。但為了避免過多 NaCl 混雜于產(chǎn)品 NH4Cl 中，當(dāng)鹽析溫度為 10~15℃ 時(shí)， γ值控制在 ~。當(dāng) β值到達(dá) ~ 時(shí)，碳酸化時(shí)會析出大量碳酸氫銨結(jié)晶。吸氨量適當(dāng)有利于碳酸化時(shí)NH4HCO3的生成，促進(jìn) NaHCO3析出 [1]。 α值與溫度關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)值為： α值 ： ； ； ； 。 循環(huán)過程中的工藝指標(biāo) 母液在循環(huán)過程中要控制 3 個(gè)濃度作為工藝指標(biāo)： α 值、 β 值和 γ 值。但由于二次碳酸化增加了母液 Ⅰ 的 NH4+含量，加強(qiáng)了 NH4Cl 的鹽析作用 [1]。令式 (7)中的 b=0 即得出一吸氨流程的條件為 ： e(x1+p1)=x2+p2 (12) 第 Ⅰ 過程中的加 NaCl 是為了鹽析 NH4Cl 所必需的，因此不能省略。 在第一過程中加入 CO2是碳酸化制取 NaHCO3所必需的，不 能 省略。在選定母液 Ⅰ 和母液 Ⅱ 以后，就可以假定某一 e 值來試算這五個(gè)系數(shù)。過 I 點(diǎn)作 BD 對角線的平行線交 BC 邊于 N， BN 線段的長度即代表 (x2y2)值，在 NH4Cl 結(jié)晶區(qū)各點(diǎn)所作的 (x2y2)的長度以母液 Ⅰ 落在 P2 點(diǎn)時(shí)為最短。 (x1y1)代表母液 Ⅰ 的組成，它必須落在 NaHCO3結(jié)晶區(qū)內(nèi)。第一過程的總反立式為： x2 NH4+ x1 NH4+ 1x2 Na+ aNaCl 1x1 Na+ y2 HCO3 + bNH3 → y1 HCO3 +γNaHCO3 (1) 錯(cuò)誤 !未指定書簽。 物料衡算 以 1mol 干鹽的母液 Ⅱ 為基準(zhǔn)，作第一過程的物料衡算。這種在兩個(gè)過程中都要加鹽，吸氨，碳酸化的流程稱為兩次加鹽、兩次吸氨、兩次碳酸化流程 [1]。于是體系點(diǎn)沿著 HD 連線移動(dòng)到 K，它落在 35℃ 的 NaHCO3 結(jié)晶區(qū)內(nèi)。此時(shí)由于吸氨時(shí)的放熱效應(yīng)，溫度升高到 40℃ 以上。經(jīng)冷凍析出 NH4Cl 的過程稱為冷析過程， F 母液則稱為冷析母液或半母液 Ⅱ [1]。當(dāng)母液 Ⅰ 吸氨后成為氨母液 Ⅰ 時(shí)，在相圖上體系點(diǎn)的位置并未變化，但由于結(jié)晶區(qū)移動(dòng)了， I點(diǎn)由 35℃ NaHCO3結(jié)晶區(qū)變成了 10℃ 的 NH4Cl結(jié)晶區(qū)。 表 NH4Cl和 NaCl的溶解度（單位： g/100gH2O） 從表 ，氯化銨的單獨(dú)溶解廢隨溫度改變很大，而氯化鈉的溶解度隨溫廢變化不大。 NaCl 質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過 98%， Ca2+， Mg2+， SO42等離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于 %[2]。常用的預(yù)處理工藝是粉碎法洗滌。 6 起攪拌和循環(huán)作用 。因?yàn)?結(jié)晶器的上段是清液段，溢流的液體以低的流速溢流，這區(qū)域的流速一般為 ~對結(jié)晶器的要求為： 有足夠的容積 。生產(chǎn)過程中的各種含氨雜水送入淡液蒸餾塔以回收氨 [2]。過濾重堿后的母液稱為母液 Ⅰ ， 由于母液 Ⅰ 中 NaHCO3 已經(jīng)飽和，如果母液 Ⅰ 立即在制銨過程中進(jìn)行冷卻加鹽，將導(dǎo)致鈉離子濃度增高，而使一部分重碳酸鹽與氯化銨同時(shí)析出，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量，為了使氯化銨單獨(dú)析出，生產(chǎn)中母液 Ⅰ 首先需要經(jīng)過吸氨器吸氨，成為氨母液 Ⅱ ，以破壞 HCO3，降低其濃度，然后送往冷析結(jié)晶器中降溫，使部分氯化銨析出， 這個(gè)過程 稱為 “ 冷析 ” ，冷析后母液稱為 “ 半母液 Ⅱ ” 。 我國的聯(lián)合制堿法主要通過兩次吸氨一次碳化，一次加鹽的方法，其 中原鹽在洗鹽機(jī)中用飽和鹽水洗滌，以除去其中影響之后反應(yīng)的鈣鎂等雜質(zhì)，然后再經(jīng)過粉碎機(jī)的粉碎，慮鹽機(jī)的分離，制成符合規(guī)定純度和粒度的 “洗鹽 ”，然后再將 “洗鹽 ”送往鹽析結(jié)晶器等待下一步反應(yīng)。氨化后再采用降溫和鹽析的方法就可以使 NH4Cl 單獨(dú)析出。過程中分離出 NaHCO3的母液稱為母液 Ⅰ ，其中主要含 NH4Cl、 NH4HCO3和未利用的 NaCl。本設(shè)計(jì)采用聯(lián)合制堿法的生產(chǎn)方案 ，對聯(lián)合制堿法做簡要的工藝流程介紹和物料衡算 。 氨堿法的優(yōu)點(diǎn)則是原料食鹽和石灰石成本較為便宜，而且產(chǎn)品純堿的純度高，副產(chǎn)品二氧化碳和氨都可以回收循環(huán)使用，并且制造步驟較為簡單，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。 聯(lián)合制堿法與氨堿法的比較 聯(lián)合制堿法最大的優(yōu)點(diǎn)是使食鹽的利用率提高到 96%以上，首先等量的食鹽比氨堿法能生產(chǎn)更多的純堿。 蘇爾維制堿法 蘇爾維制堿法主要是采用石灰石、食鹽、氨和焦炭為原料。 制堿的主要原料是氯化鈉，而四川的鹽是井鹽，提純造成成本高，并且蘇爾維制堿法的缺點(diǎn)就是食鹽利用率不高，使成本更高，所以侯德榜不用蘇爾維制堿法而另辟蹊徑。 世界純堿工業(yè)經(jīng)歷兩個(gè)世紀(jì)的發(fā)展， 20 世紀(jì)末期純堿的總生產(chǎn)能力達(dá) 44Mt，其中合成法純堿約 30Mt，占 68%；天然堿法 14Mt，占 32%，純堿產(chǎn)量約 35Mt[1]。 世界純堿工業(yè)發(fā)展及現(xiàn)狀 人類使用堿的歷史已有幾千年，最早是取自草木灰和天然堿 。近代制堿工業(yè)以采用路布蘭法制堿為先，四川最早以芒硝為原料制純堿。 2 純堿工業(yè)的發(fā)展史 對中國純堿工業(yè)的發(fā)展史和世界純堿工業(yè)的發(fā)展和現(xiàn)狀進(jìn)行分析。 純堿的用途 1) 用作基本化工原料 純堿用途廣泛 且 需求量大 ， 是重要的基本化工原料。碳酸鈉是一種強(qiáng)堿 弱酸 鹽，溶于水后發(fā)生水解反應(yīng) （ 碳酸鈉水解會產(chǎn)生碳酸氫鈉和氫氧化鈉），使溶液顯堿性，有一定的腐蝕性， 并且 能與酸進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽并放出二氧化碳 氣體 [1]。H 2O、 Na2CO320 安全措施 18 廠房的立面布置 15 結(jié)晶器特點(diǎn) 14 碳化塔內(nèi)徑的計(jì)算 13 7 物料衡算 4 工藝流程 4 生產(chǎn)原理和工藝簡述 1 純堿工業(yè)的發(fā)展史 I XX大學(xué) （ X 屆） 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料 題目名稱 ： 年產(chǎn) 15 萬噸純堿生產(chǎn)車間工藝設(shè)計(jì) 學(xué) 院 （ 部 ） ： 專業(yè) ： 學(xué)生姓名 ： 班級 ： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師姓名 ： 職稱： II 目 錄 1 純堿的性質(zhì)和用途 2 中國純堿工業(yè)發(fā)展史 2 世界純堿工業(yè)發(fā)展及現(xiàn)狀 2 侯氏制堿法 5 生產(chǎn)工藝流程 5 工藝流程示意圖 9 循環(huán)過程中的工藝指標(biāo) 11 聯(lián)合法的運(yùn)作要點(diǎn) 12 副產(chǎn)品氨水 15 18 人員配備 18 廠房的平面布置 20 安全隱患 22 工資及各物料的價(jià)格 22 投資估算 碳酸鈉與水生成 Na2CO3 1) 溶解性 碳酸鈉易溶于水 和 甘油，微溶于 無水乙醇，不溶于丙醇。吸濕性很強(qiáng)，很容易結(jié)成硬塊，在高溫下也不分解 。因此純堿被稱為基本工業(yè)原料，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位， 它的產(chǎn)量和用量 通常 標(biāo)志著一個(gè)國家的工業(yè)水平 [1]。河套平原建郡時(shí)，已是天然堿產(chǎn)地。 1926 年美國博覽會上，永利的紅三角牌純堿獲金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)?，打入國際市場。 1939 年侯德榜開展改進(jìn)氨堿法的實(shí)驗(yàn)研究，把索爾維制堿工業(yè) 和合成氨工業(yè)聯(lián)合起來， 這種即 產(chǎn)純堿、又產(chǎn)氯化氨的新工藝取得成功，被稱為 “ 侯氏制堿法 ” ，現(xiàn)稱 “ 聯(lián)合制堿法 ” [1]。此外，污染環(huán)境 而且難以處理 的廢物氯化鈣成為有用的 產(chǎn)品 氯化銨， 變廢為寶， 還能減少設(shè)備， 因此其優(yōu)越性大大 超過了蘇爾維制堿法，從而開創(chuàng)了世界制堿工業(yè)的新紀(jì)元。直到他進(jìn)行了 500 多次試驗(yàn)后終于成功了使設(shè)想成為了現(xiàn)實(shí) [1]。 碳酸氫鈉的煅燒過程中煅燒的目的是為了分解碳酸氫鈉，以獲得純堿 Na2CO3， 同時(shí)回收近一半的 CO2氣體（其含量約為 90%），供碳酸化使用；氨的回收是指碳酸化后分離出來的母液中含有 NH4Cl、 NH4OH、 (NH4)2CO3和 NH4HCO3等，需要將氨回收循環(huán)使用。從而不再生成即沒有多大用處，又難于處理的氯化鈣，減少了對環(huán)境的污染，并且大大降低了純堿和氮肥的成本，充分體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性。 4 純堿工藝的生產(chǎn)原理和工藝概述 純堿的生產(chǎn)方法主要有兩種：聯(lián)合制堿法和氨堿法。 NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl 該過程中的碳酸化和 吸氨的原理與氨堿法基本相同，可用相圖分析法進(jìn)行討論，下章節(jié)有分析。如果將母液 Ⅰ 氨化，會發(fā)生如下反應(yīng)： NH3+HCO3=NH4++CO32 NH3+HCO3=NH2CO3+H2O 這樣溶液中的 HCO3濃度會降低， NaHCO3溶液便不再是飽和 的了。 5 生產(chǎn)工藝流程 生產(chǎn)工藝流程 聯(lián)合制堿法有多種流程，由加入原料的次數(shù)不同可分為兩次吸氨與一次吸氨，兩次碳化與一次碳化等不同工序。煅燒分解出的爐氣，經(jīng)爐氣冷凝器與爐氣洗滌器，回收 其中的氨氣與堿粉，并使水蒸氣冷凝降低爐氣溫度，再使?fàn)t氣進(jìn)入二氧化碳壓縮機(jī)壓縮，重新送回碳化塔供制堿使用