【正文】 (12) 第 Ⅰ 過(guò)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(guò)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(lái)試算這五個(gè)系數(shù)。過(guò) I 點(diǎn)作 BD 對(duì)角線的平行線交 BC 邊于 N，BN 線段的長(zhǎng)度即代表 (x2y2)值，在 NH4Cl 結(jié)晶區(qū)各點(diǎn)所作的 (x2y2)的長(zhǎng)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)。下標(biāo) 2 分別代表母液 I 和母液 Ⅱ ；系數(shù) a， b， c， d， e， r 均為 mol 量。而循環(huán)產(chǎn)量主要決定于母液 Ⅰ 和母液 Ⅱ 的組成 [1]。綜上所述，聯(lián)合制堿法的原則流程應(yīng)該如下： 圖 聯(lián)合制堿法原則流程圖 在第一、第二兩個(gè)過(guò)程中，都添加 NH CO2和 NaCl，只不過(guò)加入量有多有少，各步的溫度也有所不同而已。 在含有 NH3 的溶液碳酸化時(shí)，相當(dāng)于加人 NH4HCO3。母液Ⅱ 吸氨時(shí)，在相圖上停留在 I 點(diǎn)不動(dòng)，溶液稱(chēng)為氨母液 Ⅰ 。 溫度 ℃ NH4Cl的單獨(dú)溶解度 NaCl的單獨(dú)溶解度 在兩種鹽的共飽和溶液中 NH4Cl的溶解度 NaCl的溶解度 0 16 30 45 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 圖 聯(lián)合制堿法的相圖 當(dāng)氨母液 Ⅰ 進(jìn)行碳酸化時(shí)，相當(dāng)于往體系中加人 NH4HCO3，故體系點(diǎn)就沿著 ID 連線移到 E，它處于 10℃ 的 NH4Cl 結(jié)晶區(qū)內(nèi)，析出 NH4Cl 固體，液相移動(dòng)到 F。 圖 不同溫度和 NH3量下， P1及 P2點(diǎn)變化軌跡 暫設(shè)碳酸化的最終溫度為 35℃ ，其母液 Ⅰ 在圖 中為 I．它處于 35℃ 的 NaHCO3結(jié)晶區(qū)內(nèi)。 氯化銨和和氯化鈉在水中溶解度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 所示。粉碎后的鹽漿經(jīng)鹽漿桶送往分級(jí)器，顆粒較大的鹽粒自動(dòng)下沉，由底部排出去經(jīng)過(guò)重新研磨，細(xì)粒鹽則隨鹽漿經(jīng)沉降后用離心濾鹽機(jī)分出鹽水，經(jīng)過(guò)這三步處理后就制得了符合需要的洗鹽，洗鹽就可以送去鹽析。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 食鹽用于析銨前首先要經(jīng)過(guò)精制。中下段是懸浮段，所以能保持晶體懸浮在母液中并不斷成 長(zhǎng)；為了使晶體能有足夠時(shí)間長(zhǎng)大，懸浮段一般應(yīng)高 3m左右 [2]。 能起分級(jí)作用。 結(jié)晶器是析銨過(guò)程中的主要設(shè)備，分為冷析結(jié)晶器和鹽析結(jié)晶器，構(gòu)造有差別，但原理相似。濾液送回鹽析結(jié)晶器，鹽析結(jié)晶器母液 Ⅱ 送入母液換熱器與氨母液 Ⅰ 進(jìn)行換熱，經(jīng)吸氨器制成氨母液 Ⅱ ，再經(jīng)澄清桶除去氨母液 Ⅱ 中的泥后，送去碳化塔制堿。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?jí)嚎s機(jī)壓縮，重新送回碳化塔供制堿使用。 生產(chǎn)工藝流程 生產(chǎn)工藝流程 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 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。如果將母液 Ⅰ 氨化，會(huì)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(huì)降低， NaHCO3 溶液便不再是飽和的了。 NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl 該過(guò)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。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2 章 工藝流程 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。從而不再生成即沒(méi)有多大用處，又難于處理的氯化鈣，減少了對(duì)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。 碳酸氫鈉的煅燒過(guò)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(lái)的母液中含有 NH4Cl、 NH4OH、 (NH4)2CO3 和 NH4HCO3 等，需要將氨回收循環(huán)使用。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]。 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(guò)了蘇爾維制堿法，從而開(kāi)創(chuàng)了世界制堿工業(yè)的新紀(jì)元。 1939 年侯德榜開(kāi)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(lái)，這種即產(chǎn)純堿、又產(chǎn)氯化氨的新工藝取得成功，被稱(chēng)為 “侯氏制堿法 ”，現(xiàn)稱(chēng) “聯(lián)合制堿法 ”[1]。 1926 年美國(guó)博覽會(huì)上，永利的紅三角牌純堿獲金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)?，打入國(guó)際市場(chǎng)。河套平原建郡時(shí)，已是天然堿產(chǎn)地。因此純堿被稱(chēng)為基本工業(yè)原料，在國(guó)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(guó)家的工業(yè)水平 [1]。吸濕性很強(qiáng)，很容易結(jié)成硬塊，在高溫下也不分解 。 1) 溶解性 碳酸鈉易溶于水和甘油，微溶于無(wú)水乙醇，不溶于丙醇。 碳酸鈉與水生成 Na2CO3s process。一二過(guò)程在生產(chǎn)中能循環(huán)交替，所以在原料使用率和環(huán)境保護(hù)方面得到了保證，循環(huán)生產(chǎn)過(guò)程也為工業(yè)生產(chǎn)提出了一個(gè)新概念。 作者簽名： 日 期： 年 月 日 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1摘 要 作為基本的化工和工業(yè)原料，純堿很早就廣泛應(yīng)用于工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。 （ 2020 屆） 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料 題目名稱(chēng) ： 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸純堿生產(chǎn)車(chē)間工藝設(shè)計(jì) 學(xué)院（部） ： 包裝與材料工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè) ： 應(yīng)用化學(xué) 學(xué)生姓名 ： 班級(jí) ： 應(yīng)化 101 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師姓名 ： 職稱(chēng)： 高級(jí)工程師 最終評(píng)定成績(jī) ： 湖南工業(yè)大學(xué)教務(wù)處 2020 屆 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料 第一部分 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 2020 屆） 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目名稱(chēng) ： 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸純堿生產(chǎn)車(chē)間工藝 設(shè)計(jì) 學(xué)院（部） ： 包裝與材料工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè) ： 應(yīng)用化學(xué) 學(xué)生姓名 ： 王燁興 班級(jí) ： 應(yīng)化 101 學(xué)號(hào)： 10404600124 指導(dǎo)教師姓名 ： 陶炳 職稱(chēng)： 高級(jí)工程師 2020 年 5 月 湖南工業(yè)大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠(chéng)信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），題目《年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸純堿生產(chǎn)車(chē)間工藝設(shè)計(jì)》是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果。本人完全意識(shí)到本聲明應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。二過(guò)程是用冷析和加 NaCl 鹽析的方法將 NH4Cl 分離出來(lái)。 關(guān)鍵詞： 聯(lián)合制堿法 ； 純堿 ； 氯化銨 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2ABSTRACT As the basic chemical and industrial raw materials, each field of soda ash had widely used in industrial production. This paper describes the process of synthesis, pared with ammonia soda process, bined alkali in the utilization rate of raw materials, product value, the utilization rate of the equipment, environmental protection has made good progress. Two times the ammonia absorbing the bined alkali method introduced in this paper, a carbonization, a salt method, the process is divided into two processes: a process for soda process, namely the ammonium salt carbonate formation of NaHCO3 precipitation. The two process is the method for analysis of cold and salting out separate NH4Cl from NaCl. One or two cycles in the production process, so is guaranteed in the rate and the environmental protection use of raw materials, recycling production process also proposed a new concept for industrial production. In the new era is particularly important energy consciousness and awareness of the environment, the cycle of production to save energy undoubtedly will be widely recognized and promotion. This design manual includes: bined alkali process demonstration, process calculation, main equipment selection and calculation, non technology part, technical and economic index analysis etc. Keywords: hou39。 純堿的性質(zhì) 碳酸鈉的性狀為白色粉末或者顆粒，無(wú)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(wèn)題， 1924 年開(kāi)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(zhuān)利，被稱(chēng)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(guò)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(lái)，簡(jiǎn)稱(chēng) “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，