【正文】 NH4+ 1x1 Na+ (γa)NaCl 1x2 Na+ e y1 HCO3 + (γb)NH3 → y2 HCO3 +γNH4Cl (2) 1y1 Cl (γc)CO2 1y2 Cl p1 NH3 (γd)H2O p2 NH3 m1 H2O m2 H2O 對(duì)式 (1)作 Na+衡算 ： (1x2)+a=e(1x1)+? (3) 對(duì)式 (2)作 Cl衡算 ： (1y2)+a=e(1y1) (4) (3)、 (4)兩式相減 得 ： ?=e(x1y1)(x2y2) (5) 式 (5)中的 γ 為每一循環(huán)中 ， 1 摩爾干鹽的母液 Ⅱ 所產(chǎn)生 NaHCO3和 NH4Clmol 量。如果省去第 Ⅱ過(guò)程的碳酸化就成了一次碳酸化流程。 常用析銨溫度為 10℃ ， α值控制在 ~ 范圍。水 有三個(gè)出處：一是化學(xué)反應(yīng)用去的水 ； 二是重堿濾 渣 帶走的水 ； 三是 NH4Cl 成品帶走的水?，F(xiàn)在工廠中常添加聚炳烯酸作助沉劑以提高二者的澄清效率。 17 1排渣口； 2入孔； 3懸浮段； 4連接段； 5—清液 段； 6溢流段 7軸流泵； 8結(jié)晶器頂蓋； 9結(jié)晶器筒體； 10取出口； 11中心循環(huán)管； 12錐底； 13放出口； 圖 內(nèi)循環(huán)鹽析結(jié)晶器 18 人員配備 為了維持日常生產(chǎn)，安排好化工廠的人員配置，是非常重要的。要充分利用空間。 (3) 管道及管架盡量沿墻鋪設(shè)，管道與墻之間、管道與管道之間要留有便于檢修的距離，一般平行管道之間的距離不小于 50~80mm，管道最突出部分距墻不小于 100mm。 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的任務(wù)便是：結(jié)合當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐木唧w條件， 通過(guò)對(duì)不同技術(shù)方案、技術(shù)措施的經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)行計(jì)算、分析、比較、評(píng)價(jià)，探索解決經(jīng)濟(jì)目的和技術(shù)手段之間的矛盾的方法，尋求技術(shù)與經(jīng)濟(jì)之間的最佳關(guān)系，力求使設(shè)計(jì)方案技術(shù)上的先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)上的合理性有機(jī)地統(tǒng)一。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)既是對(duì)設(shè)計(jì)水平的考察，也是對(duì)學(xué)生大學(xué)四年綜合知識(shí)水平的考量。 20 (6) 在蒸汽主管道上要設(shè)置帶疏水器的放水口，為了安全，不要把高壓蒸汽引入低壓蒸汽系統(tǒng)。柱子布置時(shí)要便于設(shè)備排列和員工操作，同時(shí)又有利于交通運(yùn)輸，所以，單層廠房一般為單跨，即跨度等于廠房寬度， 廠房?jī)?nèi)沒(méi)有柱子。 結(jié)晶器尺寸設(shè)計(jì) 現(xiàn)年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸氯化銨，結(jié)晶器的尺寸如下： 每年工作日按 330 天計(jì)算，則每天產(chǎn) ，每小時(shí) 。還會(huì)使沉降后的氨母液 Ⅱ 的濁度增加，在碳酸化時(shí)，使重堿粒度 變細(xì)，直接影響到過(guò)濾后重堿的水含量和水不溶物含量，須增加原料和能量的消耗。 聯(lián)合法的運(yùn)作要點(diǎn) 循環(huán)系統(tǒng)的水平衡 聯(lián)合法是 封閉循環(huán)的，系統(tǒng)內(nèi)的各種母液的體積必須保持恒定，不能膨脹，要做到這一點(diǎn)，進(jìn)入系統(tǒng)的水量不能大于系統(tǒng)中取水的水量。 α 值： α 值是指氨母液 Ⅰ 中游離氨對(duì) CO2的物質(zhì)的量之比（或游離氨對(duì) HCO3的物質(zhì)的量濃度比）。如果它們都是正值，且又小于 γ， 那么所選的母液 Ⅰ 和母液 Ⅱ 就可以構(gòu)成良好的循環(huán)。式中的符號(hào)同表 。 當(dāng)母液 F 及加入 NaCl（其組成點(diǎn)為 B），使體系點(diǎn)達(dá)到 G 時(shí)，又會(huì)析出 NH4Cl 固體。原鹽經(jīng) 過(guò) 振動(dòng)篩 后能夠 分離出原鹽夾帶的石塊和草屑等雜物， 這是第一步處理，然后 通過(guò)給料器進(jìn)入螺旋推進(jìn)式的洗鹽機(jī)， 通過(guò) 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 。 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。 二過(guò)程是用加 NaCl 鹽析和冷析的方法從母液 Ⅰ 中將 NH4Cl 分離出來(lái)。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(guò)飽和后即結(jié)晶析出，從而與溶液分離。 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。7H2O 和 Na2CO321 19 廠房的建筑結(jié)構(gòu) 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 6 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。 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。將氨廠的廢氣二氧化碳，轉(zhuǎn)變?yōu)閴A廠的主要原料來(lái)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(wú)用成分 氯離子（ Cl）來(lái)代替價(jià)格較高的硫酸固定氨廠里的氨，制取氮肥氯化銨。 工藝流程 生產(chǎn)工藝流程是生產(chǎn)過(guò)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(guò)程的簡(jiǎn)要介紹。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]。為便于說(shuō)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]。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。 γ的數(shù)值的大小就 代表循環(huán)產(chǎn)量的大小。作式 (2)的 CO2衡算， 并令 (γc)=0,即得 ： y2=ey1 (10) 或由式 (1)作 CO2的衡算，并令 γ=c,得： x2=ex1 (11) 第 Ⅰ 過(guò)程的吸氨是中和 HCO3， 以免 NaHCO3與 NH4Cl 同時(shí)析出，就是省略不得的。 β值： β值是氨母液 Ⅱ 中游離氨與 NaCl 的物質(zhì)的量之比（或物質(zhì)的量濃度比）。對(duì)這三項(xiàng)水量分別計(jì)算如下： (1) 每合成 1 噸純堿（同時(shí)也聯(lián)產(chǎn) 1 噸氯化銨）所需要的水量可按反應(yīng)式計(jì)算 ： 碳酸化： NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3?+NH4Cl； 煅燒： 2NaHCO3=NaCO3+H2O?+CO2? 后一反應(yīng)產(chǎn)生的 H2O 經(jīng)過(guò)煅燒氣送入爐氣冷凝塔形成含 NH Na2CO (NH4)2CO3的凝縮液而離開(kāi)循環(huán)系統(tǒng)，所以循環(huán)系統(tǒng)中消耗的水為碳酸化過(guò)程中所示，消耗的水量 ： 10002(kg) 式中 106， 分別為 Na2CO3和 H2O 的相對(duì)分子質(zhì)量。 14 碳化塔的選型與計(jì)算 外冷式碳化塔的特點(diǎn) 外冷式碳化塔與傳統(tǒng)的索爾維塔有很大 區(qū) 別， 外冷式碳化塔 主要有以下特 點(diǎn)：采用外部自然循環(huán)冷卻結(jié)構(gòu)；采用較低的中部作業(yè)溫度；采用特殊的高效塔板；采用異徑塔結(jié)構(gòu)外冷塔；采用自然循環(huán)方案；采用氣體動(dòng)力活化塔底部結(jié)晶的環(huán)形進(jìn)氣結(jié)構(gòu)解決了塔底堆堿的影響 [1]。本著合理人性化的管理理念，在生產(chǎn)中強(qiáng)調(diào)人的重要性，同時(shí)也盡可能的降低人的勞動(dòng)強(qiáng)度，但為了在經(jīng)濟(jì)上和生產(chǎn)上取得平衡，進(jìn)行了如下人員配置：采用四班三到制，每班分為中控崗位、現(xiàn)場(chǎng)巡檢崗位、質(zhì)量控制崗位、調(diào)度崗位。同時(shí)還要考慮好儀表、管道、閥門(mén)的安裝要求，以及對(duì)設(shè)備安裝和檢修的要求。 3) 安全因素 (1) 不銹鋼管 與普通鋼管不直接接觸，以防電化學(xué)腐蝕。 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析是借助于一系列技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行的，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是表明企業(yè)對(duì)設(shè)備、原材料、勞動(dòng)力、資金、時(shí)間等的利用狀況及經(jīng)濟(jì)效果大小的指標(biāo)。 環(huán)保及三廢處理 由于聯(lián)合制堿法采用循環(huán)過(guò)程，過(guò)程中產(chǎn)生的廢物能大部分有效的再利用，因此廢物的處理上能做到有 效、達(dá)標(biāo)、環(huán)保。 (5) 管道布置時(shí)還要考慮開(kāi)、停車(chē)和事故處理的需要。 3) 廠房的寬度 為了充分利用自然光，有利于通風(fēng)，并考慮到建筑的經(jīng)濟(jì)性，一般單層廠房寬度這超過(guò) 30m，多層不超過(guò) 24m，且寬度一般都應(yīng)采用 3m的倍數(shù)，如 9m、 12m、 15m、 18m 19 和 24m。 結(jié)晶器特點(diǎn) 結(jié)晶器是制銨過(guò)程的主要設(shè)備，它必須滿足如下要求：應(yīng)有足夠的容積與高度；要有分級(jí)作用；晶漿取出口的位置要合適；結(jié)晶器內(nèi)壁應(yīng)該力求平整、光滑、缺少死角 [2]。鹽中鈣鎂含量的增加會(huì)使氨母液 Ⅱ 泥量增加，排放時(shí)不僅處理麻煩，而且使氨及鹽的損失增加。但為了避免過(guò)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 ~。 循環(huán)過(guò)程中的工藝指標(biāo) 母液在循環(huán)過(guò)程中要控制 3 個(gè)濃度作為工藝指標(biāo)： α 值、 β 值和 γ 值。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)。 物料衡算