【正文】 NH4OH 與 H2CO3 作用生成（ NH4） 2CO3 的反應熱 2NH4OH（ l）＋ H2CO3（ l） =（ NH4） 2CO3＋ 2H2O（ l）＋ kJ/kmol Q（ NH4） 2CO3=（ 17664/2） =170449kcal= (3) （ NH4） 2CO3 與 H2CO3 作用生成 NH4HCO3 的熱量 （ NH4） 2CO3(l)+ H2CO3(l)=2 NH4HCO3(l)+ kJ/kmol Q NH4HCO3=（ 3968/2） =50022kcal= (4) 與 NaCl 作用生成 NaHCO3 的熱量 NaCl+ NH4HCO3= NaHCO3+NH4Cl+ kJ/kmol Q NaHCO3=3690=72472kcal= Q=121552+170449+50022+72472=414495kcal= kJ Q=Q1+Q2+Q3+Q4=204518+25565+5074+414495=649650kcal=2718135 kJ （二） 輸出熱量 Q 出 （以每噸純堿為基準） 1. 出堿液帶出 熱量 Q39。1 溫度 30℃ ，當量 179。/t，密度 1127kg/m179。，比熱容 kJ/kg℃ Q39。1=112730=143726kcal= 2. 重堿帶出熱量 Q39。2 20 溫度 30℃ ，比熱容 2kJ/kg℃ ，當量 2033kg Q39。2=2022330=17077kcal= 3. 出氣 NH3 揮發(fā)帶出的熱量 Q39。3 NH4OH（ l） =NH3(g)+H2O（ l）－ kJ/kmol Q39。3=8313=22121kcal= 4. 散熱損失（以化學反應熱的 3%計算） Q39。4 Q39。4=4144953%=12435kcal= 5. 出氣帶出熱量 Q39。5 溫度 50℃ ，水蒸氣熱焓 kJ/kg， PH2O 為 尾氣 p 為 300mmHg（表壓） =1060mmHg（絕壓）水蒸氣所占 QH2O=（ ） 18=24476kcal= kJ QCO2=4450=529kcal= kJ QN2=2850=7491kcal= kJ Q39。=24476+529+7491=32496kcal= kJ Q 出 =143726+17077+22121+12435+32496=227855kcal= （三）需要冷卻水導出的熱量 Q 冷 Q 冷 =649650227855=121795kcal=1764790kJ 21 第 四 章 碳化工段的工藝條件與主要設備 工藝條件的選擇 碳化度 碳化度即表示氨鹽水吸收 CO2 程度的量，一般以 R 表示。定義為碳化液體系中全部 CO2 摩爾數與總 NH3 摩爾數之比。對于未析出結晶的碳化氨鹽水來說，取樣液分析計算即可；對于已析出結晶的碳化液來說，由于一部分二氧化碳被氨鹽水吸收成為 NaHCO3 析出，同時液相中還出現等摩爾數的結合氨，因此結合氫的濃度CNH3。可用來間接表示 NaHCO3 中的 CO2。 R 值越大，總氨轉變成 NH4HCO3 越完全， NaCl 的利用率也就越高。在實際生產中應盡量提高碳化液的碳化度以提高鈉利用率。但因受各種 條件的限制，實際生產中的碳化度一般只能達到 ～ 。 原始氨鹽水溶液的適宜組成 所謂適宜的理論氨鹽水組成，就是在一定的溫度和壓力下，反應達到平衡母液組成時，所對應的原始氨鹽水組成，亦即鈉利用率最高時的原始氨鹽水組成。在同一溫度和壓力下，由于原始氨鹽水的組成不同，最終液相組成亦不同，相應的鈉利用率也不同。 實際生產中，原始氨鹽水的組成不可能正好達到其相對應濃度。一方面因為飽和鹽水在吸氨過程中被稀釋．氯化鈉的濃度相應降低 (實際飽和鹽水吸收來自蒸氨塔的濕氨氣 )。另一方面，由于要考慮碳化塔頂尾氣帶 氨的損失以及碳化度的不足和NH4HCO3—NaHCO3 的共析作用，都會使 NH3/NaCl 升高。因此，實際生產中，一般控制氨鹽水中的 NH3/NaCl＝ ～ 。這使得氨鹽水中的 NaCl 濃度更低，NaHCO3 析出率也相應降低，從而降低了鈉的利用率。 碳化溫度 溫度不僅影響到 NaHCO3 結晶生成的數量，而且影響到 NaHCO3 結晶的質量。NaHCO3 在水中的溶解度隨溫度降低而減少，所以，低溫對生成較多的 NaHCO3 結晶有利。但 NaHCO3 容易形成過飽和溶液。由過飽和溶液中析出碳酸氫鈉結晶的情況， 服從一般結晶規(guī)律，即過飽和度愈大，結晶速率也愈快，但結晶粒度小，質量差。因而對過濾鍛燒操作不利。根據結晶動力學可知，在同樣的過飽和情況下，高 22 溫時晶粒生長速率大于晶核生成的速率。所以，在結晶初期維持較高一些的溫度(60℃ 左右 )，就不至于形成過多的細小結晶。 在氨鹽水碳酸化過程中放出大量熱，這些熱量使液體進塔后由 30℃ 升高至 60～65℃ 。由于溫度高時 NaHCO3 溶解度大，故在結晶析出后應逐漸冷卻至可能的限度，使反應逐漸趨于完全。冷卻過程中 NaHCO3 不斷析出，這樣可以得到質量高的結晶，而且產率和氯化鈉利用率都很 高。 為了保證結晶質量，必須注意冷卻速度的控制。在較高溫度時，即 60℃ 條件下應有一段停留時間，以保證有足夠的品種生成。在實際生產過程中，開始降溫的速度要慢，使過飽和度保持恒定，或不增加太快。溶液出塔前降溫速度可稍快，因為此時碳化度已較大，反應速率慢，不易形成大的過飽和度，加速冷卻不致生成細小結晶，反而可增加產率。 主要設備 碳 化塔 碳化塔是氨堿法制純堿的主要設備，其結構如圖 41 所示。它是由許多鑄鐵塔組裝而成，結構大致可分為上、下兩部分。上部為二氧化碳吸收段，每 段 之間裝合簽帽形板從略向下傾的 漏液板，兩種板的邊緣都有分散氣泡的齒以增加氣液接觸面積，促進吸收。塔的下部有 10 個左右的冷卻水箱用來冷卻碳化 塔 以析出結晶，水箱中間也裝有 簽 帽。 氨 鹽水內塔上部進口處加入 ， 其上 段作為氣液分離用。中段氣以 ～ 255kPa的壓力由冷卻段中部進入， 下 段氣以 ～ 的壓力由塔底部進入。堿液出塔底部出 R 放出，碳化尾氣自塔頂放出。 冷卻水 管 是由 若 干鐵管固定在兩端管板上構成的，管內通人冷卻水，管數 由 所需冷卻情況而定。底下各圈，在不妨礙懸浮液流過的前提下，應盡量多一些冷卻水管，自塔底逐漸向上，每圈 中管數逐減，以滿足結晶需要。 23 圖 41 碳化塔 二氧化碳壓縮機 在設計原理上與一般的氣體壓縮機雖無區(qū)別，但應有特殊的裝設，因 CO2 氣的腐蝕性，并經常混入灰塵與氨氣等原因，使其容易受腐。 二氧化碳壓縮機與碳 化塔之間，可裝有一離析器，不使堿水被氣體帶至塔內。有壓縮機進塔 的 CO2 氣體應冷卻至 30 左右。碳酸化塔的進氣管應略高于塔身的彎管。如果當壓縮機因某種原因而停止或不能送氣時，液體不流經由通氣管而倒流出來。 24 圖 42 二氧化碳壓縮機結構簡圖 25 致 謝 走的最快的總是 時間，來不及感嘆，大學生活已近尾聲，三年多的努力與付出，隨著本次論文的完成，將要劃下完美的句號。 從課題選擇到具體的寫作過程，無不凝聚著老師的心血和汗水。老師要指導很多同學的論文，加上本來就有的教學任務和科研項目，工作量之大可想而知，她還在百忙之中抽出大量的時間來指 導我們。她的循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，她 淵博的專業(yè)知識，精益求精的工作作風，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，將一直是我工作、學習中的榜樣。在我的畢業(yè)論文寫作期間，老師為我提供了種種專業(yè)知識上的指導和一些富于創(chuàng)造性的建議 ，沒有這 樣的幫助和關懷，我不會這么順利的完成畢業(yè)論文。在此向 老師表示深深的感謝和崇高的敬意。 同時，論文的順利完成，離不開其它各位老師、同學和朋友的關心和幫助。在整個的論文寫作中，各位老師、同學和朋友積極的幫助我查資料和提供有利于論文寫作的建議和意見 。 在他們的幫助下，論文得以不斷的完善，終極幫助我完整的寫完了整個論文。 最后，也是最重要的，我要 感謝我的父母，由于沒有他們，就沒有現在站在這里的我，是他們賜 于 我生命，賜 于 我大學的機會，是他們創(chuàng)就今天的我。對于你們，我布滿無窮的感激。 參考文獻 26 [1] 張文輝 . 氯堿的生產工藝 [J].氯堿與純堿 ,1992,(4):70. [2] 江善襄 .純堿的生產工藝 [M].北京：化學工業(yè)出版社 ,1999 年 . [3] 劉振河 .化工生產技術 [M]. 北京 :高等教育出版社 ,2022 年 . [4] 張允湘 .氯堿的發(fā)展前景 [M].北京：化學工業(yè)出版社 ,2022 年 . [5] 田傳連 .純堿生產的配料計算 [J]. 1997,(9):53～ 62. [6] 夏克立 .氯堿生產中的廢氣回收 [J]. 2022,(9):16～ 21. [7] 趙文蓮 .純堿的研究與開發(fā) [J].鄭州大學 ,2022(5):42～ 51.