【正文】 純堿工業(yè)的發(fā)展史 對(duì)中國(guó)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。 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 。 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。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。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(huì)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]。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。H 2O、 Na2CO3 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]。22 建設(shè)期資金投入 22 各主要物料的實(shí)際消耗量 21 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義 20 安全措施 19 管道布置設(shè)計(jì) 18 廠房的立面布置 15 結(jié)晶器尺寸設(shè)計(jì) 15 結(jié)晶器特點(diǎn) 15 內(nèi)循環(huán)鹽析結(jié)晶器 15 III 結(jié)晶器的選型 14 碳化塔內(nèi)徑的計(jì)算 14 碳化塔的選型與計(jì)算 13 7 物料衡算 7 制堿原則性流程 4 生產(chǎn)工藝流程 4 工藝流程 4 生產(chǎn)原理和工藝簡(jiǎn)述 4 純堿工藝的生產(chǎn)原理和工藝概述 3 3 聯(lián)合制堿法與氨堿法的比較 2 蘇爾維制堿法 1 純堿工業(yè)的發(fā)展史 1 純堿的性質(zhì) 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(wàn)噸純堿生產(chǎn)車(chē)間工藝設(shè)計(jì) 學(xué) 院 （ 部 ） ： 專業(yè) ： 學(xué)生姓名 ： 班級(jí) ： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師姓名 ： 職稱： II 目 錄 1 純堿的性質(zhì)和用途 1 純堿的用途 2 中國(guó)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 純堿的生產(chǎn)方法 2 侯氏制堿法 5 生產(chǎn)工藝流程 5 工藝流程示意圖 6 7 聯(lián)堿法析氨的相圖及過(guò)程分析 9 循環(huán)過(guò)程中的工藝指標(biāo) 11 聯(lián)合法的運(yùn)作要點(diǎn) 12 循環(huán)系統(tǒng)的水平衡 12 副產(chǎn)品氨水 13 鈣鎂雜質(zhì)對(duì)聯(lián)堿法生產(chǎn)的影響 14 外冷式碳化塔的特點(diǎn) 15 18 人員配備 18 車(chē)間布置 18 廠房的平面布置 19 廠房的建筑結(jié)構(gòu) 19 安全生 產(chǎn) 20 安全隱患 20 環(huán)保及三廢處理 21 22 主要 工藝參數(shù) 22 產(chǎn)品組成 22 工資及各物料的價(jià)格 22 投資估算 23 1 純堿的性質(zhì)和用途 純堿即碳酸鈉（ Na2CO3），也稱蘇打或堿灰。 碳酸鈉與水生成 Na2CO37H2O 和 Na2CO3 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。 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 。吸濕性很強(qiáng)，很容易結(jié)成硬塊，在高溫下也不分解 。 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(wú)機(jī)鹽等化工產(chǎn)品，例如：以堿 的 酸化法可以用來(lái)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(lái) 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]。因此純堿被稱為基本工業(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]。 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。河套平原建郡時(shí)，已是天然堿產(chǎn)地。 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。 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?guó)際市場(chǎng)。 大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)開(kāi)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。 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，被稱為 “ 侯氏制堿法 ” ，現(xiàn)稱 “ 聯(lián)合制堿法 ” [1]。 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 。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。 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(guò)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(méi)有利用上，那么怎樣才能利用上氯化鈣 ，這個(gè)問(wèn)題困擾著侯德榜。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]。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。 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。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。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。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(méi)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(wèn)題。 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。 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。 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。 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)。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。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(lái)制取重堿，如此一、二過(guò)程可交替循環(huán)進(jìn)行，這就是聯(lián)合制堿法的過(guò)程分析。 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。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]。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。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(guò)程中所需要的鈉離子。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。 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。 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。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。 能起分級(jí)作用 。s1；懸浮段的流速為 ~ m中下段是懸浮段， 所以能 保持晶體懸浮在母