【正文】 ? 溫度升高，飽和線溫度升高，飽和線 P1E向右移動，向右移動， P1點(diǎn)向右上移動點(diǎn)向右上移動，鈉利用率增大，但氨利用率降低。在在 生產(chǎn)條件生產(chǎn)條件下，一般為下，一般為了得到碳酸了得到碳酸氫鈉，氨鹽氫鈉，氨鹽水濃度不變水濃度不變，碳酸化后，碳酸化后降低溫度可降低溫度可減少其溶解減少其溶解度，相應(yīng)提度，相應(yīng)提高鈉利用率高鈉利用率。主要分為石灰鍛燒制。、鍛燒制純堿等系統(tǒng)。因?yàn)樵谖瞻焙吞妓峄^程中，可能生等除去。品質(zhì)量。生成的氯化銨對碳酸化過程不利。酸化有利。? 氣體從塔底經(jīng)菌帽齒縫后與溶液充氣體從塔底經(jīng)菌帽齒縫后與溶液充分接觸，在上部用水洗滌后排空。為了加速沉降過程，可加適當(dāng)助沉為了加速沉降過程，可加適當(dāng)助沉劑，使形成絮狀沉淀。 圖圖 ? (2) 吸氨吸氨? 吸氨過程的主要反應(yīng)為：吸氨過程的主要反應(yīng)為：? NH3 + H2O = NH4OH? ?H = ? 2NH3 +CO2 +H2O = (NH4)2CO3? ?H = ? 反應(yīng)放熱較多，每反應(yīng)放熱較多，每 kg氨吸收成氨鹽水可放熱氨吸收成氨鹽水可放熱4280kJ. 如不及時移走，可使系統(tǒng)溫度升高如不及時移走，可使系統(tǒng)溫度升高 95176。溫度升高，氨分溫度升高，氨分 壓壓 增加，增加， 對對 吸收吸收 過過 程是不利的。所以要用多個塔外水冷器冷卻。使塔中部溫度 為為60 176。C 。副反應(yīng)有與鈣鎂離子反應(yīng)生成沉淀的反應(yīng)。如圖增加。示。? 氨從中部引入，引入處反氨從中部引入，引入處反應(yīng)劇烈，溫升大，所以部應(yīng)劇烈，溫升大，所以部分吸氨液循環(huán)冷卻后繼續(xù)分吸氨液循環(huán)冷卻后繼續(xù)。上部各段都有溶液冷卻循環(huán)以保證塔內(nèi)溫度。? 澄清桶的目的是除去少量澄清桶的目的是除去少量鈣鎂鹽沉淀，達(dá)到雜質(zhì)含鈣鎂鹽沉淀，達(dá)到雜質(zhì)含量少于量少于 。? 操作壓力略低于大氣壓，操作壓力略低于大氣壓，減少氨損失和循環(huán)氨引入減少氨損失和循環(huán)氨引入。主要反應(yīng)如下：生成碳酸氫鈉。濃度大很多，所以主要生成氨基甲酸銨。? 析出碳酸析出碳酸 氫鈉氫鈉? Na+ + HCO3－－ = NaHCO3 (s)? 反應(yīng)到一定時間后，氨基甲酸銨的水解是控制步反應(yīng)到一定時間后，氨基甲酸銨的水解是控制步驟，所以塔中要保持足夠的溶液量使反應(yīng)時間充驟，所以塔中要保持足夠的溶液量使反應(yīng)時間充分。 碳酸化度碳酸化度 R的定義的定義 當(dāng)碳酸氫鈉全部結(jié)晶出來時，當(dāng)碳酸氫鈉全部結(jié)晶出來時， CCO2=0， 所以此時的所以此時的碳酸化度為碳酸化度為 200% 。通常生 產(chǎn)產(chǎn) 中保持中保持 R=180~190%. 氨氨 鹽鹽 水碳酸化反水碳酸化反 應(yīng)應(yīng) 是放是放 熱熱 反反 應(yīng)應(yīng) ，放，放 熱熱 量不大，但量不大，但是要注意冷卻才能保是要注意冷卻才能保 證證 反反 應(yīng)應(yīng) 正常正常 進(jìn)進(jìn) 行。 鈉鈉 和氨的利用率取決于前述按相和氨的利用率取決于前述按相 圖選擇圖選擇 的條件。但實(shí)際濃實(shí)際濃 度條件的度條件的 選擇選擇 及如何及如何 滿滿 足氣相分足氣相分 壓壓 的要求的要求必必 須須 有有 熱熱 力學(xué)力學(xué) 計計 算，要保算，要保 證證 一定一定 產(chǎn)產(chǎn) 量必量必 須須 有有 動動 力力學(xué)學(xué) 計計 算。游離游離 已結(jié)合已結(jié)合? 氨鹽比越大，操作條件越接近氨鹽比越大，操作條件越接近P1點(diǎn)，綜合原料利率率越高。CO2分壓高有利于碳酸化反應(yīng)分壓高有利于碳酸化反應(yīng)，溫度低一點(diǎn)有利于結(jié)晶。? 碳酸化塔的結(jié)構(gòu)如圖碳酸化塔的結(jié)構(gòu)如圖 ,流體流體流向和過程此處不細(xì)述。提出下列問題供大家思考：下列問題供大家思考：? 為什么濃度高的為什么濃度高的 CO2(鍛燒來鍛燒來 )從底部通入，而濃度低的從底部通入，而濃度低的CO2(窯氣來窯氣來 )從中部送入？從中部送入？ 圖圖 當(dāng)氨鹽比為當(dāng)氨鹽比為 1:1且原鹽水飽和時，碳酸化度與且原鹽水飽和時，碳酸化度與CO2平衡分壓的關(guān)系如圖平衡分壓的關(guān)系如圖 。 圖圖 ? 氨鹽水進(jìn)塔溫度約氨鹽水進(jìn)塔溫度約 30~50176。C左右，中部不冷卻，但下部要冷卻，控制塔底溫左右，中部不冷卻，但下部要冷卻，控制塔底溫度在度在 30176。晶析出。其原因是溫度條件中注意碳化塔中部溫度高些。同時冷卻速度不宜過快形成較大晶體以利過濾。過快可能形成結(jié)晶漿，難于過濾分離。往往生產(chǎn)中要注意清洗堵塞的結(jié)晶及雜質(zhì)沉淀。用新鮮氨鹽水和稀一塔生產(chǎn)，另一塔清洗。使結(jié)晶生成碳酸鹽溶解除去。常用真空。 請請 同學(xué)同學(xué) 們們復(fù)復(fù) 習(xí)習(xí) 化工原理學(xué)化工原理學(xué) 過過 的的 過濾過濾過過 程。? 過濾順過濾順 序依次序依次 為為 ：吸入、：吸入、吸干、洗吸干、洗 滌滌 、 擠壓擠壓 、再吸、再吸干、刮卸、吹氣等。? 煅燒反應(yīng)煅燒反應(yīng)? 2NaHCO3(s)=Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)? 平衡平衡 CO2分壓如下表分壓如下表? 溫度溫度 / 176。平衡分壓。C? 從表中已看出，從表中已看出， 100176。C左左右。 這這 是因是因 為為 溫度升高，反溫度升高，反 應(yīng)應(yīng) 速度增速度增 長長 很快。例如如 160度度 時時 完全分解完全分解 約約 需需 1小小 時時 ，而在，而在 190度度 時時 卻卻只需只需 30分分 鐘鐘 。 圖圖 分解過程中濾餅中的雜質(zhì)也要分解：分解過程中濾餅中的雜質(zhì)也要分解： NH4HCO3(s) = NH3(g ) + CO2(g) + H2O(g) NH4Cl + NaHCO3 = NH3+CO2+NaCl(s) 氯化鈉的存在影響產(chǎn)品質(zhì)量，所以過濾要進(jìn)行洗滌氯化鈉的存在影響產(chǎn)品質(zhì)量，所以過濾要進(jìn)行洗滌以除去氯化銨避免氯化鈉生成。煅燒過程得到的煅燒過程得到的 CO2濃度高，要回收用于碳酸化過濃度高，要回收用于碳酸化過程。煅燒過程還包括返堿。原因是：爐內(nèi)水分含量高時，煅燒時容易結(jié)疤。所以犧牲一些產(chǎn)品堿，將其返回爐中使?jié)駢A量不致太多，以保證分解過程順利進(jìn)回爐中使?jié)駢A量不致太多，以保證分解過程順利進(jìn)行。蒸汽煅燒爐行。蒸汽煅燒爐結(jié)構(gòu)如圖結(jié)構(gòu)如圖 .? 為為 避免入爐避免入爐 處結(jié)處結(jié) 疤，近爐疤，近爐 頭頭 加加 熱熱 管區(qū)不管區(qū)不 帶帶 翅片，翅片，蒸汽蒸汽 經(jīng)經(jīng) 爐尾空心爐尾空心 軸進(jìn)軸進(jìn) 入汽室再分配到加入汽室再分配到加 熱熱 管。? 蒸汽煅蒸汽煅 燒燒 爐返堿量、蒸汽耗量與含水量關(guān)系如爐返堿量、蒸汽耗量與含水量關(guān)系如 圖圖。因此要將母氨堿法生產(chǎn)純堿時，氨是循環(huán)利用的。此過程稱為蒸氨過程。此過程稱為蒸氨過程。? 過程的操作條件也應(yīng)用熱力學(xué)原過程的操作條件也應(yīng)用熱力學(xué)原理分析。蒸氨過程的實(shí)際分析要用用 NH3－－ H2O－－ CO2三組分相圖三組分相圖來進(jìn)行，在去除結(jié)合氨階段可用來進(jìn)行，在去除結(jié)合氨階段可用書中簡化兩組分體系來分析。此處不再詳述。? 蒸氨塔結(jié)構(gòu)如圖蒸氨塔結(jié)構(gòu)如圖 。蒸氨熱源也常用蒸汽，由于蒸氨溫度不高也常用蒸汽，由于蒸氨溫度不高，用低壓蒸汽就行。蒸氨塔底部保持保持 110117176。C。程。因加熱后液體基本無游離氨，平衡氨分壓接近零。于液體中，加熱段并不能完全將游離氨除凈。所以要注意加料地因而有部分蒸出的氨溶于母液。(6)制制 CO2和石灰乳和石灰乳? CO2是由煅燒石灰石得到的是由煅燒石灰石得到的? CaCO3(s) = CaO(s) +CO2(g)? 反應(yīng)簡單但工業(yè)過程并不容易。? 對過程的熱力學(xué)分析簡單，請同學(xué)們計算一下當(dāng)對過程的熱力學(xué)分析簡單，請同學(xué)們計算一下當(dāng)PCO2保持常壓保持常壓 ()時時 ,反應(yīng)所需溫度為多少？反應(yīng)所需溫度為多少？? 生產(chǎn)上為了保證反應(yīng)速度，溫度比計算的略高，窯生產(chǎn)上為了保證反應(yīng)速度，溫度比計算的略高，窯內(nèi)溫度范圍內(nèi)溫度范圍 940~1200176。 溫度太高，可能溫度太高，可能 結(jié)結(jié) 疤影響疤影響生生 產(chǎn)產(chǎn) 正常正常 進(jìn)進(jìn) 行，或生成行，或生成 “過燒過燒 石灰石灰 ”也不利。? 工工 業(yè)業(yè) 生生 產(chǎn)產(chǎn) 要求燃料充分燃要求燃料充分燃 燒燒 使窯氣內(nèi)使窯氣內(nèi) yCO%, yO2%。石灰乳的制備石灰乳的制備? 煅燒石灰石得到的煅燒石灰石得到的 CaO先與水反應(yīng)生先與水反應(yīng)生成氫氧化鈣成氫氧化鈣? CaO(s) + H2O = Ca(OH)2(aq)? 實(shí)際生產(chǎn)中氫氧化鈣是過飽和的，實(shí)際生產(chǎn)中氫氧化鈣是過飽和的，是溶液與未溶解固體的混合物，稱是溶液與未溶解固體的混合物，稱為石灰乳。要求石灰乳較稠為好，這樣對蒸氨過程有利。但太稠了粘度大，易堵塞管道。? 在水中溶解度很低，且隨溫度升高在水中溶解度很低，且隨溫度升高而降低，其關(guān)系如圖而降低，其關(guān)系如圖 。C溶解度? 石灰乳密度越大，固體量越石灰乳密度越大，固體量越多，所以氧化鈣含量越多。石灰乳密度越大，粘度越大石灰乳密度越大，粘度越大。石灰消燒石灰很不易消化。? 石灰消化操作由化灰機(jī)來完石灰消化操作由化灰機(jī)來完成。因可能有煅燒不完全的石灰，所以化灰機(jī)出口要將石灰，所以化灰機(jī)出口要將未消化的石灰選出返回石灰未消化的石灰選出返回石灰窯。800 1000 1200 1400 石灰石煅燒溫度石灰石煅燒溫度 /176。 這些都叫輕質(zhì)純堿，不便這些都叫輕質(zhì)純堿，不便于包裝運(yùn)輸，使用中損失也較大。所以生產(chǎn)中要再加工使其成為堆積密度為加工使其成為堆積密度為 ~。? 主要方法有主要方法有? 擠壓法：直接加壓到擠壓法：直接加壓到 40~45MPa,壓壓 成片然后再破碎成片然后再破碎