氨堿法生產(chǎn)純堿的工藝過程

1、（一）氨鹽水制備的化學反應 NH3(g)+H2ONH4OH(aq) H=-35.2kJ/mol 2NH3(g)+CO2(g)+H2O (NH4)2CO3(aq) H=-95.2kJ/mol 副反應主要是氣體與殘余鈣鎂離子反應生成碳酸鹽和復鹽沉淀的反應。 （二）鹽和氨在同一水溶液體系中的相互影響 兩者相互影響，即氨溶解在水中的濃度越大，則鹽的溶解度越小。氨是一種在水中溶解度很大的物質，但在有NaCl存在的鹽水中，其溶解度有所降低，表現(xiàn)在氨鹽水表面的平衡分壓較純水上方氨的平衡分壓大。（三）氨鹽水制備過程中的熱效應 吸氨過程中放出大量的熱量，反應放熱較多，這些熱量如果不及時移除系統(tǒng)，將導致溶液溫度升

2、高而影響NH3的吸收，嚴重時會使吸氨的過程停止。 因此，吸氨過程中的工藝和設備主要是以冷卻方式和效果為出發(fā)點。其冷卻效果越好，則氨的吸收越完全，設備的利用率也越高。（四）氨鹽水制備的工藝條件優(yōu)化 吸氨不足，導致NaCl分解不完全，造成NaCl損失吸氨太多，多余的NH4HCO3隨NaHCO3一同形成結晶而降低氨的利用率理論上NH3/NaCl之比應為1:1（摩爾比）生產(chǎn)實踐中NH3/NaCl的比為1.081.12，即氨過量，補償碳化過程的氨損失 低溫有利鹽水吸收NH3，也有利于降低氨氣夾帶的水蒸氣含量，降低對鹽水的稀釋程度。但溫度也不宜太低，否則會生成（NH4）2CO3 H2O、NH4HCO3等結

3、晶堵塞管道和設備。實際生產(chǎn)中進吸收塔的氣溫一般控制在5560 為了防止和減少吸氨系統(tǒng)的泄露，加速蒸氨塔中CO2和NH3的蒸出，提高蒸NH3效率和塔的生產(chǎn)能力，減少蒸汽用量，吸氨操作是在微負壓條件下進行，其壓力大小以不妨礙鹽水下流為限。（一）氨鹽水碳酸化的基本原理 總化學反應過程： NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3+NH4Cl 碳酸化目的在于獲得產(chǎn)率高、質量好的碳酸氫鈉結晶。同時要求結晶顆粒大而均勻，便于分離，以減少洗滌用水量，從而降低蒸氨負荷和生產(chǎn)成本。1.氨鹽水碳酸化的反應機理 復雜反應體系，分三步進行（1）氨鹽水與CO2反應生成氨基甲酸銨 2NH3+CO2=NH2COO+NH4

4、+（2）氨基甲酸銨水解 NH2COO+H2O=HCO3+NH3 （3）復分解析出碳酸氫鈉結晶 HCO3+Na+=NaHCO3（二）氨鹽水碳化的工藝條件1.碳化度式中 TNH3溶液中總氨的濃度 在適宜的氨鹽水組成條件下，R值越大，則NH3轉變成NH4HCO3越完全，NaCl的利用率U（Na）越高。溫度添加晶種（三）影響NaHCO3結晶的因素在碳化塔內進行的碳化反應是放熱反應，使進塔液溫度有30沿塔下降的過程逐步升高至6065。一般液體在塔內的停留時間為1.52h，出塔溫度約為2028。碳化過程的溫度控制：塔內的溫度分布應為上、中、下依次為低、高、低為宜。過程中溶液達到飽和甚至稍微過飽和時，并無結

5、晶析出，但在此時若加入少量固體雜質，就可以使溶質以固體雜質為核心，長大而析出晶體。應用此方法需注意以下兩點：1.加晶種的部位和時間；2.加入晶種的量要適當。（一）碳酸化工藝流程的組織 大規(guī)模生產(chǎn)系統(tǒng)中，常采用“塔組”進行多塔生產(chǎn)與操作。每組中有一塔作為清洗塔，并將預碳化液分配給幾個制堿塔碳化制堿。塔的編組有多種形式：二塔組合，三塔組合，四塔組合，最多的有八塔組合。塔組合數(shù)的多少和方法原則上應注意：清洗他能清垢干凈，換塔次數(shù)少，碳化制堿時間長。（二）碳化塔的操作控制條件1.碳化塔的結構如右圖所示2.碳化塔的操作控制要點（1）碳化塔液面高度應控制在距塔頂0.81.5m處。液面過高，尾氣帶液嚴重并導

6、致出氣管堵塞;液面過低，則尾氣帶出的NH3和CO2量增大，降低了塔的生產(chǎn)能力。（2）氨鹽水進塔溫度約為3050，塔中部溫度升到60左右，中部不冷卻，但下部要冷卻，控制塔底溫度在30一下，保證結晶析出。（3）碳化塔進氣量與出堿速度要匹配，否則如果出堿過快而進氣量不足時，反應區(qū)下移，導致結晶細小，產(chǎn)量下降。反之，則反應區(qū)上移，塔頂NH3及CO2的損失增大。（4）碳化塔低出堿溫度要適當。（5）倒塔和運行時間要適宜。真空分離優(yōu)點：能連續(xù)操作，生產(chǎn)能力大，適合連續(xù)大規(guī)模自動化生產(chǎn)缺點：濾出的重堿含水量較高離心分離優(yōu)點：流程簡單，動力消耗低，濾出的固體重堿含水量少缺點：對重堿的粒度要求高，生產(chǎn)能力低，氨耗

7、高，國內廠家較少采用轉鼓式真空過濾機 重堿是一種不穩(wěn)定的化合物，在常溫常壓下即能自行分解，隨著溫度的升高而分解速度加快，化學反應為： 2NaHCO3（s） Na2CO3（s）+CO2(g)+H2O(g) H=128.5kJ/mol部分雜質會發(fā)生如下反應: (NH4)2CO3(s) 2NH3(g)+CO2(g)+H2O(g) NH4HCO3(s) NH3(g)+CO2(g)+H2O(g) NH4Cl+NaHCO3 NH3+CO2+NaCl(s)+H2O(g) 重堿煅燒爐出來的尾氣稱為爐氣，其中CO2的濃度可達到90%以上。重堿經(jīng)煅燒以后所得的純堿量與原重堿的比值稱為燒成率。 內熱式蒸汽煅燒爐結構

8、內熱式蒸汽煅燒爐操作條件（1）溫度 爐內溫度一般應控制在160190，不得低于150（2）蒸汽 一般蒸汽壓力應大于25kg/ c（2.5MPa）為宜（3）反堿量 將一部分熱成品堿返回與重堿混合，使其水分將至6%8%為宜（4）存灰量 在穩(wěn)定運行時，爐內所具有的物料量即為存灰量。存灰量的多少，標志著物料在爐內的停留時間的長短。（一）氨回收的基本原理 加熱段反應：NH4OHNH3+H2ONH4HCO3 NH3+CO2+H2O（NH4）2CO3(s) 2NH3+CO2+H2O 溶解于母液中的NaHCO3和Na2CO3發(fā)生如下反應：NaHCO3+NH4Cl NH3+CO2+H2O+NaClNa2CO3+2NH4Cl 2NH3+CO2+H2O+2NaCl灰乳蒸餾段發(fā)生下列反應：2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3+H2O+CaCl2Ca(OH)2+CO2 CaCO3+H2O（二）氨回收的工藝條件的優(yōu)化溫度壓力廢液中的氨含量灰乳的用量塔底維持在110170塔頂在8085塔下部壓力與所用蒸汽壓