項目十四 聯(lián)合法生產(chǎn)純堿與氯化銨ppt課件

1、工程十四 結(jié)合法消費(fèi)純堿與氯化銨 針對索爾維法消費(fèi)純堿時食鹽利用率低，制堿本錢高，廢液、廢渣污染環(huán)境和難以處置等缺乏，侯德榜先生經(jīng)過上千次實驗，在1943年研討勝利了結(jié)合制堿法。這個新工藝是把氨廠和堿廠建在一同，結(jié)合消費(fèi)。由氨廠提供堿廠需求的氨和二氧化碳。母液里的氯化銨用參與食鹽的方法使它結(jié)晶出來，作為化工產(chǎn)品或化肥，食鹽溶液又可以循環(huán)運(yùn)用。 結(jié)合制堿法即侯氏制堿法又稱循環(huán)制堿法，此法的根本出發(fā)點(diǎn)是為了消除氨堿法廢液的排放，杜絕污染，將碳化過濾的母液不加石灰乳蒸餾回收氨，而是將其再吸收氨，使溶解度小的HCO3-鹽反響成溶解度大的CO32-鹽，然后冷卻并參與洗鹽或干凈鹽，使NH4Cl先冷卻析出、

2、然后再用鹽析法析出。結(jié)合制堿法的要點(diǎn)是利用同離子效應(yīng)，配合以冷卻或冷凍，降低氯化銨在母液中的溶解度，使氯化銨從母液中結(jié)晶析出，析出氯化銨結(jié)晶后的母液循環(huán)利用。濾過NH4Cl的母液再吸收氨，然后進(jìn)展碳化，這時析出重堿，經(jīng)分別、煅燒而得到純堿；過濾的母液循環(huán)運(yùn)用，故稱循環(huán)制堿，其過程表示圖見圖11-1。結(jié)合制堿法的消費(fèi)過程中不產(chǎn)生大量廢棄物，產(chǎn)品是純堿和氯化銨。圖11-1 結(jié)合制堿法消費(fèi)過程表示圖消費(fèi)過程要同合成氨廠結(jié)合，利用氨廠的NH3消費(fèi)NH4Cl，利用副產(chǎn)的CO2來制純堿，在過程中只需參與鹽，消費(fèi)可分為兩個過程見圖11-2。圖11-2 結(jié)合制堿法消費(fèi)工序圖過程：離心分別NH4Cl后的母液稱為

3、母與第過程的氨母進(jìn)展熱交換，使母升溫，再進(jìn)入吸氨器中吸氨制成氨母，經(jīng)澄去除去雜質(zhì)后，送到碳化清洗塔溶解塔內(nèi)的堿疤，并吸收少量CO2后，稱為清洗氨，然后送入碳化塔中與CO2逆流反響生成重堿，經(jīng)回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)分別得到重堿，送煅燒爐分解成純堿，爐內(nèi)排出的高濃度CO2氣體，經(jīng)冷凝塔、洗滌塔降溫暖洗滌，再經(jīng)緊縮機(jī)將CO2送入碳化塔制堿。過程：過濾重堿后的母液，稱母經(jīng)吸氨后制成氨母，用以清洗結(jié)晶器內(nèi)的結(jié)疤，然后與過程的母進(jìn)展熱交換，使氨母降溫后進(jìn)入冷析結(jié)晶器，經(jīng)過外冷器冷卻析出一部分NH4Cl，結(jié)晶器上清液稱半母，溢流到鹽析結(jié)晶器，參與洗鹽或干凈鹽，因鹽析之故，使剩余的NH4Cl從溶液中析出，經(jīng)離心機(jī)分別

4、后，送到沸騰干銨爐內(nèi)枯燥而得廢品；產(chǎn)品經(jīng)造粒后便于施肥。本方法每消費(fèi)1噸純堿產(chǎn)品同時聯(lián)產(chǎn)約1噸NH4Cl，因此原鹽的利用率可到達(dá)95%以上。義務(wù)一 結(jié)合制堿法工藝條件分析與選擇結(jié)合制堿法制堿的吸氨和碳酸化原理與氨堿法根本一樣，制銨過程要點(diǎn)是盡量使氯化銨從母液中析出。結(jié)合制堿法中，用冷析和鹽析從母液中分出氯化銨，主要利用不同溫度下氯化鈉和氯化銨的互溶度關(guān)系。氨母液是復(fù)雜的Na+、NH4+CO32-、Cl-+H2O體系。為便于闡明析銨的原理，現(xiàn)將體系簡化為Na+、NH4+Cl-+H2O進(jìn)展討論。 結(jié)合制堿法相圖分析與氯化銨的結(jié)晶技術(shù) 氯化鈉與氯化銨的互溶度關(guān)系如圖11-3所示。圖11-3A是純Na

5、Cl-NH4Cl體系，圖中的M1點(diǎn)是氨堿法中碳酸化后，經(jīng)過析堿的清液母液成分，因坐標(biāo)限制只表示出其氯化鈉和氯化銨的含量，不包括碳酸氫鹽。在A圖中，M1點(diǎn)處于0的不飽和區(qū)內(nèi)，實際上不會有結(jié)晶析出。實踐上，母液所含的碳酸氫鹽和碳酸鹽對體系有影響。圖11-2B是含碳酸銨0.12kgkg-1水的NaCl-NH4Cl的互溶關(guān)系。同一M1點(diǎn)在圖B中位于NH4Cl飽和區(qū)中。從圖11-3B中可看出，冷卻到10時，溶液的組成從M1移到R，過程中析出氯化銨。R位于氯化銨飽和線上，溶液對氯化銨飽和而并不對氯化鈉飽和。當(dāng)氯化鈉固體粉末參與R溶液時，氯化鈉溶解而氯化銨將析出，進(jìn)展到溶液成分變化至共析點(diǎn)E為止。過程中，從

6、M1點(diǎn)到R屬于冷析，從R到E那么屬于鹽析。從圖中讀出，從M1點(diǎn)到E，析出的氯化銨約為溶液原含氯化銨的一半，這與從實踐母液成分計算的結(jié)果根本相符。 NH4Cl含量/kgkg-1(H2O) NH4Cl含量/kgkg-1(H2O)A.NaCl-NH4Cl體系 B.碳酸銨存在的影響圖11-3 NaCl-NH4Cl-H2O體系與碳化母液的關(guān)系析銨過程的溫度影響如圖11-4所示。M1點(diǎn)接近于30的氯化銨飽和線，即析銨過程必需低于30。冷卻和鹽析溫度越低，析出氯化銨越多，鹽析的終點(diǎn)是E0和E10。在0析銨比10時多，但添加并不顯著，而冷凍耗能卻顯著增大。另一方面，制銨和制堿兩過程的溫度差不宜過大，由于循環(huán)母

7、液的量很大，溫差大時加熱和冷卻都耗能多，普通溫差為2050。此外，溫度過低時，母液粘度增大，也使氯化銨分別困難。工業(yè)上冷析溫度一半不低于510。鹽析時因結(jié)晶熱的攪拌動力及添加食鹽所帶入的熱使溫度比冷析溫度略高，普通為5左右。 圖11-4 含NH42CO3的NaCl-NH4Cl-H2O體系制堿過程分析 制堿過程是使母液吸氨及碳酸化，與氨堿法一樣，需求調(diào)查Na+、NH4+Cl-、HCO3-+H2O體系。在30時的Na+、NH4+Cl-、HCO3-+H2O干鹽圖圖11-5中，氨堿法的根本過程是NaCl(A)與NH4HCO3(C)作用，物系總組成為Y，反響生成P1母液和析出NaHCO3結(jié)晶。從圖中讀出

8、，進(jìn)料NH3對NaCl的配比為AY：YC接近于1。對生成物來說，NaHCO3：P1母液=P1Y：YD，其值約為0.72。 圖11-5 結(jié)合制堿法的制堿過程相圖分析結(jié)合制堿法的相圖圖解 結(jié)合制堿法在詳圖中的簡化圖解可用圖11-6所示，其過程為：析銨過程用M1S-SM2表示。M1是析堿后母液。M1SA是冷凍后的加工過程，在M1溶液中參與固體氯化鈉A，使體系總組成到達(dá)S點(diǎn)。BSM2是析銨過程，由S點(diǎn)的物系分出母液M2和析出固體氯化銨B。制堿過程用M2Q-QM1表示。M2是析銨后的母液，M2QC是吸氨和碳酸化過程，DQM是析堿過程。從圖中可以看出，與氨堿法對比，結(jié)合制堿法的析堿量和吸氨量都比氨堿法少得

9、多。 A 聯(lián)堿法的簡化圖解 B 聯(lián)堿法圖解圖11-6 結(jié)合制堿法的相圖圖解溫度、壓力、母液成分的分析與選擇 制堿過程工藝條件的選擇 1.壓力普通來說，制堿過程可在常壓下進(jìn)展，但氨鹽水碳酸化過程應(yīng)提高壓力以強(qiáng)化吸收效果，因此在流程上對氨廠的各種含二氧化碳的氣體出現(xiàn)了不同壓力的碳化制堿。除碳酸化以外的其他工序均可在常壓下進(jìn)展，制銨過程是析出結(jié)晶的過程，更不用加壓操作，故可在常壓下進(jìn)展。 2.溫度氨鹽水的碳酸化反響系放熱反響，降低溫度，平衡向生成NaHCO3和NH4Cl的方向挪動，可以提高產(chǎn)率。但溫度降低，反響速度減慢，影響消費(fèi)才干。在碳化塔的實踐操作中，當(dāng)碳化度較小時，溫度可稍高；碳化度較大時，溫

10、度可稍低。碳化塔中部溫度略高，這是由于氨母液中會有一定量的結(jié)合氨，以免在碳化塔底部同時析出NaHCO3和NH4Cl結(jié)晶。工業(yè)消費(fèi)上，普通控制碳化塔的取出溫度在3238。 3.母液成分母液在循環(huán)過程中要嚴(yán)厲控制三個濃度作為工藝目的：值、值和值。值：值是指氨母液中游離氨對二氧化碳的物質(zhì)的量之比或游離氨對的HCO3-摩爾濃度之比。氨母液是析堿后第一次吸氨的母液，吸氨是為了使轉(zhuǎn)化CO32-，而HCO3-不多，吸氨量不需求很多，吸氨的反響為：2NaHCO3 + 2NH3 = Na2CO3 + (NH4)2CO3 + Q該反響為放熱反響，當(dāng)母液中的HCO3-的量一定時，降低溫度，有較少過量的氨就可以使反響完成，值可以較低。但無論溫度如何，值總大于2。值與溫度關(guān)系的閱歷值為：析銨溫度20：=2.35；10：=2.22；0：=2.09；-10：=2.02常用析銨溫度為10，值控制在2.12.4的范圍。 義務(wù)二 結(jié)合制堿法消費(fèi)技術(shù) 結(jié)合制堿法工藝流程結(jié)合制堿法的析堿流程根本上與氨堿法相近，析銨那么有多種流程，以外冷流程為例圖11