纯碱生产工艺流程组织

知识目标

熟悉氨碱法生产纯碱的工艺流程。

能力目标

能对氨碱法生产纯碱的工艺流程进行解析。

素质目标

1．良好的语言表达能力；

2．安全生产、清洁生产的责任意识；

3．团结协作的精神。

（一）布置任务

解析氨碱法制纯碱的工艺流程。

（二）任务总结

氨碱法生产的纯碱产品分为轻质纯碱和重质纯碱。重质纯碱是将轻质纯碱采用固相水合法或液相水合法再加工而生成的，主要有八个生产环节：①盐水工序；②吸氨工序；③碳化工序；④过滤工序；⑤轻质纯碱（也称轻灰）工序；⑥重质纯碱（也称重灰）工序；⑦成品工序；⑧石灰工序。

1．生产原料。

氨碱法生产纯碱的原料主要是原盐、石灰石、焦炭或白煤、氨。

2．生产原理及方程式。

总反应为

CaCO3＋2NaCl —→Na2CO3＋CaCl2

（1）盐水工序。

原盐由洗泥回收的精杂水溶解制成粗盐水，先加石灰乳除去镁杂质，并加入絮凝剂（聚丙酰酸铵）助沉，澄清分离后的清液称为一次盐水。由泵送至除钙塔利用碳化尾气中的CO2和NH3除去其中的钙杂质，经再度澄清分离后的清液即为精制盐水，又称二次盐水，供吸氨工序使用。

盐水精制过程中产生的盐泥用海水洗涤回收氨和盐。

化学反应为

MgCl2＋Ca（OH）2—→Mg（OH）2↓＋CaCl2

MgSO4＋Ca（OH）2—→Mg（OH）2↓＋CaSO4

CaCl2＋2NH3＋CO2＋H2O —→CaCO3↓＋2NH4Cl

CaSO4＋2NH3＋CO2＋H2O —→CaCO3↓＋（NH4）2SO4

（2）吸氨工序。

二次盐水在吸收塔内吸收来自蒸馏工序的氨气（夹带部分二氧化碳和水蒸气）和由液氨库补充的氨，制成与NaCl成一定浓度比的氨盐水，并用海水间接冷却到一定温度供碳化工序使用。

化学反应为

NH3＋H2—→O NH4OH

CO2＋2NH3＋H2—→O（NH4）2CO3

（3）碳化工序。

氨盐水在碳化塔内被CO2碳酸化，并用海水间接冷却，生成含碳酸氢钠结晶的悬浮液送过滤工序。为防止氨盐水对碳化塔的腐蚀而影响产品质量，在氨盐水内加入少量的Na2S和MgCl2，以在碳化塔内壁上生成硫化亚铁和碳酸镁保护膜，既可减轻对设备的腐蚀，又可降低纯碱产品的铁含量，从而保证纯碱的白度。

化学反应为

2NH3＋CO2—→NH2COONH4

CO2＋H2O —→H2CO3

CO2＋2NH3＋H2O—→（NH4）2CO3

（NH4）2CO3＋CO2＋H2O —→2NH4HCO3

NH2COONH4＋H2O —→NH4HCO3＋NH3

NH4HCO3＋NaCl —→NaHCO3↓＋NH4Cl

（4）过滤工序。

利用连续回转真空过滤机将碳酸氢钠悬浮液进行固液分离，所得滤饼加洗水洗去盐分后称重碱。分离下来的母液去蒸馏工序。

重碱再送入离心机进行二次脱水，以进一步降低重碱的水分和盐分，然后送往煅烧工序。

（5）轻质纯碱（也称轻灰）工序。

过滤工序送来的重碱因含水量大，如直接进煅烧炉将造成结疤，所以需加入返碱混合以降低含水量。混合碱进入蒸汽煅烧炉内，被加热分解成纯碱，再经回转凉碱炉冷却后送成品工序包装。

重碱分解生成的气体，通过旋风分离器分离出大部分碱粉，再经热碱回收塔洗涤回收残留的碱粉后，与冷母液进行热交换以提高母液温度和降低炉气温度，再经冷却和洗涤后去压缩工序。

化学反应为

2NaHCO3—△→Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑

NH4HCO3—△→NH3↑＋CO2↑＋H2O↑

NH4Cl＋NaHCO3—→NH3↑＋CO2↑＋H2O↑＋NaCl

（6）重质纯碱（也称重灰）工序。

①固相水合法重质纯碱。

来自蒸汽煅烧炉不经冷却的轻质纯碱（也称轻灰）在水合机内加入水进行水合反应，生成一水碳酸钠，它的晶格排列远比无水轻质纯碱密实，将其送至煅烧炉或沸腾干燥床加热，驱出游离水和结晶水，所得产品因仍能保持密集的晶格结构，故称为重质纯碱。将其冷却后送成品工序包装。

化学反应为

Na2CO3＋H2—→O Na2CO3·H2O

Na2CO3·H2—→O Na2CO3＋H2O↑

②液相水合法重质纯碱。

来自蒸汽煅烧炉不经冷却的轻质纯碱（也称轻灰）在结晶器内加入水进行水合反应，生成一水碳酸钠悬浮液，经离心分离出一水碳酸钠，它的晶格排列远比无水轻质纯碱密实，将其送至煅烧炉或沸腾干燥床加热，驱出游离水和结晶水，所得产品因仍能保持密集的晶格结构，故称为重质纯碱。将其冷却后送成品工序包装。

化学反应为

Na2CO3＋H2—→O Na2CO3·H2O

Na2CO3·H2—→O Na2CO3＋H2O↑

（7）成品工序。

煅烧车间生产的成品纯碱分别进入轻质和重质成品碱仓，经设在仓下的包装机按照用户需要包装成不同规格（重量）的袋装产品，再经皮带运输机送入成品库由码垛机码垛，经质量检验合格后入库。

（8）石灰工序。

石灰石内配入一定比例的无烟煤送入石灰窑内，在窑底送入空气供燃料燃烧。石灰石在窑内被加热，分解生成CaO和CO2。窑气（CO2）经过泡沫塔冷却、除尘和静电除尘两级净化后送压缩工序。

生石灰（CaO）经出灰机、吊斗和刮板机分别送至化灰仓和制粉灰仓。化灰仓内的生石灰经给料器送至化灰机，并加入海水使生石灰消化制成石灰乳，由泵送至蒸馏工序（湿法）和盐水工序使用；制粉灰仓的生石灰则送至石灰磨粉机，将生石灰磨成石灰粉，由皮带送至蒸馏工序（干法）使用。

石灰窑内的反应为

C＋O2—→CO2↑

CaCO3—→CaO＋CO2↑

化灰机内的反应为

CaO＋H2—→O Ca（OH）2

3．氨碱法流程示意图。

图4－9　氨碱法流程示意图