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纯碱生产工艺介绍

作者:admin  浏览:967 次   发布时间:2012-10-31
一、氨碱法(又称索尔维法) 
它是比利时工程师苏尔维(1838~1922)于1892年发明的纯碱制法。他以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱。先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水,再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。其化学反应原理是:
NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl 
将经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体,再加热煅烧制得纯碱产品。2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑放出的二氧化碳气体可回收循环使用。含有氯化铵的滤液与石灰乳[Ca(OH)2]混合加热,所放出的氨气可回收循环使用。CaO+H2O=Ca(OH)2,2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O 
氨碱法的优点是:原料(食盐和石灰石)便宜;产品纯碱的纯度高;副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用;制造步骤简单,适合于大规模生产。但氨碱法也有许多缺点:首先是两种原料的成分里都只利用了一半——食盐成分里的钠离子(Na)和石灰石成分里的碳酸根离子(CO32)结合成了碳酸钠,可是食盐的另一成分氯离子(Cl)和石灰石的另一成分钙离子(Ca2)却结合成了没有多大用途的氯化钙(CaCl2),因此如何处理氯化钙成为一个很大的负担。氨碱法的最大缺点还在于原料食盐的利用率只有72%~74%,其余的食盐都随着氯化钙溶液作为废液被抛弃了,这是一个很大的损失。 
 
二、联合制碱法(又称侯氏制碱法) 
它是我国化学工程专家侯德榜(1890~1974)于1943年创立的。是将氨碱法和合成氨法两种工艺联合起来,同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。原料是食盐、氨和二氧化碳(其中二氧化碳来自合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气)。其化学反应原理是:C+H2O=CO+H2  CO+H2O=CO2+H2 
联合制碱法包括两个过程:第一个过程与氨碱法相同,将氨通入饱和食盐水而成氨盐水,再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀,经过滤、洗涤得NaHCO3微小晶体,再煅烧制得纯碱产品,其滤液是含有氯化铵和氯化钠的溶液。第二个过程是从含有氯化铵和氯化钠的滤液中结晶沉淀出氯化铵晶体。由于氯化铵在常温下的溶解度比氯化钠要大,低温时的溶解度则比氯化钠小,而且氯化铵在氯化钠的浓溶液里的溶解度要比在水里的溶解度小得多。所以在低温条件下,向滤液中加入细粉状的氯化钠,并通入氨气,可以使氯化铵单独结晶沉淀析出,经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品。此时滤出氯化铵沉淀后所得的滤液,已基本上被氯化钠饱和,可回收循环使用。
联合制碱法与氨碱法比较,其最大的优点是使食盐的利用率提高到96%以上,应用同量的食盐比氨碱法生产更多的纯碱。另外它综合利用了氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子,同时,生产出两种可贵的产品——纯碱和氯化铵。将氨厂的废气二氧化碳,转变为碱厂的主要原料来制取纯碱,这样就节省了碱厂里用于制取二氧化碳的庞大的石灰窑;将碱厂的无用的成分氯离子(Cl)来代替价格较高的硫酸固定氨厂里的氨,制取氮肥氯化铵。从而不再生成没有多大用处,又难于处理的氯化钙,减少了对环境的污染,并且大大降低了纯碱和氮肥的成本,充分体现了大规模联合生产的优越性。 
三、天然碱法
1)浅层矿机械化剥离开采工艺 (以天然碱公司内蒙矿区为代表)
  储藏在干涸的盐碱湖和沙下埋压湖等约离地表20m左右的天然碱矿床,均系浅层矿,
如内蒙古的绝大多数天然碱矿床。该种矿床由于地表泥沙等覆盖层较薄,剥离量较少,
另外矿体总厚度也不大(如查干诺尔天然碱矿可采厚度为18m),易于开采,均可采用机
械化剥离开采工艺进行开采。其作业流程大体是:在采区的作业单元,用推土机等机械
将矿体上覆盖的泥沙及顶板剥离,使矿体表面裸露出来,然后用采掘机采掘,再用汽车
或拖拉机将天然碱装运至化碱工段。
  2)深层矿钻井溶采工艺 (以河南安棚碱矿为代表)
  对于埋藏较深而无法采用机械表层剥离开采的天然碱矿,如深埋在650~850m之间的
河南吴城天然碱矿和深埋在2000多m的河南安棚天然碱矿,其开采时用钻机钻孔直达天然
碱矿层,再将钻孔建成可供溶液进出的深井,然后按照单井溶采、双井及组井溶采方式
,将水或稀烧碱液注入钻井,等天然碱矿溶到一定浓度后再将其抽出地表进行加工。目
前,我国河南安棚公司和桐柏公司采用这一开采工艺。
  3)液相水合法制重质纯碱
  该液相水合法制重质纯碱工艺是最近试车的内蒙天然碱(0683)苏尼特分公司20万
t/a重质纯碱生产装置采用的工艺路线。其工艺过程大体是:先制小苏打,然后煅烧小苏
打而制得轻质碳酸钠,再用轻质碳酸钠与水在120~140℃时反应(即液相水合)制得一
水碳酸钠,然后煅烧一水碳酸钠即制得重质纯碱。另外,该蒸发结晶工艺可使每吨天然
碱矿开采加工费用降低25%。由于整套生产装置和与其配套的10万t/a 芒硝碱生产装置
全都采用闭路循环等措施,整个生产过程无废渣、废水、废气产生,实现了无害化生产
。这套装置的投产使用,使我国天然碱工业生产技术提高到一个新水平。
 
 
 
 
 
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