年产30万吨氨碱法制纯碱碳化工段的工艺设计.doc

PAGE 31 - 职业技术学院 毕 业 设 计（论 文） (冶金化工系) 题 目 年产30万吨氨碱法制纯碱碳化工段的工艺设计 专 业 应用化工技术 班 级 姓 名 学 号 指导教师 完成日期 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 摘要 1 第一章 概述 2 1.1 纯碱的性质和用途 2 1.1.1 纯碱的物理性质 2 1.1.2 纯碱的化学性质 2 1.1.3 纯碱的用途 3 1.2 纯碱的生产方法 3 1.2.1 侯氏制碱法（又称联合制碱法） 3 1.2.2 氨碱法制纯碱（又称苏尔维法） 4 1.2.3 天然碱加工法 5 1.3 联合制碱法与氨碱法比较 5 1.4 纯碱的发展前景与展望 5 第二章 氨碱法制纯碱 8 2.1 氨碱法制纯碱的原料 8 2.2 氨碱法制纯碱的原理 9 2.3 氨碱法制纯碱的工艺流程 10 2.3.1 石灰石的煅烧与石灰乳的制备 10 2.3.2 氨盐水的制备 11 2.3.3 氨盐水的碳酸化 11 2.3.4 重碱的过滤与煅烧 13 第三章 氨碱法碳化工段物料及热量衡算 14 3.1 物料衡算 14 3.2 热量衡算 18 第四章 碳化工段的工艺条件与主要设备 21 4.1 工艺条件的选择 21 4.1.1 碳化度 21 4.1.2 原始氨盐水溶液的适宜组成 21 4.1.3 碳化温度 21 4.2 主要设备 22 4.2.1 碳酸化塔 22 4.2.2 二氧化碳压缩机 23 致 谢 25 参考文献 26 摘 要 氨碱法制纯碱的一个重要工序是氨盐水的碳酸化，它同时具有吸收、结晶和传热等单元过程。这些单元过程相互联系相互制约。碳酸化的目的在于获得产率高，标志着氯化钠和氨的利用率高，从而使产品成本降低。本设计介绍了纯碱的性质、用途、生产方法和氨碱法制纯碱的工艺流程。重点介绍了碳化工段的工艺流程和物料及热量的衡算。 关键词：纯碱；工艺流程；碳化 第一章 概述 1.1纯碱的性质和用途 1.1.1纯碱的物理性质 纯碱外观为白色粉末或细粒结晶，味涩。相对密度(25℃) 2.532。熔点851℃。比热容1.042J/(g·℃）（20℃）。易溶于水，在35.4℃其溶解度最大，每100g水中可溶解49.7g碳酸钠（0℃时为7.0g，100℃为45.5g）。微溶于无水乙醇，不溶于丙醇。其水溶液水解呈碱性，有一定的腐蚀性，能与酸进行中和反应，生成相应的盐并放出二氧化碳。高温下可分解，生成氧化钠和二氧化碳。长期暴露在空气中能吸收空气中的水分及二氧化碳生成碳酸氢钠，并结成硬块。纯碱是碳酸钠（Na2CO3)的俗名，又称为苏打，是白色粉末虽然碳酸钠俗称纯碱，但它其实属于盐类物质，因其水溶液显弱碱性而称纯碱。其晶体含结晶水，化学式Na2CO3·10H2O。在空气里碳酸钠晶体很容易失去结晶水，并渐渐碎裂成粉末。失水以后的碳酸钠叫做无水碳酸钠。纯碱就是碳酸钠，最重要的化工工业原材料之一，广泛地应用于玻璃、化工工业（烧碱、硝酸钠、清洁剂、软化硬水）、石化、冶金等行业，同时也应用在造纸、肥皂、纺织、印染、皮革、食品、医药、胶卷、轻工等行业。 1.1.2 纯碱的化学性质 (1) 稳定性 高温下可分解，生成氧化钠和二氧化碳。长期暴露在空气中能吸收空气中的水分及二氧化碳，生成碳酸氢钠，并结成硬块。吸湿性很强 ，很容易结成硬块，在高温下也不分解。含有结晶水3种：Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O 和 Na2CO3·10H2O。 (2) 溶解性 易溶于水，微溶于无水乙醇，不溶于丙醇。碳酸钠易溶于水，是一种弱酸盐，溶于水后发生水解反应，使溶液显碱性，有一定的腐蚀性，能与酸进行中和反应，生成相应的盐并放出二氧化碳。 (3) 化学反应 纯碱是一种强碱弱酸生成的盐，它的水溶液呈碱性，并能与强酸发生反应，如：Na2CO3十2HCl→2NaCl十H2O十CO2 在高温下，纯碱可分解为氧化钠和二氧化碳，反应为下：