纯碱的化学配方(烧碱的化学配方)
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苏打苏打又名苏打,学名碳酸钠,化学式为Na2CO3,是一种非常重要的化工原料,广泛用于制造玻璃、冶炼金属、印染、洗涤等 。那么纯碱是怎么制备的呢?想知道纯碱的制备过程吗?今天,小七将告诉你一些事情 。
制备纯碱有两种最著名的技术 。一种是比利时苏威公司开发的氨碱法纯碱,又称索氏纯碱法,另一种是中国侯先生开发的组合纯碱法,又称侯氏纯碱法 。
两种技术原理相同,总反应方程式为:
从反应原理可以看出,反应原料有四种,分别是氯化钠、NH3、H2O和CO2 。然而,这两种技术的原料是以不同的方式获得的 。
氨碱法
盐(氯化钠)和水可以直接获得 。
原料CO2来自煅烧石灰石 。
产生的曹参可用于回收NH4+ (NH4Cl)和回收NH3 。
氨可以回收利用 。
优点:
1.原料石灰石、盐(氯化钠)和水便宜易得 。
2.另一种原料,氨,可以回收利用,损害较小 。
3.可实现大规模连续生产,易于机械化和自动化,可获得高质量的纯碱 。
缺点:
1.原料利用率低导致大量含Cl-的废液排放,严重污染环境 。
2.蒸馏回收氨需要一个氨蒸馏塔,消耗大量的蒸汽和石灰,导致流程长,设备庞大,能源浪费 。
主要过程
1.CO2气体和石灰乳的制备 。煅烧石灰石产生石灰和二氧化碳,将石灰加入水中得到石灰乳 。
2.盐水的制备、精制和氨化以制备氨盐水 。
3.氨盐水碳化生产重碱 。来自石灰石煅烧和重碱煅烧的CO2被压缩和冷却,并被送到碳化塔 。
4.重碱过滤洗涤(即碳化得到的晶浆液固分离) 。
5.用重质纯碱煅烧生产纯碱和CO2 。
6.母液中氨的蒸馏回收 。
以下是对小七的详细介绍 。
1石灰石煅烧和石灰乳制备
石灰窑图
CO2通过煅烧石灰石获得 。反应简单,但工业过程不容易 。
其实为了保证反应速度,温度略高于计算值,窑内温度范围为940-1200℃,如果温度过高,结疤可能影响正常生产,或者“烧石灰”也可能不利 。
煅烧石灰石得到的CaO首先与水反应生成氢氧化钙 。实际上,氢氧化钙是过饱和的,是溶液和未溶解固体的混合物,称为石灰乳 。最好要求石灰乳浓一些,有利于蒸氨过程 。但是太稠太粘,容易堵塞管道 。它在水中的溶解度很低,并且随着温度的升高而降低 。
饱和盐水溶液的制备和精制
目的:去除原盐中含有的钙盐、镁盐等杂质,因为氢氧化镁和碳酸钙在氨吸收和碳酸化过程中可能沉淀,堵塞管道或影响产品质量 。
方法:一是加入石灰乳,使镁离子变为钙离子;
钙可以通过以下两种方法之一去除:
a(石灰塔气法)和B(石灰纯碱法)
3盐水吸氨制氨水
氨吸收过程中的主要反应有:
反应放出更多的热量,每公斤吸收到氨盐水中的氨可以放出4280kJ的热量 。如果不及时拆除,系统温度可升至90℃以上 。温度升高时,氨的分压升高,对吸收过程不利 。因此,塔外的多个水冷器用于冷却 。使塔的中部温度为60℃,底部温度为30℃ 。有与钙和镁离子反应生成沉淀物的副反应 。
氨吸收的主要设备是氨吸收塔 。氨从中部引入,引入处反应剧烈,温度大幅上升,因此部分氨吸收液循环冷却后继续 。每个上部都有一个溶液冷却循环,以确保塔内的温度 。澄清器的目的是去除少量的钙镁盐沉淀,达到杂质含量小于0.1kg/m-3的标准 。操作压力略低于大气压,减少氨损失和循环氨引入 。
氨水的碳酸化
碳酸化过程分为三步:氨盐水与CO2反应生成氨基甲酸铵,然后水解生成碳酸氢铵,再与钠离子反应生成碳酸氢钠 。
盐水的氨碳酸化反应是放热反应,放热不大,但要注意降温,保证反应正常 。
进入塔内的盐水温度约30~50℃,塔中部温度升至60℃左右 。中部不冷却,下部冷却,塔底温度控制在30℃以下,保证晶体析出 。
注意碳化塔中部温度较高 。原因是,一方面,一些热量从反应本身释放出来;另一方面,主要认为结晶初期稍高一点的温度有利于晶粒生长,可以形成较大的晶体以利于过滤 。同时,冷却速度也不能太快,太快可能会形成晶浆,难以过滤分离 。
生产中应注意清理堵塞晶体和杂质沉淀 。通常一个塔生产,另一个塔清洗 。新鲜氨水和CO2用于溶解和去除结晶形成的碳酸盐 。
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