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第二章 氨碱法纯碱生产工艺概述

第一节 氨碱法基本生产原理及总流程简述

一、氨碱法生产纯碱的特点及总流程

氨碱法生产纯碱的技术成熟，设备基本定型，原料易得，价格低廉，过程中的NH3循环使用，损失较少。能大规模连续化生产，机械化自动化程度高，产品的质量好，纯度高。 该法的突出缺点是：原料利用率低，主要是指NaCl的利用率低，废渣排放量大。严重污染环境，厂址选择有很大局限性，石灰制备和氨回收系统设备庞大，能耗较高，流程较长。 针对上述不足和合成氨厂副产CO2的特点，提出了氨碱两大生产系统组成同一条连续的生产线，用NaCl，NH3和CO2同时生产出纯碱和氯化铵两种产品——即联碱法。 氨碱法生产纯碱的总流程见图5-19。

二、氨碱法制纯碱的生产工艺流程

1、氨碱法生产纯碱的流程示意如图5-1所示。其过程大致如下：

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2、氨碱法纯碱生产工艺流程框图：

原盐 石灰石 无烟煤 CO2 盐水精制 盐水吸氨 NH3 氨盐水碳化 母液蒸馏 石灰乳制备 石灰煅烧 重碱过滤 废液 重碱煅烧 重质纯碱 水合 轻质纯碱 3、氨碱法纯碱生产工序的基本划分：

(1)石灰工序:CO2和石灰乳的制备，石灰石经煅烧制得石灰和CO2，石灰经消化得石灰乳；

(2)盐水工序:盐水的制备和精制；

(3)蒸吸工序: 盐水氨化制氨盐水及母液中氨的蒸发与回收；

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(4)碳滤工序: 氨盐水碳化制得重碱及其重碱过滤和洗涤； (5)煅烧工序:重碱煅烧得纯碱成品及CO2；和重质纯碱的生产； (6)CO2压缩工序:窑气CO2、炉气CO2的压缩工碳酸化制碱。 三、氨碱法纯碱生产原理及工艺流程叙述

氨碱法生产纯碱的原料是食盐和石灰石，燃料为焦炭(煤)。氨作为催化剂在系统中循环使用。原料盐(海盐、岩盐、天然盐水)经精制吸氨、碳化、结晶、过滤，再煅烧即为成品。母液经石灰乳中和后，氨蒸发并回收使用，氯化钙则排放。其化学反应为：

氨碱法具有原料来源丰富和方便，生产过程均在气液相间进行，可以大规模连续化生产及产品质量好、成本低等优点。但排出的氯化钙(CaCl2)废渣没有应用出路，造成大量堆积。因此，该生产方法在厂址选择方面相对较为苛求，否则引起公害。另外盐的总利用率低(<30%)，工艺流程较长且复杂。

（1）、 氨碱法纯碱生产的基本原理及总流程叙述：氨碱法是当今世界大规模制造纯碱的工业方法之一。是以食盐、石灰石为主要原料，以氨作为中间辅助材料制取纯碱。总的化学反应方程式为：CaCO3+2NaCL=Na2CO3+CaCL2

这个化学反应实际上是不能直接进行的，它只是一系列中间反应的总和。这个反应的实际过程是由右向左进行的，因此要实现由左至右的反应，就必须通过复杂的中间途径，还必须导入氨，在系统中不断循环再用，这就使得氨碱法制碱成为一种很复杂的化学反应过程，其全过程需范围若干个步骤，各主要步骤及其主要化学反应如下： 1、石灰石煅烧以制取CO2及生石灰

CaCO3（s）===CaO（s）+CO2（g）—178.27KJ/mol

燃料中的碳在空气流中燃烧生成CO2并放热 C（s）+O2=CO2（g）+395.4KJ/mol 氧化钙（生石灰）消化制成熟石灰 CaO（s）+H2O（l）=Ca(OH)2(s)+65.65KJ/mol 2、饱和盐水吸氨、碳酸化制成NaHCO3，叫做重碳酸钠（碳酸氢钠），或简称重碱。综合反应如下所示：

NaCL（aq）+NH3（g）+CO2（g）+H2O（l）=NH4CL（aq）+NaHCO3（s）+114.5KJ/mol 或分布反应如下：

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