纯碱是什么原料生产的(纯碱(苏打)是如何生产出来的)

纯碱是什么原料生产的(纯碱(苏打)是如何生产出来的)

今天给大家带来的是纯碱的制备工艺。喜欢我们的朋友请点击右上角关注我们,每天都有新的知识点!

纯碱又称苏打,学名碳酸钠,化学式为Na2CO3,是一种非常重要的化工原料,广泛用于玻璃制造、金属冶炼、印染、洗涤等。那么纯碱是怎么制成的呢?想知道纯碱的生产过程吗?今天小七就给大家讲一讲。

有两种最著名的制备纯碱的技术。一种是氨碱法生产的纯碱,是比利时索尔维公司开发的,又称索氏法,另一种是联合碱法,是由张先生开发的。

这两种技术的工作原理相同,整体反应方程式为:

从原理反应可以看出,反应原料有四种,分别是NaCl、NH3、H2O和CO2。然而,这两种技术的原材料是通过不同的方式获得的。

氨碱法

    原料盐(NaCl)和水可直接得到。

      原料 CO2 的来源是煅烧石灰石。

      生成的CaO可用于回收NH4+(NH4Cl),实现NH3的循环利用。

        原氨可循环使用。

        优势:

        1、原料为石灰石、食盐(NaCl)和水,价格便宜,易得。

        2.另一种原料氨,可以回收利用,损害更小。

        3、可规模化连续生产,易于机械化、自动化,可获得优质纯碱。

        缺点:

        1、原料利用率低,导致排放大量含Cl-废液,严重污染环境。

        2、蒸馏回收氨需要氨蒸馏塔,消耗大量蒸汽和石灰,工艺流程长,设备巨大,能源浪费。

        技术主要流程

        1. 二氧化碳气体和石灰乳的制备。石灰和二氧化碳通过煅烧石灰石获得,石灰乳通过将石灰加入水中获得。

        2、卤水的制备、提纯、氨化生产氨卤水。

        3、氨盐水碳酸化制重烧碱。石灰石煅烧和重碱煅烧产生的CO2经压缩冷却后送入碳化塔。

        4、重碱的过滤洗涤(即碳化得到的晶浆液固分离)。

        5、重碱煅烧得到纯碱和CO2。

        6、母液中氨的蒸馏回收。

        以下七为您详细介绍。

        1石灰石煅烧及石灰乳的制备

        石灰窑的插图

        CO2由石灰石煅烧制得,反应简单,但工业化过程不易。

        生产中为保证反应速度,温度略高于计算温度,窑内温度范围为940-1200℃。如果温度过高,可能会造成结疤,影响正常生产,或者也不利于产生“过烧石灰”。

        石灰石煅烧得到的CaO首先与水反应生成氢氧化钙。在实际生产中,氢氧化钙是过饱和的,是溶液和不溶解固体的混合物,称为石灰乳。石灰乳越浓越好,有利于氨蒸工艺。但太厚太粘,容易堵塞管道。它在水中的溶解度非常低,并且随着温度的升高而降低。

        2饱和卤水制备与精制

        用途:去除原盐中所含的钙盐、镁盐等杂质,因为在吸收过程中遇氨和碳酸化,可能会析出氢氧化镁和碳酸钙,堵塞管道或影响产品质量。

        方法:先加入石灰乳将镁离子转化为钙离子:

        可以通过以下两种方法之一去除钙:

        A(石灰塔气法)和B(石灰纯碱法)

        3卤水氨吸收制氨卤水

        氨吸收过程的主要反应是:

        反应放热较多,氨盐水中每吸收一公斤氨可放热4280kJ。如不及时清除,系统温度可升至90℃以上。随着温度的升高,氨的分压升高,对吸收过程不利。因此,需要在塔外使用多个水冷却器进行冷却。塔中部温度为60℃,塔底温度为30℃。副反应包括与钙和镁离子反应形成沉淀。

        氨吸收的主要设备是氨吸收塔。氨从中间引入,引入处反应剧烈,温升大,所以部分氨吸收液循环冷却继续。每个上部都有一个溶液冷却循环,以确保塔内的温度。澄清池的目的是去除少量钙镁盐沉淀,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。

        4氨盐水碳化

        碳酸化过程分为三个步骤:氨盐水先与CO2反应生成氨基甲酸铵,再水解生成碳酸氢铵,再与钠离子反应生成碳酸氢钠。

        氨盐水碳酸化反应是放热反应,放热不大,但要注意冷却,保证反应的正常进行。

        进入塔内的氨盐水温度约为30~50℃,塔中温度升至60℃左右。

        在温度条件下,注意炭化塔中部温度较高。原因一方面是反应本身放出一些热量,另一方面主要认为结晶初期温度较高有利于晶粒长大,可以形成较大的晶体便于过滤。同时冷却速度也不宜过快,因为过快可能形成结晶浆液,难以过滤分离。

        生产时要注意清理堵塞的结晶和杂质的析出。通常一个塔生产,另一个塔清洁。使用新鲜的氨盐水和 CO2 溶解并去除结晶碳酸盐。

        5氨回收

        氨碱法生产纯碱时,氨是循环利用的。因此,母液中的氨盐被分解以回收氨。这个过程称为氨蒸馏过程。

        在实际操作过程中,还应注意加热段与石灰乳蒸馏段的连接。由于加热后液体基本不含游离氨,平衡氨分压接近于零。来自下部的气体氨含量高,因此必须将部分氨溶解在液体中,而加热段不能完全去除游离氨。

        6重质纯碱制造

        过滤:边过滤边洗涤分离晶浆(45~50%)中的悬浮固相NaHCO,洗去重碱中残留的母液,脱水,降低重碱含水量。

        得到的粗重碱的成分一般如下图所示:

        煅烧后先驱除游离水,再分解碳酸氢铵和碳酸氢钠,得到产物NaCO3。

        稀碱煅烧反应方程式

        重碱煅烧工艺流程