纯碱生产工艺参数确定

知识目标

1．了解氨碱法生产过程；

2．理解各种影响因素对纯碱生产的影响。

能力目标

能对氨碱法生产过程及工艺参数进行分析、确定。

素质目标

1．一丝不苟、实事求是的工作态度；

2．安全生产、清洁生产的责任意识。

（一）布置任务

对氨碱法的生产过程、工艺参数进行分析、确定。

（二）任务总结

氨碱法生产纯碱过程冗长，下面仅就生产中的几个工段的参数进行简单介绍。

1．氨盐水制备的工艺条件优化。

（1）NH3／NaCl比的选择。

根据碳酸化反应过程的要求，理论上NH3／NaCl之比应为1∶1（物质的量之比）。而生产实践中，NH3／NaCl的比为1．08～1．12。

（2）温度的选择。

盐水进吸氨塔之前用冷却水冷至25℃～30℃，氨气也先经冷却后再进吸氨塔。低温有利于盐水吸NH3，也有利于降低氨气夹带的水蒸气含量，降低对盐水的稀释程度。但是，温度也不宜太低，否则会生成（NH4）2CO3·2H2O、NH4HCO3等结晶堵塞管道和设备。

实际生产中进吸收塔的气温一般控制在55℃～60℃之间。

（3）吸收塔内压力。

为了防止和减少吸氨系统的泄漏，吸氨操作是在微负压条件下进行的，其压力大小以不妨碍盐水下流为限。

2．氨盐水碳化的工艺条件。

（1）碳化度。

生产中用碳化度R表示氨盐水吸收CO2的程度，其表达式为

R＝，即R＝

在适当的氨盐水组成条件下，R值越大，则NH3转变成NH4HCO3越完全，NaCl的利用率U（Na）越高。

生产上尽量提高R值以达到提高U（Na）的目的，但受多种因素和条件的限制，实际生产中的碳化度一般只能达到180%～190%。

（2）原始氨盐水溶液的理论适宜组成。

理论适宜组成即在一定温度和压力条件下，塔内达到固液平衡时，液相的组成点落在P1点时的原始溶液组成，此时钠的利用率最高。

由图4－2可以看出，该原始溶液组成点应在P1和B连线与NaCl和NH4HCO3原始溶液组成线AC的交叉点上，即T点。

图4－2　原始溶液适宜组成图

实际生产中，原始氨盐水的组成不可能达到最适宜的浓度，即T点。

3．影响NaHCO3结晶的因素。

NaHCO3在碳化塔中生成并结晶成重碱。结晶的颗粒愈大，则有利于过滤、洗涤，所得的产品含水量低、收率高，煅烧成品纯碱的质量高。因此，碳酸氢钠结晶在纯碱生产过程中对产品的质量有决定性的意义。

（1）温度。

在开始时（即由塔的顶部往下）液相反应温度逐步升高，中部（约塔高的2／3处）温度达到最高；再往下温度开始降低，但降温速度不易太快，以保持过饱和度的稳定；在塔的下部至接连底部的一段塔高内，降温速度可以稍快一些，因为此时反应速度已经很慢，其过饱度不大，降低温度可以提高产率。从保证质量、提高产量的角度出发，塔内的温度分布应为上中下依次为低高低为宜。

（2）添加晶种。

当碳化过程中溶液达到饱和甚至稍过饱和时，并无结晶析出，但在此时若加入少量固体杂质，就可以使溶质以固体杂质为核心，长大而析出晶体。在NaHCO3生产中，就是采用往饱和溶液内加晶种并使之长大的办法来提高产量和质量的。

应用此方法时应注意两点：一是加晶种的部位和时间，晶种应加在饱和或过饱和溶液中；二是加入晶种的量要适当。

4．氨回收的工艺条件的优化。

（1）温度。

温度越高，水蒸气分压越高，液体腐蚀性越强，一般塔底维持110℃～117℃，塔顶在80℃～85℃，并在气体出塔前进行一次冷凝，使温度降至55℃～60℃。

（2）压力。

蒸氨过程中，塔的上、下部压力不同。塔下部压力与所用蒸汽压力相同或接近；塔顶的压力为负压，有利于氨的蒸发并避免氨的泄漏损失。同时，也应保持系统密封，以防气体漏出而降低气体浓度。

（3）灰乳的用量。

用于蒸氨的石灰乳，一般含活性CaO浓度为180～220滴度，用量应比化学计量稍微过量，以保证蒸氨完全。调和液中CaO一般过量不超过1．2滴度，这应根据母液流量及浓度、预热母液中含CO2量以及石灰乳的浓度、操作温度等调节。

（4）废液中的氨含量。

一般控制在0．028滴度以下，废液中氨的含量是蒸氨操作效果的重要标志。若废液中氨含量过高，说明氨回收效果不好，造成氨的损失大；若废液中氨含量过低，则说明加入灰乳过量，易造成设备及管道堵塞。