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 2010年6月28日——2010年10月8日
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目 录
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
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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
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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
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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：Na2CO3→Na2O十CO2，
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