化工实习报告(3)

四、石灰乳制备的原理及工艺条件

　　(一)石灰乳制备的原理

　　1.消化反应

　　CaO(s)+H2O=Ca(OH)2(s) 放热，体积膨胀的反应。

　　2.四种产品(根据加入水的量)

　　消石灰，细粉末;石灰膏，稠厚;石灰乳，悬浮液，氨回收需要;石灰水，溶液。 任务二 饱和盐水的制备与精制 一、饱和盐水的制备氨碱法用的饱和盐水可以来自海盐、池盐、岩盐、井盐水和盐湖水等。NaCl在水中的溶解度的变化不大，在室温下为315kg/m3。工业上的饱和盐水因含有钙镁等杂质而只含NaCl 300kg/m3左右。制饱和盐水的化盐桶桶底有带嘴的水管，水自下而上溶解食盐成饱和盐水，从桶上部溢流而出。化盐用的水来自碱厂各处的含氨、二氧化碳或食盐的洗涤水。

　　精制盐水的方法：石灰-碳酸铵法和石灰-纯碱法。

　　1.石灰-碳酸铵法 用石灰除去盐中的镁(Mg2+)，反应：Mg2+ + Ca(OH)2(s) → Mg(OH)2(s) + Ca2+将分离出沉淀的溶液送入除钙塔中，用碳化塔顶部尾气中的NH3和CO2再除去Ca2+，其化学反应为：2NH3 + CO2 + H2O +Ca →CaCO3(s) + 2NH4

　　2.石灰-纯碱法 除镁的方法与石灰-碳酸铵法相同，除钙则采用纯碱法，反应：Na2CO3 + Ca → CaCO3(s) + 2Na2++2++

　　三、(一)石灰-氨-二氧化碳法优点：成本低廉，适用于海盐。缺点：氨损失大，流程较复杂

　　盐水精制工艺流程的组织及操作控制要点 图石灰-碳酸铵法盐水精制流程 1-化盐桶;2-反应罐;3-一次澄清桶;4-除钙塔;5-二次澄清桶;6-洗泥桶; 7-一次盐泥罐;8-二次盐泥罐

　　图石灰-纯碱法盐水精制流程1-化盐桶;2-反应罐;3-澄清桶;4-精盐水贮槽;5- -洗泥桶;6-废泥罐;7-澄清泥罐;8-灰乳贮槽;9-纯碱贮槽氨盐水的制备与碳酸化

　　一、精盐水吸氨的基本原理与工艺条件的优化

　　(一)化学反应

　　1.氨水生成反应 NH3(g)+H2O(L) =NH4OH(aq)

　　2. (NH4)2CO3生成 NH3(g)+CO2(g)+H2O(L) = (NH4)2CO3 aq)

　　3.钙镁离子的沉淀反应

　　(二)化学平衡NH3+H2O = NH4OH=NH4+OH K1 =0.5， K2 =1.8×10 , 氨在水中主要以NH4OH形式存在。

　　(三)原盐和氨溶解度的相互影响

　　1.溶解度相互制约 NH3↑ ，NaCl ↓; NaCl ↑ ， NH3 ↓.由于(NH4)2CO3生成，氨的溶解度有所增加。氨盐水氨的分压较纯氨水低

　　2.控制吸氨量 防止NaCl溶解度过低、理论滴度比为1、实际滴度比1.08-1.12。

　　(四)吸氨热效应 热效应：溶解热+反应热+冷凝热;冷却除热，过热将失去吸氨作用;过冷，易结晶堵塞管道，且杂质分离困难;温度控制在70℃ 左右，精盐水30-45 ℃ 。

　　(五)氨盐水制备的工艺条件优化比的选择

　　根据碳酸化反应过程的要求，理论上NH3/NaCl之比应为1:1(mol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℃

　　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，其压力大小以不妨碍盐水下流为限。

　　(三)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%。

　　(四)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。

　　(二)碳化塔的操作控制条件

　　1.碳化塔的结构 气体进塔可分为一段和二段。一段进气是将窑气和炉气混合后进塔。其CO2浓度一般在60%左右。为了适应生产过程和反应历程的需要，后来改为两段进气，即从塔底送入浓度90%以上的CO2锅气，从塔的冷却段中部送入浓度40%左右CO2的窑气。

　　2.碳化塔的操作控制要点(该厂使用的碳化塔与索尔维氏碳化塔有所不同，是经过改造的索尔维氏碳化塔)

　　(1)碳化塔液面高度应控制在距塔顶0.8～1.5m处。液面过高，尾气带液严重并导致出气管堵塞;液面过低，则尾气带出的NH3和CO2量增大，降低了塔的生产能力。

　　(2)氨盐水进塔温度约30~50°C，塔中部温度升到60°C左右，中部不冷却，但下部要冷却，控制塔底温度在30°C以下，保证结晶析出。

　　(3)碳化塔进气量与出碱速度要匹配，否则，如果出碱过快而进气量不足时，反应区下移，导致结晶细小，产量下降。反之，则反应区上移，塔顶NH3及CO2的损失增大。

　　(4)碳化塔底出碱温度要适当。出碱温度低，NaHCO3析出量较多，转化率高，产量增加;但温度过低会导致冷却水量大大增加，引起堵塔，缩短制碱周期。

　　(5)倒塔和运行时间要适宜。倒塔周期要严格执行，不要出现随意不规则操作。在倒塔过程中，塔内的温度、流量均处于剧烈变化之中，因此，倒塔运行时间不宜过长。 重碱的过滤与煅烧 一、重碱过滤的基本原理

　　碳化取出夜：40-45%固相碳酸氢钠(重碱)。过滤分离：湿重碱煅烧制纯碱，母夜蒸氨工段回收氨。过滤设备：过滤分离在制碱工业中经常采用的有两类,即真空分离和离心分离，相应的设备分别为真空过滤机和离心过滤机。离心分离设备流程简单，动力消耗低，滤出的固体重碱含水量少，但它对重碱的粒度要求高，生产能力低，氨耗高，国内厂家较少采用。 转鼓式真空过滤器，依次完成吸碱，吸干，洗涤，挤压，刮卸，吹除过程。

　　重碱煅烧工艺流程的组织及运行

　　1-皮带输送机;2-圆盘加料器;3-返碱螺旋输送机;4;煅烧炉;5-出碱螺旋输送机;6-地下螺旋输送机;7-喂碱螺旋输送机;8-斗式提升机;9-分配螺旋输送机;10-成品螺旋输送机;11-筛上螺旋输送机;12-圆筒筛;13-碱仓;14-磅秤;15-疏水器;16-扩容器;17-分离器;18冷凝塔;19-洗涤塔;20-冷凝泵;21-

　　洗水

　　内热式蒸汽煅烧炉操作条件： (1)温度 为了使NaHCO3分解完全，炉内温度一般应控制在160～190℃，不得低于150℃。为了避免损坏包装袋，出炉热碱应冷却至包装袋材料允许的.温度后再行包装，一般包装温度在50～100℃。为了避免炉气中水蒸气冷凝，炉气出口至旋风除尘器应保温，保证炉气温度在108～115℃为宜。(2)蒸汽 根据锅炉过热能力来确定蒸汽压力，一般蒸汽压力应大于25kg/cm为宜，过热温度应达到25～50℃，以保障操作温度和避免蒸汽在总管中冷凝。