1、化學工業出版社編輯編輯ppt項目十四項目十四 聯合法生產純堿與氯化銨聯合法生產純堿與氯化銨 v針對索爾維法生產純堿時食鹽利用率低，制堿成本高，廢液、廢渣污染環境和難以處理等不足，侯德榜先生經過上千次試驗，在1943年研究成功了聯合制堿法。這個新工藝是把氨廠和堿廠建在一起，聯合生產。由氨廠提供堿廠需要的氨和二氧化碳。母液里的氯化銨用加入食鹽的辦法使它結晶出來，作為化工產品或化肥，食鹽溶液又可以循環使用。 化學工業出版社編輯編輯pptv聯合制堿法即侯氏制堿法又稱循環制堿法，此法的基本出發點是為了消除氨堿法廢液的排放，杜絕污染，將碳化過濾的母液不加石灰乳蒸餾回收氨，而是將其再吸收氨，使溶解度小的HC

2、O3-鹽反應成溶解度大的CO32-鹽，然后冷卻并加入洗鹽或潔凈鹽，使NH4Cl先冷卻析出、然后再用鹽析法析出。聯合制堿法的要點是利用同離子效應，配合以冷卻或冷凍，降低氯化銨在母液中的溶解度，使氯化銨從母液中結晶析出，析出氯化銨結晶后的母液循環利用。濾過NH4Cl的母液再吸收氨，然后進行碳化，這時析出重堿，經分離、煅燒而得到純堿；過濾的母液循環使用，故稱循環制堿，其過程示意圖見圖11-1。聯合制堿法的生產過程中不產生大量廢棄物，產品是純堿和氯化銨。化學工業出版社編輯編輯ppt圖圖11-1 聯合制堿法生產過程示意圖聯合制堿法生產過程示意圖化學工業出版社編輯編輯pptv生產過程要同合成氨廠聯合，利用

3、氨廠的NH3生產NH4Cl，利用副產的CO2來制純堿，在過程中只需加入鹽，生產可分為兩個過程（見圖11-2）。圖圖11-2 聯合制堿法生產工序圖聯合制堿法生產工序圖化學工業出版社編輯編輯pptv過程：離心分離NH4Cl后的母液稱為母與第過程的氨母進行熱交換，使母升溫，再進入吸氨器中吸氨制成氨母，經澄清除去雜質后，送到碳化清洗塔溶解塔內的堿疤，并吸收少量CO2后，稱為清洗氨，然后送入碳化塔中與CO2逆流反應生成重堿，經回轉真空過濾機分離得到重堿，送煅燒爐分解成純堿，爐內排出的高濃度CO2氣體，經冷凝塔、洗滌塔降溫和洗滌，再經壓縮機將CO2送入碳化塔制堿。化學工業出版社編輯編輯pptv過程：過濾重

4、堿后的母液，稱母經吸氨后制成氨母，用以清洗結晶器內的結疤，然后與過程的母進行熱交換，使氨母降溫后進入冷析結晶器，通過外冷器冷卻析出一部分NH4Cl，結晶器上清液稱半母，溢流到鹽析結晶器，加入洗鹽或潔凈鹽，因鹽析之故，使剩余的NH4Cl從溶液中析出，經離心機分離后，送到沸騰干銨爐內干燥而得成品；產品經造粒后便于施肥。本方法每生產1噸純堿產品同時聯產約1噸NH4Cl，因此原鹽的利用率可達到95%以上。化學工業出版社編輯編輯ppt任務一任務一 聯合制堿法工藝條件分析與選擇聯合制堿法工藝條件分析與選擇v聯合制堿法制堿的吸氨和碳酸化原理與氨堿法基本相同，制銨過程要點是盡量使氯化銨從母液中析出。聯合制堿法

5、中，用冷析和鹽析從母液中分出氯化銨，主要利用不同溫度下氯化鈉和氯化銨的互溶度關系。氨母液是復雜的Na+、NH4+CO32-、Cl-+H2O體系。為便于闡明析銨的原理，現將體系簡化為Na+、NH4+Cl-+H2O進行討論。 化學工業出版社編輯編輯ppt聯合制堿法相圖分析與氯化銨的結晶技術聯合制堿法相圖分析與氯化銨的結晶技術 v氯化鈉與氯化銨的互溶度關系如圖11-3所示。圖11-3A是純NaCl-NH4Cl體系，圖中的M1點是氨堿法中碳酸化后，經過析堿的清液（母液）成分，因坐標限制只表示出其氯化鈉和氯化銨的含量，不包括碳酸氫鹽。在A圖中，M1點處于0的不飽和區內，理論上不會有結晶析出。實際上，母液

6、所含的碳酸氫鹽和碳酸鹽對體系有影響。圖11-2B是含碳酸銨0.12kgkg-1（水）的NaCl-NH4Cl的互溶關系。同一M1點在圖B中位于NH4Cl飽和區中。從圖11-3B中可看出，冷卻到10時，溶液的組成從M1移到R，過程中析出氯化銨。R位于氯化銨飽和線上，溶液對氯化銨飽和而并不對氯化鈉飽和。當氯化鈉固體粉末加入R溶液時，氯化鈉溶解而氯化銨將析出，進行到溶液成分變化至共析點E為止。過程中，從M1點到R屬于冷析，從R到E則屬于鹽析。從圖中讀出，從M1點到E，析出的氯化銨約為溶液原含氯化銨的一半，這與從實際母液成分計算的結果基本相符。 化學工業出版社編輯編輯pptNH4Cl含量含量/kgkg-

7、1(H2O) NH4Cl含量含量/kgkg-1(H2O)A.NaCl-NH4Cl體系體系 B.碳酸銨存在的影響碳酸銨存在的影響圖圖11-3 NaCl-NH4Cl-H2O體系與碳化母液的關系體系與碳化母液的關系化學工業出版社編輯編輯pptv析銨過程的溫度影響如圖11-4所示。M1點接近于30的氯化銨飽和線，即析銨過程必須低于30。冷卻和鹽析溫度越低，析出氯化銨越多，鹽析的終點是E0和E10。在0析銨比10時多，但增加并不顯著，而冷凍耗能卻顯著增大。另一方面，制銨和制堿兩過程的溫度差不宜過大，因為循環母液的量很大，溫差大時加熱和冷卻都耗能多，一般溫差為2050。此外，溫度過低時，母液粘度增大，也使

8、氯化銨分離困難。工業上冷析溫度一半不低于510。鹽析時因結晶熱的攪拌動力及添加食鹽所帶入的熱使溫度比冷析溫度略高，一般為5左右。 化學工業出版社編輯編輯ppt圖圖11-4 含（含（NH4）2CO3的的NaCl-NH4Cl-H2O體系體系化學工業出版社編輯編輯ppt制堿過程分析制堿過程分析 v制堿過程是使母液吸氨及碳酸化，與氨堿法相同，需要考察Na+、NH4+Cl-、HCO3-+H2O體系。在30時的Na+、NH4+Cl-、HCO3-+H2O干鹽圖（圖11-5）中，氨堿法的基本過程是NaCl(A)與NH4HCO3(C)作用，物系總組成為Y，反應生成P1母液和析出NaHCO3結晶。從圖中讀出，進料

9、NH3對NaCl的配比為AY：YC接近于1。對生成物來說，NaHCO3：P1母液=P1Y：YD，其值約為0.72。 化學工業出版社編輯編輯ppt圖圖11-5 聯合制堿法的制堿過程相圖分析聯合制堿法的制堿過程相圖分析化學工業出版社編輯編輯ppt聯合制堿法的相圖圖解聯合制堿法的相圖圖解 v聯合制堿法在詳圖中的簡化圖解可用圖11-6所示，其過程為：v析銨過程用M1S-SM2表示。M1是析堿后母液。M1SA是冷凍后的加工過程，在M1溶液中加入固體氯化鈉A，使體系總組成達到S點。BSM2是析銨過程，由S點的物系分出母液M2和析出固體氯化銨B。v制堿過程用M2Q-QM1表示。M2是析銨后的母液，M2QC是

10、吸氨和碳酸化過程，DQM是析堿過程。從圖中可以看出，與氨堿法對比，聯合制堿法的析堿量和吸氨量都比氨堿法少得多。 化學工業出版社編輯編輯pptA 聯堿法的簡化圖解聯堿法的簡化圖解 B 聯堿法圖解聯堿法圖解圖圖11-6 聯合制堿法的相圖圖解聯合制堿法的相圖圖解化學工業出版社編輯編輯ppt溫度、壓力、母液成分的分析與選擇溫度、壓力、母液成分的分析與選擇 v制堿過程工藝條件的選擇 v1.壓力v一般來說，制堿過程可在常壓下進行，但氨鹽水碳酸化過程應提高壓力以強化吸收效果，因而在流程上對氨廠的各種含二氧化碳的氣體出現了不同壓力的碳化制堿。除碳酸化以外的其他工序均可在常壓下進行，制銨過程是析出結晶的過程，更

11、不必加壓操作，故可在常壓下進行。 化學工業出版社編輯編輯pptv2.溫度v氨鹽水的碳酸化反應系放熱反應，降低溫度，平衡向生成NaHCO3和NH4Cl的方向移動，可以提高產率。但溫度降低，反應速度減慢，影響生產能力。在碳化塔的實際操作中，當碳化度較小時，溫度可稍高；碳化度較大時，溫度可稍低。碳化塔中部溫度略高，這是因為氨母液中會有一定量的結合氨，以免在碳化塔底部同時析出NaHCO3和NH4Cl結晶。工業生產上，一般控制碳化塔的取出溫度在3238。 化學工業出版社編輯編輯pptv3.母液成分v母液在循環過程中要嚴格控制三個濃度作為工藝指標：值、值和值。v值：值是指氨母液中游離氨對二氧化碳的物質的量

12、之比（或游離氨對的HCO3-摩爾濃度之比）。氨母液是析堿后第一次吸氨的母液，吸氨是為了使轉化CO32-，而HCO3-不多，吸氨量不需要很多，吸氨的反應為：v2NaHCO3 + 2NH3 = Na2CO3 + (NH4)2CO3 + Qv該反應為放熱反應，當母液中的HCO3-的量一定時，降低溫度，有較少過量的氨就可以使反應完成，值可以較低。但無論溫度如何，值總大于2。值與溫度關系的經驗值為：v析銨溫度20：=2.35；10：=2.22；0：=2.09；-10：=2.02v常用析銨溫度為10，值控制在2.12.4的范圍。 化學工業出版社編輯編輯ppt任務二任務二 聯合制堿法生產技術聯合制堿法生產技術v 聯合制堿法工藝流程v聯合制堿法的析堿流程基本上與氨堿法相近，析銨則有多種流程，以外冷流程為例（圖11-6）。v制堿系統送來的氨母液經換熱器與母液換熱，母液是鹽析出氯化銨后的母液。換熱后的氨母液送入冷析結晶器。