纯碱制造技术

第一篇 联合制碱法

第1章 综述2

1.1 21世纪我国联碱科技发展新思路2

1.1.1 20世纪末叶的创新理论和技术基础2

1.1.2 建立创新技术装置6

1.1.3 完善变换气制碱技术7

1.2 联合制碱生产的铵碱比11

1.2.1 理论和工业过程决定的铵碱比11

1.2.2 实际生产的铵碱比15

1.2.3 铵碱比的经营管理意义16

1.3 联合制碱增产途径17

1.3.1 碳酸氢铵溶解工艺17

1.3.2 减少氯化铵过程的冷却负荷18

1.3.3 湿重碱预干燥工艺19

1.4 联合制碱法的纯碱产品盐分21

1.4.1 重碱结晶及分离特点21

1.4.2 联碱法盐分高于氨碱法的原因22

1.4.3 降低纯碱产品盐分的措施24

1.5 联合制碱生产母液除铁25

1.5.1 联碱生产中的杂质铁和硫25

1.5.2 母液除铁研究和生产应用34

1.6 联合制碱生产母液澄清38

1.6.1 联碱氨Ⅱ制备与纯碱杂质38

1.6.2 母液Ⅱ低温澄清工艺42

1.7 联合制碱母液精制研究45

1.7.1 母液精制工作简要45

1.7.2 母液Ⅱ低温精制理论和工程基础47

1.7.3 盐析溢流“逃晶”测定及分离48

1.7.4 母液Ⅱ低温净化过滤生产现场试验50

1.7.5 研究结果及讨论53

1.7.6 生产应用原则56

参考文献57

第2章 重碱制造58

2.1 碳酸化过程和设备技术的进展58

2.1.1 引言58

2.1.2 现代结晶观点取代索尔维制碱理论58

2.1.3 工艺革新主导新型碳化塔开发59

2.1.4 实现简单操作61

2.2 碳酸化过程的化学反应和反应热61

2.2.1 化学反应和相变化61

2.2.2 摩尔反应热65

2.2.3 碳酸化过程反应热计算实例66

2.2.4 纯碱生产的碳酸化反应热69

2.3 联碱制碱塔中的二次晶核70

2.3.1 细小结晶沿塔高度变化70

2.3.2 制碱塔下段产生大量细小结晶72

2.3.3 结晶沿塔高度变化和粒度分布74

2.4 碳酸化重碱结晶过程的冷却问题75

2.4.1 冷却在碳酸化过程中的真实含义75

2.4.2 冷却碳化悬浮液的弊病76

2.4.3 革新冷却过程78

2.5 联碱碳化塔的清洗79

2.5.1 联碱碳化塔清洗的特点79

2.5.2 减轻冷却段结疤的措施80

2.5.3 改善碳化塔清洗条件81

2.5.4 推荐的清洗气源82

2.6 联碱生产碳化尾气的氨回收83

2.6.1 碳化尾气含氨及回收现状83

2.6.2 母液Ⅰ回收工艺评述85

2.6.3 理想回收剂的选择86

2.6.4 母液Ⅱ回收工艺87

2.7 联碱母液吸氨的化学反应和反应热90

2.7.1 吸氨过程的化学反应90

2.7.2 吸氨过程的化学反应热92

2.7.3 母液Ⅰ吸氨物料与热量平衡93

2.7.4 母液Ⅱ吸氨物料和热量平衡94

2.8 重碱稠厚器95

2.8.1 设置目的95

2.8.2 重碱稠厚器的形式和特点95

2.8.3 主要工艺尺寸设计方法95

2.8.4 重碱稠厚器设计实例98

参考文献100

第3章 氯化铵制造103

3.1 联碱Ⅱ过程生产技术进展及课题103

3.1.1 提高管内流速增强外冷结晶能力103

3.1.2 逆料流程冷析操作应满足静力学条件104

3.1.3 增设母液Ⅱ沉降槽105

3.2 延长冷析结晶器作业周期105

3.2.1 影响中心管结疤速率的因素106

3.2.2 延长冷析结晶器作业周期的途径106

3.3 降低冷析取出工铵pH值和SO２－４108

3.3.1 技术现状108

3.3.2 pH值和SO２－４高的原因108

3.3.3 技术方案选择及理论依据109

3.3.4 实施方案111

参考文献111

第二篇 不冷式碳化联合制碱技术

第4章 理论研究和工程基础114

4.1 碳酸化重碱结晶过程研究114

4.1.1 溶液碳化度114

4.1.2 反应结晶过程115

4.1.3 悬浮液晶浆浓度116

4.2 不冷碳化联碱反应热及移除过程118

4.2.1 碳化反应热的移除方式118

4.2.2 系统反应热及移除过程120

参考文献122

第5章 不冷式碳化联合制碱工艺123

5.1 分步碳化工艺和设备123

5.2 不冷式碳化工艺125

参考文献126

第6章 不冷式碳化塔研究与操作实践127

6.1 环流式碳化塔基础测试127

6.1.1 环流式反应器简介127

6.1.2 环流式碳化塔基础测试128

6.2 重碱结晶过程模试132

6.2.1 模试装置133

6.2.2 重碱结晶工艺条件试验133

6.2.3 二氧化碳吸收137

6.2.4 容积能力Pv138

6.2.5 碳酸氢钠结疤速度138

6.2.6 工业化的环流式碳化塔139

6.3 重碱结晶成长机理139

6.3.1 环流塔中碳酸氢钠结晶的成长方式139

6.3.2 索尔维塔的重碱结晶形状141

6.3.3 外冷塔的重碱结晶和纯碱盐分142

6.4 环流碳化塔操作与改进143

6.4.1 简单的气液调节操作方式143

6.4.2 降液管设计和操作的改进146

6.5 不冷碳化塔在联碱生产中的应用147

6.5.1 不冷碳化塔简介147

6.5.2 φ1600塔生产运行结果149

6.6 不冷式喷射碳化塔151

参考文献152

第7章 不冷碳化联碱生产技术经济分析153

7.1 不冷碳化联碱的投资方案153

7.1.1 不冷碳化联碱的工艺特点153

7.1.2 可比建设投资154

7.1.3 联碱厂技改事项156

7.2 不冷碳化联碱的原料消耗156

7.2.1 原料氨的流向和消耗157

7.2.2 原料盐的流向和消耗160

7.2.3 二氧化碳流向和消耗160

7.3 不冷碳化联碱的能耗和技术经济分析162

7.3.1 电能消耗162

7.3.2 中压蒸汽消耗163

7.3.3 耗能工质消耗164

7.3.4 综合能耗165

7.3.5 技术经济分析165

参考文献166

第三篇 氨碱法

第8章 循环式氨碱法制碱技术168

8.1 氨碱法碳酸化重碱结晶过程研究168

8.2 制取碳酸氢钠的方法172

8.3 循环和不冷式碳化的氨碱过程174

8.4 氨碱法的过滤损失和循环法的改进179

8.4.1 氨碱法生产的过滤损失179

8.4.2 联合制碱法不存在重碱过滤损失182

8.4.3 循环式氨碱法的过滤损失和减损183

8.4.4 循环式氨碱法的产品损失184

参考文献185

第9章 两个理论问题187

9.1 出碱液中NaHCO3溶解度和转化率损失187

9.1.1 氨碱法生产氨盐水量计算的偏差187

9.1.2 碳化过程自身转化率损失189

9.1.3 氨碱法母液量计算方法191

9.2 NaHCO３氨化经过NaCOONH２中间产物步骤193

9.2.1 引言193

9.2.2 国外早期NaCOONH２的研究和论述193

9.2.3 NaHCO３氨化反应经过NaCOONH２中间产物步骤194

9.2.4 NaCOONH２标准摩尔生成热ΔH°195

9.2.5 循环式氨碱法重碱分离母液吸氨实例196

参考文献199

第四篇 其他纯碱制造技术

第10章 改良法制碱技术202

10.1 溶解型重碱结晶过程研究202

10.1.1 试验装置203

10.1.2 试验结果203

10.1.3 讨论204

10.2 改良复分解联合制碱技术研究207

10.2.1 技术简介207

10.2.2 实验研究209

10.3 碳铵厂改良复分解联合制碱技术212

10.3.1 技术特点212

10.3.2 生产工艺212

10.3.3 生产运行结果214

10.3.4 结论215

10.4 热气流煅烧重碱装置215

10.4.1 工艺流程及设备215

10.4.2 生产运行数据217

10.4.3 结论227

参考文献228

《纯碱制造技术》由从事纯碱工业科研、设计四十余年的王全教授编著，是纯碱行业宝贵的经验总结。内容以不冷式碳化制碱技术为主，包括基础研究，生产应用的工艺过程、物热平衡、技术装备和技术经济分析。全书按联合制碱法，不冷式碳化联合制碱技术，氨碱法和其他纯碱制造技术分为四篇十章。既有理论，又注重实际。其中，不冷式碳化联碱生产技术成功突破了经典的索尔维制碱碳酸氢钠结晶冷却成长理论。
　　《纯碱制造技术》可为从事纯碱工业生产、研究、管理的科技人员提供重要的参考信息，也可供相关专业大专院校师生阅读参考。