化工工艺学无机化学矿物加工利用资料讲解.ppt

一、纯碱 纯碱是一种大吨位化工原料，用途极其广泛 制造玻璃 制肥皂 硬水变软水 石油和油类的碱精制 冶炼工业上的应用 化学工业上的应用 洗涤、印染、漂白及其他 纯碱的生产方法 1、氨碱法生产纯碱 2、联碱碱法生产纯碱（侯氏法） 3、路布兰法 芒硝制碱法 4、天然碱加工提纯制纯碱 纯碱工业是在硫酸工业发展以后逐渐发展起来的。目前主要生产方法氨碱法和联合制碱法。 图1 路布兰法生产纯碱流程图 2NaCl+ H2SO4=Na2SO4+2HCl NaSO4+2C =Na2S+2CO2 Na2S+CaCO3 = Na2CO3 + CaS 缺点：原料利用低，质量差，成本高，间歇生产 图2 水蒸气还原芒硝制纯碱流程 图3 天然碱加工提纯制纯碱流程 1861年比利时人苏维尔提出此法。 原料：食盐，石灰石，焦炭，氨。 优点：原料来源方便，质量好，成 本低，连续生产。 氨碱法制纯碱 一、纯碱 1、氨碱法 （1）氨碱法的生产原理 主要反应过程有： ①石灰石煅烧 CaCO3 → CaO + CO2 ②氨盐水碳酸化 NaCl + NH3 + CO2 + H2O → NaHCO3 ↓+ NH4Cl 也可写为 NH4HCO3 + NaCl → NaHCO3 ↓+ NH4Cl ③碳酸氢钠的煅烧 2NaHCO3 (s) → Na2CO3 (s)+ CO2 + H2O ④蒸氨 2NH4Cl + Ca(OH)2 → 2NH3↑ + CaCl2 + 2H2O 一、纯碱 （2）氨碱法工艺流程 氨碱法的生产过程主要分以下几个工序： ①盐水的制备及精制。 ②盐水吸氨制氨盐水。 ③氨盐水碳酸化制重碱。 ④重碱过滤和洗涤。 ⑤重碱煅烧制纯碱。 ⑥氨的蒸馏回收。 ⑦石灰石煅烧制生石灰和二氧化碳。 ⑧生石灰消化制石灰乳。 图3-75是氨碱法生产纯碱的工艺流程。 93 一、纯碱 2、联合制碱法 （1）联合制碱法的原理 联合制碱法工艺分为两个过程： 一过程为制碱过程，即氨盐水碳酸化生成NaHCO3沉淀： NaCl + NH3 +CO2 +H2O → NaHCO3 + NH4Cl 二过程是用冷析和加NaCl盐析的方法从母液中将NH4Cl分离出来。 一、纯碱 （2）联合制碱法工艺流程 联合制碱法工艺中的一过程与氨碱法相似，二过程制氯化铵又分为热法流程和冷法流程。 图3-95为两次吸氨一次碳酸化的冷法联合制碱工艺流程。 95 （3）氨碱法和联碱法的比较 氨碱法的优点：原料易于取得且价廉，生产过程中的氨可循环利用，损失较少；能够大规模连续生产，易于机械化，自动化；可得到较高质量的纯碱产品。 氨碱法缺点：是原料利用率低，造成大量废液废渣排出，严重污染环境；碳化后母液中含有大量的氯化铵，需加入石灰乳使之分解，然后蒸馏以回收氨，这样就必须设置蒸氨塔并消耗大量的蒸汽和石灰，从而造成流程长，设备庞大和能量上的 浪费。 联合制碱法与氨碱法比较有下列优点：原料利用率高；不需石灰石及焦碳，降低了很多成本；纯碱部分不需要蒸氨塔、石灰窖、化灰机等笨重设备，缩短了流程，建长投资花费减少；无大量废液、废渣排出，可在内地建厂。 一、纯碱 二、烧碱 烧碱，又叫氢氧化钠；火碱；苛性钠 NaOH 相对分子量（或原子量） 40.01 1、密度 2.130 kg /dm3 2、熔点 318.4℃ 3、沸点 1390℃ 4、性状无色透明晶体 5、溶解情况易溶于水，同时强烈放热。溶于乙醇和甘油 6、其他 固碱吸湿性很强，露置在空气中，最后会完全溶解成溶液。 烧碱也是重要的化学化工原料。 通常用隔膜法、离子交换法制烧碱。水银法已被淘汰。 隔膜法：石墨或金属为阳极，铁为阴极。两极间用隔膜将溶液分开。 离子交换膜法：实质上也是一种隔膜法。用有选择性的离子交换膜来分隔阳极和阴极。这种离子交换膜是一种半透膜，只允许钠离子和水通过。 二、烧碱 1、电解制碱原理 （1）法拉第定律 m=kQ 通过1法拉第电量可析出1克当量物质。 1法拉第电量＝96500库仑＝26.8安培?小时 实际电解时有电流损失，所以应乘以电流效率后才是真正析出物质量。 （2）电极反应 阳极氧化： 2Cl－ -2e = Cl2(g) 阴极还原： 2H2O + 2e = H2(g) + 2OH－ 在阴极区的离子反应： Na+ + OH－ = NaOH(aq) 总反应为： 2NaCl(aq) + 2H2O = Cl2(g) + H2(g) + 2NaOH(aq) 二、烧碱 2、