本科毕业论文--利用二氧化碳和硅酸钠水溶液联产白碳黑和纯碱.docVIP

利用二氧化碳和硅酸钠水溶液联产白碳黑和纯碱摘 要：本文采用法通过和反应制取二氧化碳，二氧化碳制取白炭黑和纯碱，给出了其生产方法和最佳工艺条件，并对试制品进行了理化指标检测。关键词：二氧化碳 低数硅酸钠 白炭黑 纯碱前言：近年来，氯碱工业随着我国石油化工快速发展而有了大幅增长。但与此同时仅在石化工业高度发达的国家，例如美国存在的烧碱过剩问题在我国也日益严重。纯碱——白炭黑联产的烧碱法与氯碱生产恰好呈互补关系，一旦与氯碱生产相结合，将从根本上解决困扰氯碱生产的烧碱过剩问题，从而提高烧碱生产的经济效益。业内专家分析，我国白炭黑的９０％的产品用于橡胶工业，特别是旅游鞋工业的发展，对白炭黑需求趋旺。但我国白炭黑与国外存在不小的差距，主要表现在： 工艺。国内大多数白炭黑生产厂在生产过程中，均是操作人员凭经验进行操作。由于操作人员的经验、素质、对反应过程中工艺条件的把握和终点的判断不可能完全一致，因此，产品质量很难稳定。而引进的生产装置自控能力高，产品质量稳定。 能耗及原料消耗。国外采用浓度较高的水玻璃与浓酸反应，单位体积浆料中ＳｉＯ2的含量提高，增大了反应设备的生产能力。国内大多数白炭黑厂家使用的反应原料浓度较稀反应中采用间接加热。白炭黑干燥前，滤饼含水量达８５这样也导致能耗增加。国内已有生产厂在能耗和反应工艺上借鉴先进经验，如采用闪蒸喷雾干燥、低压混流喷雾干燥方法，使白炭黑能耗由占总成本的３９．５％逐渐下降到接近国外先进水平，即占总成本的２８％左右。 纯碱——白炭黑联产的烧碱法作为一个白炭黑制备方法，除了二氧化碳取代硫酸所降低的原料，设备费用和解决了排放芒硝引起的环境污染外，更重要的是产出纯碱所产生的综合效益，将大大影响白炭黑生产的社会经济成本，从而使硅石原料低成本地转变成高分散的二氧化硅成为可能。这样充分利用自然丰富的硅石资源，促进包括有机硅化学在内的整个硅化学的法展有重要意义。硅酸钠的发展概况：硅酸钠1818年首先由德国研制成功并开始了工业化生产。我国于1938年开始在北京、青岛、天津、广州等地先后建设多家硅酸钠生产厂。解放后，生产厂遍布全国各地。80年代生产硅酸钠的国营、集体、乡镇企业如雨后春笋般遍布全国各地，年产量突破百万大关。1984年我国制订了国家标准，成立了硅化合物全国情报网，无机硅化物科学技术顾问组，极大的促进了该行业的良好发展。更由于硅酸钠的特殊性能而至今无可替代的产品诞生。所以近年来随着社会经济的发展，硅酸钠品种与数量均大幅度增加，已成为无机盐行业中重要的一部分，目前全国约有近200家生产硅酸盐的企业，年总产量已达到170万吨。泡花碱的用途非常广泛，几乎遍及国民经济的各个部门。在化工系统被用来制造硅胶、白炭黑、沸石分子筛、偏硅酸钠、硅溶胶、层硅及速溶粉将泡花碱等各种硅酸盐类产品，是硅化物的其本原料。在化轻工业中是洗衣粉、肥皂等洗涤剂中不可缺少的原料，也是水质软化剂、助沉剂;在纺织工业中用于助染、漂白和浆纱:在机械行业中广泛用于铸造、精密铸造、砂轮制造和金属防腐剂等;在建筑行业中用于制造快干水泥、耐酸水泥、防水剂、土壤固化剂、耐火材料等;在农业方面可制造硅素肥料。另外泡花碱作为粘合剂，广泛应用于纸板(瓦楞纸)纸箱的粘合剂总之，由于泡花碱的广泛应用，使得这个行业在国民经济中占有很重要的地位。泡花碱生产工艺可分为干法和湿法两种，通常所使用的是干法生产固体泡花碱，将石英砂、纯碱，按一定比例混合送至反射窑炉中，经高温煅烧溶化出炉水淬后包装即为固体泡花碱。固体泡花碱有利于运输、贮存。将固体泡花碱在一定温度、压力下将其溶化成所需规格的液体泡花碱液体即为液体泡花碱。化学反应式为: Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑ 由于我们这里主要是讨论关于白碳黑的生产工艺流程，所以关于硅酸钠的制备就不予以详细讲述。基本原理和生产方法 在常温下，用质量分数为30%的硫酸和碳酸钠粉末反应产生二氧化碳，作为反应物二氧化碳的供源，再将二氧化碳气体通入密度为1.15,玻美度为4.00的硅酸钠溶液中 CO2 +Na2SiO3 = Na2CO3 + SiO2 然后用带玻璃子的搅拌器对溶液不断搅拌，是通入的二氧化碳气体与硅酸水溶液能充分接触以利于反应，同时对盛有硅酸钠水、溶液的三颈瓶进行加热，将温度控制在100以下（70左右为佳）。这样以利于硅胶脱水。经过6个小时左右，在不断通入二氧化碳的情况下，溶液经过自聚、溶解、沉淀三个过程，然后将其进行过滤，将沉淀和溶液分开，再将沉淀洗涤、烘干，即可制得白色的产品-----白碳黑；同时将滤液用干锅进行蒸发、浓缩、结晶，便得到产品之二-----纯碱（Na2CO3），其工艺流程图如下： 二、实验结果与讨论1、二氧化碳的制备 用浓硫酸按质量比为3：7的比例，倒入蒸馏水中配得质量分数为30%的稀硫酸。再