純堿制造技術(shù)

前言

著名科學(xué)家侯德榜發(fā)明的侯氏制堿法于1964年通過(guò)國(guó)家技術(shù)鑒定，并更名聯(lián)合制堿法，在大連化學(xué)工業(yè)公司正式工業(yè)化生產(chǎn)，從此，我國(guó)純堿工業(yè)形成了氨堿法和聯(lián)合制堿法長(zhǎng)期并存生產(chǎn)、發(fā)展的特有模式。45年來(lái)，我國(guó)純堿生產(chǎn)水平長(zhǎng)足發(fā)展，生產(chǎn)方法齊全，有氨堿法、聯(lián)合制堿法和天然堿加工等，制造技術(shù)和裝備日漸完善。2003年我國(guó)純堿產(chǎn)量首次超過(guò)美國(guó)，成為世界純堿第一生產(chǎn)大國(guó)。自1865年索爾維兄弟在比利時(shí)古耶建立第一個(gè)氨堿法工廠，1941年侯德榜博士于永利公司發(fā)明侯氏制堿法，氨堿法和聯(lián)合制堿法生產(chǎn)的重堿制造過(guò)程一直遵循索爾維制堿的碳酸氫鈉結(jié)晶冷卻成長(zhǎng)理論，但是，由于這一基本理論的歷史局限性，一定程度上束縛了純堿制造技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以至于純堿生產(chǎn)長(zhǎng)期存在著重堿結(jié)晶質(zhì)量差，碳化塔冷卻器易堵需多臺(tái)編組輪作和氨堿法的原料氯化鈉利用率低等技術(shù)難題。不冷式碳化制堿技術(shù)突破了碳酸氫鈉結(jié)晶冷卻成長(zhǎng)理論，按照新的碳酸化重堿結(jié)晶過(guò)程操作理論和工程基礎(chǔ)進(jìn)行生產(chǎn)，目的是克服氨堿法和聯(lián)合制堿法生產(chǎn)的上述缺點(diǎn)，是在國(guó)內(nèi)改良法制堿技術(shù)和日本新旭法制堿技術(shù)臺(tái)階上開(kāi)發(fā)和提升的純堿制造技術(shù)。1983年化工部制堿工業(yè)研究所建立模試裝置，1991年內(nèi)蒙古赤峰化工總廠萬(wàn)噸級(jí)不冷式分步碳化工業(yè)化裝置成功開(kāi)車(chē)，1993年改作不冷式一步碳化，2007年于河南金山化工集團(tuán)舞陽(yáng)、獲嘉兩廠實(shí)現(xiàn)了不冷式碳化聯(lián)合制堿技術(shù)的大工業(yè)化生產(chǎn)。以不冷式碳化制堿技術(shù)建設(shè)費(fèi)用少、生產(chǎn)穩(wěn)定可靠和節(jié)能降耗效果顯著的特點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)世界純堿強(qiáng)國(guó)為目標(biāo)的新一輪發(fā)展中，能夠成為我國(guó)現(xiàn)有純堿制造技術(shù)的重要補(bǔ)充，或者支撐，發(fā)揚(yáng)光大侯德榜先驅(qū)開(kāi)創(chuàng)的純堿事業(yè)。不冷式碳化制堿技術(shù)只改進(jìn)了重堿制造過(guò)程及其相關(guān)的重堿分離、母液吸氨、換熱等工序的工藝和裝備，原則上不更動(dòng)其他工序的流程、設(shè)備和操作。純堿生產(chǎn)的重堿煅燒，聯(lián)合制堿法的氯化銨制造，氨堿法的鹽水、石灰和蒸餾過(guò)程，侯德榜巨著《制堿工學(xué)》和中國(guó)純堿工業(yè)協(xié)會(huì)主編《純堿工學(xué)》有詳盡論述。本書(shū)用論文體撰寫(xiě)，內(nèi)容以不冷式碳化制堿技術(shù)為主，包括基礎(chǔ)研究，生產(chǎn)應(yīng)用的工藝過(guò)程、物熱平衡、技術(shù)裝備和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。全書(shū)按聯(lián)合制堿法，不冷式碳化聯(lián)合制堿技術(shù)，氨堿法和其他純堿制造技術(shù)分為四篇十章，其中涉及現(xiàn)有聯(lián)合制堿法生產(chǎn)技術(shù)的內(nèi)容統(tǒng)一歸入聯(lián)合制堿法篇，第四篇介紹改良法制堿技術(shù)。金山化工集團(tuán)董事長(zhǎng)楊玉琛先生百忙中為本書(shū)作序，特此感謝。本書(shū)出版得到大連化工研究設(shè)計(jì)院以及王月娥、汪松濤、于晶、夏葉清、陳學(xué)順諸位先生的大力支持和幫助，在此深表謝意。限于作者水平有限，難免偏頗和不當(dāng)之處，懇請(qǐng)批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)由從事純堿工業(yè)科研、設(shè)計(jì)四十余年的王全教授編著，是純堿行業(yè)寶貴的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。內(nèi)容以不冷式碳化制堿技術(shù)為主，包括基礎(chǔ)研究，生產(chǎn)應(yīng)用的工藝過(guò)程、物熱平衡、技術(shù)裝備和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。全書(shū)按聯(lián)合制堿法，不冷式碳化聯(lián)合制堿技術(shù)，氨堿法和其他純堿制造技術(shù)分為四篇十章。既有理論，又注重實(shí)際。其中，不冷式碳化聯(lián)堿生產(chǎn)技術(shù)成功突破了經(jīng)典的索爾維制堿碳酸氫鈉結(jié)晶冷卻成長(zhǎng)理論。     本書(shū)可為從事純堿工業(yè)生產(chǎn)、研究、管理的科技人員提供重要的參考信息，也可供相關(guān)專業(yè)大專院校師生閱讀參考。

書(shū)籍目錄

第一篇　聯(lián)合制堿法　第1章　綜述　　1.1　21世紀(jì)我國(guó)聯(lián)堿科技發(fā)展新思路　　　1.1.1　20世紀(jì)末葉的創(chuàng)新理論和技術(shù)基礎(chǔ)　　　1.1.2　建立創(chuàng)新技術(shù)裝置　　　1.1.3　完善變換氣制堿技術(shù)　　1.2　聯(lián)合制堿生產(chǎn)的銨堿比　　　1.2.1　理論和工業(yè)過(guò)程決定的銨堿比　　　1.2.2　實(shí)際生產(chǎn)的銨堿比　　　1.2.3　銨堿比的經(jīng)營(yíng)管理意義　　1.3　聯(lián)合制堿增產(chǎn)途徑　　　1.3.1　碳酸氫銨溶解工藝　　　1.3.2　減少氯化銨過(guò)程的冷卻負(fù)荷　　　1.3.3　濕重堿預(yù)干燥工藝　　1.4　聯(lián)合制堿法的純堿產(chǎn)品鹽分　　　1.4.1　重堿結(jié)晶及分離特點(diǎn)　　　1.4.2　聯(lián)堿法鹽分高于氨堿法的原因　　　1.4.3　降低純堿產(chǎn)品鹽分的措施　　1.5　聯(lián)合制堿生產(chǎn)母液除鐵　　　1.5.1　聯(lián)堿生產(chǎn)中的雜質(zhì)鐵和硫　　　1.5.2　母液除鐵研究和生產(chǎn)應(yīng)用　　1.6　聯(lián)合制堿生產(chǎn)母液澄清　　　1.6.1　聯(lián)堿氨Ⅱ制備與純堿雜質(zhì)　　　1.6.2　母液Ⅱ低溫澄清工藝　　1.7　聯(lián)合制堿母液精制研究　　　1.7.1　母液精制工作簡(jiǎn)要　　　1.7.2　母液Ⅱ低溫精制理論和工程基礎(chǔ)　　　1.7.3　鹽析溢流“逃晶”測(cè)定及分離　　　1.7.4　母液Ⅱ低溫凈化過(guò)濾生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)　　　1.7.5　研究結(jié)果及討論　　　1.7.6　生產(chǎn)應(yīng)用原則　　參考文獻(xiàn)　第2章　重堿制造　　2.1　碳酸化過(guò)程和設(shè)備技術(shù)的進(jìn)展　　　2.1.1　引言　　　2.1.2　現(xiàn)代結(jié)晶觀點(diǎn)取代索爾維制堿理論　　　2.1.3　工藝革新主導(dǎo)新型碳化塔開(kāi)發(fā)　　　2.1.4　實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單操作　　2.2　碳酸化過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)和反應(yīng)熱　　　2.2.1　化學(xué)反應(yīng)和相變化　　　2.2.2　摩爾反應(yīng)熱　　　2.2.3　碳酸化過(guò)程反應(yīng)熱計(jì)算實(shí)例　　　2.2.4　純堿生產(chǎn)的碳酸化反應(yīng)熱　　2.3　聯(lián)堿制堿塔中的二次晶核　　　2.3.1　細(xì)小結(jié)晶沿塔高度變化　　　2.3.2　制堿塔下段產(chǎn)生大量細(xì)小結(jié)晶　　　2.3.3　結(jié)晶沿塔高度變化和粒度分布　　2.4　碳酸化重堿結(jié)晶過(guò)程的冷卻問(wèn)題　　　2.4.1　冷卻在碳酸化過(guò)程中的真實(shí)含義　　　2.4.2　冷卻碳化懸浮液的弊病　　　2.4.3　革新冷卻過(guò)程　　2.5　聯(lián)堿碳化塔的清洗　　　2.5.1　聯(lián)堿碳化塔清洗的特點(diǎn)　　　2.5.2　減輕冷卻段結(jié)疤的措施　　　2.5.3　改善碳化塔清洗條件　　　2.5.4　推薦的清洗氣源　　2.6　聯(lián)堿生產(chǎn)碳化尾氣的氨回收　　　2.6.1　碳化尾氣含氨及回收現(xiàn)狀　　　2.6.2　母液Ⅰ回收工藝評(píng)述　　　2.6.3　理想回收劑的選擇　　　2.6.4　母液Ⅱ回收工藝　　2.7　聯(lián)堿母液吸氨的化學(xué)反應(yīng)和反應(yīng)熱　　　2.7.1　吸氨過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)　　　2.7.2　吸氨過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)熱　　　2.7.3　母液Ⅰ吸氨物料與熱量平衡　　　2.7.4　母液Ⅱ吸氨物料和熱量平衡　　2.8　重堿稠厚器　　　2.8.1　設(shè)置目的　　　2.8.2　重堿稠厚器的形式和特點(diǎn)　　　2.8.3　主要工藝尺寸設(shè)計(jì)方法　　　2.8.4　重堿稠厚器設(shè)計(jì)實(shí)例　　參考文獻(xiàn)　第3章　氯化銨制造　　3.1　聯(lián)堿Ⅱ過(guò)程生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展及課題　　　3.1.1　提高管內(nèi)流速增強(qiáng)外冷結(jié)晶能力　　　3.1.2　逆料流程冷析操作應(yīng)滿足靜力學(xué)條件　　　3.1.3　增設(shè)母液Ⅱ沉降槽　　……第二篇　不冷式碳化聯(lián)合制堿技術(shù)　第4章　理論研究和工程基礎(chǔ)　第5章　不冷式碳化聯(lián)合制堿工藝　第6章　不冷式碳化塔研究與操作實(shí)踐　第7章　不冷碳化聯(lián)堿生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析第三篇　氨堿法　第8章　循環(huán)式氨堿法制堿技術(shù)　第9章　兩個(gè)理論問(wèn)題第四篇　其他純堿制造技術(shù)　第10章　改良法制堿技術(shù)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：③一級(jí)澄清的凈化率低在澄清桶中氨母液Ⅱ的雜質(zhì)沉降分離過(guò)程屬于制堿母液的凈化過(guò)程，與其他化工凈化過(guò)程一樣，宜采用兩級(jí)或多級(jí)凈化工藝，以提高凈化程度?，F(xiàn)行聯(lián)合制堿法生產(chǎn)渾濁的氨母液Ⅱ在澄清桶中雜質(zhì)顆粒的沉降，至少在原料鹽雜質(zhì)較多的時(shí)候，或者在澄清桶的中下部屬于干擾沉降，由于澄清桶的高度和直徑不可能設(shè)計(jì)得過(guò)高過(guò)大，因而更需要實(shí)施兩級(jí)澄清。曾將澄清后的氨母液Ⅱ和氨鹽水過(guò)濾，分析對(duì)比兩者的Caz+、Mg2+雜質(zhì)含量，結(jié)果表明氨堿法生產(chǎn)的總澄清面積大，而且經(jīng)過(guò)三級(jí)澄清后氨鹽水中雜質(zhì)的懸浮物已很少，而聯(lián)合制堿法氨母液Ⅱ一級(jí)澄清且澄清面積過(guò)小，澄清后的母液中雜質(zhì)懸浮物較多。（3）流程不干凈現(xiàn)行生產(chǎn)渾濁的母液Ⅱ從氯化銨鹽析結(jié)晶器溢流進(jìn)入帶有機(jī)械攪拌的母液Ⅱ桶，用泵打至母液換熱器與較高溫度的氨母液I進(jìn)行熱交換，再去噴射吸氨器吸收氨氣成為氨母液Ⅱ，然后進(jìn)氨母液Ⅱ澄清桶沉降除去其中的雜質(zhì)懸浮物。渾濁的母液Ⅱ經(jīng)過(guò)母液Ⅱ桶、母液換熱器和吸氨器，流經(jīng)全部制備工序，顯然不是“干凈”流程，其最大的弊病是母液Ⅱ中懸浮的鈣鎂泥砂等雜質(zhì)極易粘附、結(jié)垢并阻塞換熱通道，需要經(jīng)常性的停車(chē)清掃，必須設(shè)計(jì)3～4個(gè)母液換熱器編組作業(yè)。只宜使用效率較低的列管式熱交換器，其次是母液Ⅱ桶必須設(shè)置機(jī)械攪拌裝置。

編輯推薦

《純堿制造技術(shù)》由化學(xué)工業(yè)出版社出版。

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