1、第 21 页 二、南碱工艺选择21 南碱工艺路线确定的原则和依据目前我国纯碱生产主要采用氨碱法和联碱法两种生产工艺，少量以天然碱为原料加工制作。氨碱法因不需要配套合成氨装置，纯碱产品质量优异而备受欢迎，目前国内大规模的纯碱生产装置仍以氨碱法为主。氨碱法与联合制碱法相互比较氨碱法生产纯碱以合成氨作为中间媒介始终在系统中循环利用，联合制碱法是将中间产物氯化铵作为产品分离出来。氨碱法是传统的生产工艺，已有百余年的历史，工艺成熟可靠，产品质量优异，远远优于联碱法产品质量。氨碱法产品品种专一，中间媒介合成氨是严格控制指标，由于全系统处于常温常压状态，工艺过程控制方便单一，安全稳妥可靠。 氨碱法需要对母液
2、蒸馏回收氨气，能够充分利用低位能源，在能源利用平衡方面占有优势，缺点是大量废渣排除堆放不雅观 。广东南方制碱有限公司原有装置以粗盐水、石灰石、氨及无烟煤为原料，采用氨碱法生产轻质纯碱，以固相水合法生产重质纯碱。2.2 工艺原理工艺原理氨碱法生产纯碱为比利时人 solvay 所首创，故也称索尔维制碱法。它是以食盐和氯化钠为原料，在氨参与下，通过一系列反应而制得的。氨盐水碳酸化生成碳酸氢钠沉淀NaCl+NH3+CO2+H2O = NaHCO3+NH4Cl这一过程在碳化塔中进行。由于 NaCl 水溶液不能吸收 CO2，故必须先用 NaCl 溶液吸收 NH3 制成氨盐水，再吸收CO2，吸氨是在吸氨塔中
3、完成的氯化钠溶液可以是从盐井中直接汲取的卤水，也可以用固体食盐溶解制成。不论何种氯化钠溶液，其中都或多或少地含有 Ca2+、Mg 2+等杂质，它们在氨化或碳酸化过程中会生成CaCO3、Mg(OH) 2、MgCO 3 及其他不溶性复盐，堵塞设备和管道，影响传热和成品质量。故盐水在进入吸氨塔前必须除去这些杂质。其精制的方法是加入碱性物质如 Ca(OH)2 和Na2CO3 等，使生成沉淀： Mg2+2OH-= Mg(OH)2 Ca2+CO32-= CaCO3生成的沉淀可借沉降法除去，沉淀后的盐水称为精制盐水。第 22 页 碳化反应生成的 NaHCO3 固体，经过滤分离以后，送入煅烧炉中，在 160以
4、上的高温煅烧，即得纯碱：NaHCO 3 = Na2CO3+ CO2+ H2O煅烧放出的气体称为炉气，经冷却，吸收除去氨后，压缩返回碳酸化塔。滤过分离母液中主要含 NH4Cl，当加热蒸馏时，母液中的碳酸氢铵和氢氧化铵首先分解以气相逸出。含有氯化铵的溶液，送入调和槽中，加入石灰乳，在不断搅拌下，使其进行如下的反应：2NH 4Cl+ Ca(OH)2 =2NH4OH+ CaCl2然后将调和槽出口的溶液送入蒸馏塔，在加热的情况下，回收得到氨气，与淡液蒸馏塔分解得到氨气一起送往吸氨塔吸氨制成氨盐水。塔底部排走的溶液称为蒸馏塔废液，一般情况下直接排弃。氨盐水碳酸化所使用的二氧化碳、蒸馏氯化铵所需要的石灰乳是
5、由石灰石煅烧而得到的：CaCO 3= CaO + CO2石灰石的煅烧是在石灰窑中进行的。产生的 CO2 气，浓度在 40%左右，称为窑气，经过除尘、冷却和压缩后送去碳酸化塔的中部用作碳酸化，得到的固体产品即为石灰。为了易于调节和便于输送，送往调和槽分解氯化铵的石灰通常先制成石灰乳。将石灰和热水一起送入消化机中，在近于沸腾的情况下石灰进行消化而成悬浮液，即为石灰乳。CaO + H2O= Ca(OH)2氨碱法生产的主要化学反应可以表示为:NaCl+ CO2+ NH3 + H2O = NH4Cl + NaHCO3CaCO3 = CaO + CO2 NaHCO3 = Na2CO3+ CO2+H2OCa
6、O + H2O = Ca(OH)2 NH4Cl+Ca(OH)2 = CaCl2+H2O+NH3第 23 页 目前的工艺流程 （一）盐硝车间生产目的回收原料卤水中的 Na2SO4 生产工厂副产品；对回收 Na2SO4 后的卤水进行处理生产满足碱要求的饱和粗盐水。工艺流程简述来自硝盐矿车间和从中堂盐矿购进的原料卤水混合进入氨蒸发器，由液氨蒸发间接冷冻降温度，产生 Na2SO410H2O 结晶后进入沉硝罐。经自然沉降分离后，脱硝卤水经过预冷器降低进入氨蒸发器的原料卤水的温度后，进入制盐多效蒸发器，以来自热电车间低压蒸汽为热源，蒸发浓缩产生固体盐结晶。浓缩后的悬浮液进入溶盐系统与大部分的脱硝盐水混合，
7、利用盐结晶的重新溶解使脱硝卤水成为饱和粗盐水。饱和粗盐水经旋液分离器夹带的盐结晶后被送至重碱车间盐水岗位，用于纯碱生产。在沉硝罐内沉淀下来的 Na2SO410H2O 晶浆经过过滤机分离出大部分卤水（即滤液该滤液与原料卤水混合）后，进入热溶设备，用低压蒸汽和水重新溶解。溶液进入提硝多效蒸发器，以热电车间送来的低压蒸汽为热源蒸发浓缩生成 Na2SO4 结晶。蒸发悬浮经离心机进第 24 页 行固液分离，液体经母液池最终返回原料卤水贮罐，结晶则进入干燥器，与鼓风机送进的热空气直接接触干燥后成为工厂副产品包装出厂。离开干燥器的热空气经旋风除尘、水膜洗涤后排空。（二）石灰车间生产目的利用无烟块煤或焦碳燃烧
8、的热量，把原料石灰石分解并对分解产生的氧化钙进行消化，生产二氧化碳和石灰乳。对重碱车间来的蒸馏废液进行物理处理，进行固液分离，清废液外排，固体（碱渣）装船外运或综合利用。工艺流程简述采购进厂的石灰石和无烟煤块按照一定的比例混合后进入石灰窑，通过鼓风机把空气从石灰窑底部进入，使无烟块煤或焦碳和石灰石燃烧，利用无烟煤块燃烧产生的热量令石灰石分解成为二氧化碳、氧化钙。二氧化碳气从石灰窑顶离开并经过窑气净化系统除尘处理后到重碱车间压缩岗位；氧化钙则从石灰窑底离开后进入化灰机，与热水混合消化成石灰乳送至重碱车间蒸吸和盐水岗位，分离出来的未分解石灰石则返回石灰窑再次利用。从重碱送来的废液与二氧化碳在中和塔
9、内直接接触吸收，调节废液的 pH，并分离出大颗粒砂子后，加入絮凝剂聚丙烯酰胺，进入澄清桶自然沉降分离，上层清废液经加盐酸中和，调节 pH 调节到 6-9，经泵送到 8km 外的墩头基涌排放，下层的悬浮液进行板框压滤后，液体返回澄清桶，碱渣装船外运，或进行综合处理（生产土壤改良剂） 。（三）重碱车间生产目的生产重碱（碳酸氢钠）并送煅烧车间。工艺流程简述利用盐硝送来的粗盐水经过石灰纯碱法精制合格的精盐水,盐泥增稠后排放。利用来自热电车间的中压蒸汽及压缩机排放的乏汽，经过减温或减压，分别送煅烧、小苏打使用。利用精盐水、二氧化碳气和采购的液氨，生产中间产品碳酸氢钠，并送往煅烧车间；利用来自石灰车间的石
10、灰乳、压缩岗位送来的低压蒸汽回收生产母液中的氨，循环用于碳酸氢第 25 页 钠的生产，并产生蒸馏废液，送往石灰车间净化岗位处理。（四）煅烧车间生产目的以重碱车间送来的中压蒸汽为热源，与重碱车间送来的重碱（碳酸氢钠）进行间接换热加热分解成纯碱，产生的二氧化碳循环再利用，纯碱按各种规格进行包装。工艺流程简述来自重碱车间的碳酸氢钠结晶在轻灰煅烧炉内与中压蒸汽间接换热，产生分解反应，生成纯碱产品，并分解出二氧化碳和水，从轻灰炉出来的轻灰进行凉碱炉进行降温，降温后送至包装岗位进行分类包装；如生产重质纯碱，从轻灰炉出来的纯碱进入水合机与喷洒的脱盐水混合形成 Na2CO3H2O（目的：产生重结晶和造粒） ，
11、出来的水合碱进入重灰煅烧炉与蒸汽间接换热，除去水分，再经过凉碱炉的降温，送至包装岗位进行分类包装。从轻灰炉出来的气体以过旋风分离器回收纯碱，气体进入水封槽，回收碱液送重碱盐水岗位用，气体经螺旋板冷却器回收氨后，二氧化碳送压缩岗位。（五）热电车间生产目的通过阴、阳离子交换树脂及反渗透装置，利用进厂的自来水或直流水(江水) 生产脱盐水，用于锅炉产蒸汽以及纯碱工艺生产；在锅炉内，利用烟煤和无烟煤混合燃烧产生的热量生产蒸汽用于纯碱、芒硝工艺生产及汽轮机发电；汽轮机发电供应全厂使用。工艺流程简述进厂的自来水或直流水依次经过机械过滤器（去除机械杂质） 、反渗透装置（去除有机杂质） 、阳离子交换床（去除阳离
12、子）和阴子交换床（去除阴离子）后成为脱盐水（阴、阳离子交换床分别在运行周期末期用烧碱、盐酸再生，再生水形成排放废水） ，部分送至纯碱工艺生产使用，其余进入锅炉除氧器后成除氧水。除氧水一部分送至纯碱工艺生产使用，剩余部分作为锅炉给水进入锅炉。采购进厂的烟煤和无烟煤依据质量情况按照一定比例混合后在球磨机内被磨碎成粉，进入锅炉燃烧，释放出热量，加热锅炉给水产生过热蒸汽。锅炉烟气夹带着燃烧后的煤灰先进入旋风除尘器（干法分离）去除大部分煤灰（经干灰埋刮板排出系统成为干煤灰 ，再进入第 26 页 水膜脱硫塔，与含有氧化钙和氢氧化钙的碱性水直接接触进行除尘脱硫后排空。水膜脱硫塔的水夹带冲洗下来的煤灰进入沉淀池分离煤灰后循环使用。锅炉产生的过热蒸汽一部分送至纯碱工艺生产使用，剩余部分进入汽轮发电机进行发电，在汽轮机的某个压力位置，一部分蒸汽被抽取出来用于芒硝工艺生产，其余蒸汽完成发电后被冷凝为冷凝水，返回锅炉使用。
