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第一篇 绪论2

第一章 纯碱工业概述2

第一节 概述2

第一节 纯碱工业产品4

一、纯碱(轻灰和重灰)4

二、氯化铵(农用及工业用)9

三、烧碱10

四、小苏打11

五、氯化钙和再制盐13

六、碳酸氢铵(工业用)15

七、碳氧16

八、食用面碱16

九、水玻璃17

十、混合肥料18

十一、过碳酸钠18

第三节 纯碱工业的发展20

第四节 纯碱工业设备名称、符号及专用单位23

一、纯碱工业设备名称及国际符号23

参考文献26

二、我国纯碱工业规模的划分26

三、纯碱工业专用单位及换算26

第二章 纯碱生产方法概述27

第一节 概述27

第二节 氨碱法32

第三节 联合制碱法34

第四节 天然碱加工36

一、倍半碳酸钠法37

二、一水碳酸钠法37

三、卤水碳酸化法38

四、我国天然碱加工概况39

第五节 霞石制碱41

一、霞石和霞石制碱过程41

二、霞石加工产品44

三、霞石制碱与氨碱法比较45

第六节 芒硝制碱45

一、湿法(ΤИПХА)法46

二、干法48

三、循环制碱法(НИУИФ法)49

四、芒硝有机胺制碱52

参考文献52

第三章 制碱原料54

第一节 食盐54

一、食盐的性质54

二、资源55

三、我国工业用食盐标准59

第二节 石灰石和二氧化碳59

一、石灰石59

二、二氧化碳60

第三节 氨62

第四节 天然碱62

一、天然碱的基本概念62

二、天然碱矿物及矿石63

三、我国常见的几种天然碱矿石及产品的俗称63

四、天然碱的伴生矿物66

五、天然碱矿物性质66

六、天然碱矿物资源分布66

一、芒硝70

第五节 其他制碱原料70

二、霞石72

参考文献73

第二篇氨碱法制碱74

第四章 氨碱法制纯碱的理论基础74

第一节 氨碱法生产纯碱的主要过程74

第二节 生产过程的相图分析76

一、П.П.Федотьев等人的工作76

二、NaHCO3-NH4HCO3-NH4CI三固相点的数据80

第三节 生产过程最佳条件的分析82

一、碳酸化母液的最佳温度和浓度82

三、NaHCO3-NH4HCO3二固相线的数据82

四、NaHCO3结晶区的数据82

二、氨盐水的最佳氨盐比87

参考文献90

第五章 石灰石的煅烧和石灰消化91

第一节 石灰石煅烧和石灰消化的工艺过程原理91

一、石灰石煅烧过程中的化学反应91

二、竖式石灰窑煅烧过程中区段的划分93

三、影响石灰窑生产能力的因素94

第二节 工艺流程及控制条件97

一、工艺流程97

二、控制条件98

第三节 石灰窑的工作指标及其计算99

一、碳酸钙的分解率99

二、石灰窑的生产能力100

三、窑气中二氧化碳浓度101

五、石灰窑物料和热量衡算102

四、灰窑热效率102

第四节 石灰窑104

一、混烧竖窑构造的主要要求104

二、石灰窑的主要结构104

第五节 石灰乳的制备108

一、石灰的消化108

二、化灰机109

第六节 窑气的净化与冷却112

一、窑气成分及含尘量112

三、填料式窑气洗涤塔113

二、窑气的冷却与净化113

四、筛板式泡沫除尘器114

五、电除尘器115

参考文献117

第六章 盐水精制118

第一节 盐水精制概述118

一、盐水精制的目的118

二、精制盐水纯度的要求118

三、盐水精制方法118

二、工艺流程119

第二节 石灰一纯碱法精制盐水119

一、精制过程的原理119

三、工艺控制条件121

四、石灰--纯碱法的优点121

第三节 石灰--碳酸铵法精制盐水121

一、精制原理121

二、工艺流程122

三、工艺控制条件123

二、斜板式澄清桶124

一、道尔式澄清桶124

第四节 盐水澄清设备和盐泥处理124

三、盐泥处理126

第五节 除钙塔127

一、除钙塔的作用128

二、除钙塔的主要结构128

三、除钙塔内吸收NH2和CO2情况128

四、除钙塔工艺计算举例130

参考文献135

一、盐水氨化过程中的化学反应136

第七章 精制盐水的氨化136

第一节 盐水氨化过程原理136

二、精制盐水氨化过程的气液相平衡及吸收速度137

三、精制盐水的氨化效应139

四、盐水氨化过程中的传质140

第二节 工艺流程和控制条件141

一、吸氨流程特点141

二、工艺流程142

一、概述143

第三节 精制盐水的氨化设备143

三、工艺控制条件143

二、吸氨塔结构设计原则144

三、吸氨塔的结构145

四、吸氨净氨器146

五、吸氨冷却设备146

六、氨盐水澄清桶及钛泵149

第四节 精制盐水氨化过程的物热计算149

一、查定数据149

二、物料计算150

三、热量和冷却面积的计算152

参考文献156

第八章 氨盐水碳酸化157

第一节 氨盐水碳酸化工艺过程原理157

一、NH2-CO2-H2O体系的气液平衡和液相中各种组分的浓度分配157

二、氨盐水的碳酸化动力学161

三、HaHCO3的结晶动力学163

第二节 氨盐水碳酸化的工艺流程和工艺条件164

一、工艺流程164

二、工艺条件166

一、各种参数的变化167

第三节 碳酸化塔的工作状况和操作条件167

二、结疤及清洗170

三、硫化物在碳酸化过程中的作用和变化173

第四节 碳酸化塔175

一、索尔维碳酸化塔175

二、筛板式碳酸化塔183

第五节 物料衡算和热量衡算183

一、物料衡算183

二、热量衡算和冷却面积计算186

参考文献188

第九章 重碱(粗碳酸氢钠)的过滤189

第一节 过滤工艺过程原理和流程189

一、概述189

二、过滤过程的理论基础189

三、过滤工序和工艺流程191

第二节 过滤机与真空装置192

一、转鼓(滤鼓)式真空过滤机192

二、重碱离心分离与真空过滤的比较200

三、真空装置及吸风装置203

参考文献210

第十章 重碱的煅烧211

第一节 重碱煅烧的物化基础211

第二节 重碱煅烧的工艺流程212

一、炉气母液洗涤流程214

二、返碱预混流程214

三、热碱回收流程214

一、煅烧设备的演变215

二、外热式加转煅烧炉215

第三节 煅烧设备的演变及其结构215

三、无返碱煅烧炉218

四、蒸汽煅烧炉220

五、自身返碱蒸汽煅烧炉222

六、其他辅助设备224

第四节 煅烧炉的操作控制226

一、出碱温度226

二、返碱量控制228

三、炉伸涨度228

一、物料衡算229

四、炉头压力229

第五节 蒸汽煅烧炉物料和热量衡算实例229

二、热量衡算231

第六节 工艺设计235

第七节 重碱沸腾煅烧235

一、重碱沸腾煅烧工艺流程236

二、重碱沸腾煅烧炉236

三、重碱沸腾煅烧工艺控制237

四、沸腾煅烧炉的特点、存在问题和改进方向238

一、回转凉碱炉239

第八节 凉碱装置239

二、流化床凉碱240

第九节 重碱湿分解241

一、反应原理241

二、重碱湿分解工艺流程242

三、分解塔243

四、湿分解操作控制244

第十节 重质纯碱的制造245

一、固相水合法245

三、液相水合法248

二、挤压法248

参考文献250

第十一章 母液和淡液蒸馏251

第一节 蒸氨过程的气液平衡251

一、NH3-H2O系统252

二、NH3-CO2-H2O系统253

第二节 母液蒸氨工艺流程257

一、典型的正压蒸馏流程258

二、真空蒸馏流程259

三、干石灰蒸馏流程261

四、固体氯化铵蒸馏流程262

五、工艺技术评述263

第三节 蒸氨设备266

一、典型综合蒸氨塔267

二、不带冷凝器的蒸氨塔270

三、改良型蒸氨塔271

四、带机械搅拌装置的蒸氨塔274

五、预灰桶274

一、理论塔板276

第四节 蒸氨塔工艺计算276

二、塔体设计279

三、泡罩设计280

四、溢流管设计282

五、流体阻力计算283

第五节 母液蒸馏的操作控制283

一、蒸馏温度283

二、废液含NH3和过剩灰284

三、操作负荷284

第六节 蒸氨塔物料和热量衡算285

一、物料衡算285

四、停、开塔方法285

五、扫塔方法285

二、热量衡算287

第七节 蒸馏废液热量闪发回收289

一、喷射法闪发回收流程290

二、闪发器工艺计算291

三、蒸馏废液热量闪发回收操作292

第八节 淡液蒸馏293

一、淡液蒸馏工艺流程294

三、淡液蒸氨塔设备295

二、淡液蒸馏操作控制295

第九节 蒸氨塔的结垢及其处理299

参考文献300

第十二章 二氧化碳气的压缩302

第一节 二氧化碳气压缩过程原理302

一、等温压缩功的计算302

二、绝热压缩功的计算302

第二节 压缩机的选择303

一、离心式压缩机的基本原理304

第三节 CO2离心式压缩机304

二、离心式压缩机用于碱工业的优越性306

三、我国CO2气离心压缩机307

四、60万t/a氨碱压缩流程及压缩机选型312

第四节 CO2螺杆压缩机312

第五节 CO2活寒式压缩机314

一、浓CO2气制碱314

二、变换气制碱增压机流程316

五、活塞式压缩机的结构及选择318

四、小型氨碱厂CO2气压缩流程318

三、石灰窑CO2气加压制碱流程318

参考文献320

第十三章 纯碱生产过程的物料平衡和能量平衡汇总321

第一节 反应和反应热321

第二节 氨碱法物料平衡与能量平衡汇总表322

第三节 联碱法物料平衡图330

第四节 热力学考察335

参考文献336

一、基本原理337

第一节 苛化碱液的制备及固液分离337

第十四章 苛化法制烧碱337

二、苛化液的液固分离340

三、工艺流程341

四、苛化过程的调节与控制342

五、主要设备343

第二节 烧碱液的蒸发及析出盐的分离345

一、烧碱液的蒸发345

二、析出盐的分离346

三、工艺流程347

四、蒸发过程的调节与控制348

五、主要设备350

第三节 固体烧碱的生产353

一、熔碱的精制353

二、工艺过程356

三、熔碱工艺指标和产品规格357

四、熔碱锅358

五、安全、贮存及运输358

第四节 烧碱设备用材359

一、苛化桶的热量平衡362

第五节 热量平衡362

二、三效逆流蒸发装置的热量平衡366

三、升膜蒸发器的热量平衡368

参考文献370

第十五章 小苏打生产371

第一节 小苏打生产原理371

一、Na2CO2-NaHCO3-H2O体系的相平衡371

二、碳酸钠溶液碳酸化反应的研究373

第二节 小苏打生产工艺流程和工艺条件376

一、碳酸钠溶液的制备376

二、碳酸化及其他工序的流程378

三、主要工艺条件379

第三节 小苏打生产的物料衡算与热量衡算380

一、碳酸化塔的物料衡算的热量衡算380

二、分离及化碱过程的物料衡算383

三、干燥过程物料和热量衡算383

第四节 小苏打生产过程的主要设备384

一、碳酸钠溶液制备设备384

二、碳酸化塔385

三、分离、干燥设备386

参考文献387

第十六章 氨碱法生产过程的三废及其治理和综合利用388

第一节 生产废弃物388

一、废液废渣388

二、废气和粉尘388

第二节 氨碱厂生产过程的环境保护389

一、国外废液废渣排放概况389

二、国内碱厂废液废渣的合理排放390

三、纯碱厂粉尘治理391

一、废液制氯化钙和再制盐394

第三节 废物综合利用生产化工产品394

二、废液晒盐399

三、盐水一次泥制轻质碳酸镁400

第四节 废物综合利用制建筑材料及其他制品402

一、废渣制水泥403

二、废渣制低温水泥及粘合剂407

三、废渣制碳酸化砖408

四、废渣制钙镁肥410

参考文献412

第一节 联合法发展史414

第三篇联合法生产纯碱和氯化铵414

第十七章 联合法的相图分析414

第二节 联合法制碱相图415

一、相图表示法415

二、Na+、NH4+∥HCO3-、CI-、NH2、H2O体系的溶解度数据及相图415

第三节 生产流程417

一、原则性生产流程417

二、联合法流程的简化和各种流程的比较421

一、制碱过程的生产条件424

第四节 生产条件424

二、制氯化铵过程的生产条件425

三、体系的水平衡426

第五节 相图计算426

一、相图组成的计算427

二、氨母液Ⅰ冷析过程的计算429

三、盐折过程的计算430

四、二次吸氨的计算432

五、碳酸化和重碱过滤的计算432

参考文献433

第十八章 原盐精制434

第一节 原盐精制方法434

一、洗涤盐法435

二、再制盐法437

第二节 原盐精制主要设备438

一、双螺旋洗盐机438

二、球磨机439

三、分级器439

四、立洗桶440

一、洗涤盐质量与产品质量关系441

五、蒸发器441

第三节 原盐精制诸问题探讨441

二、球磨机的转速442

三、球磨机钢球数量与级配442

四、球磨机的生产率443

五、分级器浮选速度的确定444

第四节 洗涤盐法物料衡算444

一、依据444

二、平衡计算445

参考文献447

第十九章 联合制碱Ⅰ过程--制碱过程448

第一节 Ⅰ过程原理448

一、联合制碱循环过程概述448

二、循环过程的相图分析452

三、联合制碱Ⅰ过程的主要原理455

第二节 Ⅰ过程的流程及工艺条件462

一、国内主要流程及其操作原理462

二、联碱Ⅰ过程的工艺条件466

一、吸氨设备475

第三节 联碱Ⅰ过程的主要设备475

二、碳酸化设备479

第四节 联碱Ⅰ过程的综合工艺流程483

参考文献485

第二十章 联合制碱Ⅱ过程--制铵487

第一节 Ⅱ过程原理及工艺条件487

一、循环过程中氯化铵结晶原理487

二、循环母液的冷再生与热交换500

三、稠厚、分离及晶浆洗涤502

一、结晶器509

第二节 Ⅱ过程的主要设备509

二、外冷器514

三、母液换热器515

四、推料式连续离心分离机515

五、湿铵沸腾干燥设备515

第三节 联碱Ⅱ过程的工艺流程516

参考文献518

第二十一章 热法生产氯化铵519

第一节 概述519

一、滤过母液脱氨522

第二节 工艺过程原理522

二、氯化钠与氯化铵的分离过程525

第三节 工艺流程和操作条件535

一、国外生产流程和操作条件535

二、我国中间试验流程和操作条件538

第四节 主要设备540

一、脱氨塔540

二、蒸发器543

三、结晶器及外冷器、轴流泵543

参考文献544

第二十二章 变换气制碱545

第一节 变换气制碱原理545

一、引言545

二、变换气制碱原理546

三、变换气制碱的特点546

第二节 变换气制碱流程和工艺条件547

一、变换气制碱工艺流程547

二、变换气制碱的工艺条件548

一、碳酸化塔549

三、尾气净化流程及讨论549

第三节 主要设备549

二、尾气净化塔550

第四节 关于变换气制碱的讨论550

一、变换气制碱的现状550

二、变换气制碱法与浓气制碱法的比较552

三、变换气制碱的展望553

参考文献553

第四篇 天然碱的开采和加工554

第二十三章 天然碱矿床的开采554

第一节 概述554

第二节 旱采554

一、露天开采554

二、井巷开采558

第三节 溶解开采法原理564

一、溶解开采法简介564

二、天然碱溶解开采的原理565

一、建井572

第四节 天然碱溶解开采工艺572

二、建槽576

三、采卤576

参考文献582

第二十四章 天然碱加工583

第一节 概述583

第二节 碱液的制备583

一、溶碱583

二、碱液澄清584

一、倍半碱流程588

第三节 纯碱生产588

二、一水碱流程594

三、稀烧碱液溶采碱液的一水碱流程600

第四节 小苏打生产601

一、工艺原理601

二、生产流程607

三、影响小苏打产率和质量的因素608

四、滤碱母液的处理610

五、小苏打生产技术经济分析613

一、天然碱苛化制烧碱的工艺原理614

第五节 天然碱苛化法制烧碱614

二、天然碱苛化制烧碱的工艺流程616

三、天然碱苛化制烧碱的发展前景618

第六节 天然碱液半碳酸化制纯碱和芒硝碱618

一、天然碱液半碳酯化制纯碱和芒硝碱618

二、凯尔-马基(Kerr-MeGee)碳酸化法制碱流程621

三、碱湖水碳酸化联产盐碱622

四、晶碱石洗涤法制碱623

参考文献624

第五篇 公用设施与碱厂设计625

第二十五章 纯碱厂的总图设计625

第一节 厂址选择625

一、引言625

二、碱厂对厂址的要求625

三、碱厂厂址的选择625

二、碱厂的组成626

三、碱厂的总体布置626

第二节 碱厂的总体布置626

一、总平面布置的原则626

第三节 纯碱厂总图布置实例627

参考文献629

第二十六章 粉体物料的贮运630

第一节 粉体物料630

一、概述630

二、粉体原料的消耗定额630

三、纯碱物性631

四、粉体工学在纯碱生产中的地位633

一、原料盐的贮运系统636

第二节 原料的贮运636

二、石灰石贮运系统654

三、焦炭(白煤)贮运系统662

四、在制品的输送662

第三节 成品的贮运666

一、纯碱的输送666

二、纯碱的筛分与粉碎674

三、纯碱的贮存675

四、纯碱的包装681

五、纯碱的散运689

六、纯碱的装卸690

参考文献691

七、氯化铵的贮运691

第二十七章 供水692

第一节 工艺用水692

一、工艺用水的要求和来源692

一、水量693

二、水源和净化693

第二节 冷却水693

二、工艺用水的需要量693

三、循环水695

四、冷冻水698

第三节 锅炉给水699

一、锅炉给水的水质699

二、化学水处理的一般方法699

三、化学水处理的主要设备700

参考文献700

第一节 碱厂的能耗及节能701

一、碱厂能耗701

第二十八章 供能701

二、碱厂能量的综合利用和节能702

第二节 供热703

一、碱厂用汽的特点703

二、用汽负荷703

三、蒸汽的多级利用703

第三节 供电704

一、碱厂的用电特点704

一、碱厂对自备热电站的要求705

第四节 碱厂热电站705

二、用电负荷705

二、碱厂蒸汽平衡706

三、碱厂自备热电站规模的确定706

参考文献707

第二十九章 生产检验708

第一节 氨碱生产检验708

一、生产控制指标708

二、生产控制指标的分析与测定716

第二节 联碱生产检验727

一、生产控制指标727

二、生产控制指标的分析与测定732

参考文献735

第三十章 生产仪表及自动控制736

第一节 概述736

第二节 测量736

一、温度测量736

二、压力测量736

三、流量测量737

四、液面测量739

一、盐水精制工序的自动控制741

第三节 生产控制与调节741

二、盐水氨化过程的自动调节742

三、碳酸化过程的自动调节743

四、重碱煅烧过程的自动调节749

五、蒸馏工序的自动调节750

六、石灰石煅烧工序的检测仪表752

参考文献753

第二节 铸铁在碱厂各种溶液中的腐蚀及影响因素754

一、铸铁自身存在的腐蚀潜在因素754

第一节 概述754

第三十一章 纯碱工业设备的腐蚀与防护754

二、纯碱厂各种溶液的腐蚀性755

三、各种溶液组分的腐蚀作用755

四、氧的去极化腐蚀759

五、流速对溶液腐蚀性的影响760

第三节 纯碱厂腐蚀破坏类型760

一、均匀腐蚀761

二、石墨化腐蚀761

三、磨损腐蚀762

四、孔蚀764

五、缝隙腐蚀766

六、电偶腐蚀767

第四节 纯碱厂对腐蚀的防护768

一、耐蚀材料的试验与应用768

二、涂料防腐778

三、防腐蚀覆盖层782

四、缓蚀剂及水处理784

五、电化学保护787

六、纯碱工业厂房建筑防腐蚀789

三、防止纯碱厂大气腐蚀793

二、缝隙腐蚀的探讨和防止793

第五节 纯碱工业防腐蚀工作展望793

一、继续开展选材工作793

四、非金属材料的应用794

五、金属渗镀在纯碱工业中的应用794

参考文献794

第三十二章 碱厂生产安全技术796

第一节 碱厂安全卫生工作任务796

第二节 碱厂安全卫生和劳动保护797

一、有毒、有害物质798

二、粉尘污染798

三、噪音危害799

四、放射性危害800

五、火灾与爆炸危险800

六、触电802

七、机械伤人802

第三节 化学工业基本安全生产禁令802

第四节 生产工序安全操作要点804

第五节 检修安全技术807

一、设备检修管理制度807

三、化工设备施工安全808

二、动火安全808

四、起吊安全809

五、高空作业安全809

六、滑轮与卷扬机操作安全810

参考文献810

附录811

附录1 NaC1在NH3-H2O中的溶解度811

附录2 Na+、NH4+∥HCO3-、C1-、NH3、H2O体系的溶解度数据812

附录4 饱和湿空气的性质815

附录3 饱和水蒸汽的蒸汽压815

附录5 18℃时NaOH在水中的溶解热816

附录6 NaOH水溶液的沸点816

附录7 NaOH和Na2CO3的共同溶解度817

附录8 NaOH和Na2CO3的共同溶解度817

附录9 NaOH溶液脱水时所得到的蒸汽热焓817

附录10 中华人民共和国法定计量单位818

附录11 常用国际单位制(SI)单位量纲和俄文代号820

索引823