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(纯碱是什么)-纯碱是做什么的主要原料
纯碱,天然碱,碳酸钠(纯碱是什么)-纯碱是做什么的主要原料
发布时间:2020-12-06加入收藏来源:互联网点击:
(1)氨碱法生产工艺
氨碱法,又称索尔维制碱法,或索氏制碱法。该方法是由比利时人索尔维在1859年发明,以食盐、氨水、二氧化碳为原料,在室温下从溶液中分离出碳酸氢钠的制碱法。索氏制碱法共分以下几步:
第一步,氨气、水、二氧化碳反应生成碳酸氢铵;
第二步,碳酸氢铵与氯化钠反应生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵,过滤后得到碳酸氢钠固体;
第三步,加热分解碳酸氢钠,生成水、二氧化碳和碳酸钠(纯碱 );
第四步,将步骤二中的氯化铵和熟石灰混合加热,得到氨气并循环使用。
氨碱法整个流程中氨气是循环使用的,而副产品是氯化钙。
另外,氨碱法的生产步骤简单,原料经济实惠且碳酸钠产品纯度高,适合大规模生产。但同时也有一些缺点。氨碱法氯化钠(食盐)利用率最高只能达到75%,且排出大量废渣废液(据统计,每生产1吨纯碱需排放10吨废液),废渣中含有大量氯化钙,很难加以利用且污染性较强。因此,采用氨碱法生产的纯碱企业一般都沿海或沿河布局,工厂选址受限。
(2)联碱法生产工艺
联碱法,即侯氏制碱法,由我国著名化学家侯德榜发明于1943年,考虑到我国缺盐的行情,在索尔维法基础上,将纯碱和合成氨两大工业联合,同时生产碳酸钠和化肥氯化铵,大大地提高了食盐利用率,被称为侯氏制碱法。
侯氏制碱法分为以下几个步骤:
第一步,氨气、水、二氧化碳反应生成碳酸氢铵,混合液还含有氯化钠、氯化铵、碳酸氢钠等物质;
需要注意的是,联碱法前两步骤与氨碱法相同。
第三步,部分碳酸氢钠可直接销售,剩余的碳酸氢钠将被加热煅烧生成碳酸钠(即纯碱),二氧化碳回到第一步循环利用。
侯氏制碱法整个过程中二氧化碳是被循环利用的,而氯化铵则是生产碳酸钠(纯碱)的副产品。纯碱、氯化铵在生产过程中按照1:1.1的比例生产,氯化铵按照含水分不同可以分为干铵、湿铵,可用做氮肥,与尿素互为替代品。氨气则由合成氨厂联合生产。
此种方法的优点,既使食盐的利用率提高到96%以上,又可产出 做氮肥,工业价值较高;另外还可与合成氨厂联合,将合成氨的原料气CO直接转化成 ,革除了 制 这一工序,同时省去了焦炭和石灰石等资源型原料的投入和采矿、运矿和石灰窑等一系列辅助设备的投入,也避免了氨碱法中大量废渣和废液的排放。但该方法工艺流程相对复杂,且生产装置投入成本较高,装置检修复杂,产出纯碱品质控制难度较大,同时也受到上游合成氨和副产氯化铵价格的影响。
2、天然碱法
1984年,拓荒者在美国怀俄明州的甜水河找到了碳酸氢钠,将其用于洗涤剂和制药。1938年,美国山间燃料供应公司在怀俄明州绿河盆地勘探油气资源时,发现了世界最大的天然碱矿,之后美国纯碱工业以其得天独厚的天然碱资源优势迅速发展起来。至1976年,美国通过天然碱法产出的纯碱占其国内总产量的70%,到1982年该比例高达94%,之后美国的纯碱几乎全部采用天然碱法生产。
目前全世界已探明的天然碱矿只分布于美国、中国、土耳其、墨西哥和非洲南部等少数国家和地区,其中美国、土耳其和中国是主要的天然碱法生产国。我国已发现天然碱矿产地152处,储量近4亿吨,主要分布在河南和内蒙古两地,河南桐柏地区,总储量达1.5亿吨,远景储量3-5亿吨,约占全国天然碱总储量的80%。内蒙博源集团是国内唯一天然碱生产商。
天热碱法生产工艺
该方法是通过对天然碱矿物进行一系列过滤、除杂等工序来制取纯碱。根据碱矿成分的不同,天然碱法生产工艺主要分为蒸发法和碳化法两种。对于碱、硝、盐共生的泡碱型天然碱湖水或者主要成分为泡碱(Na2CO3?10H2O)的固体矿,一般采用卤水碳化法生产工艺,提取天然卤水进行碳化、干燥和煅烧,生产出纯碱。对于以晶碱石(Na2CO3?NaHCO3?2H2O)为主要成分的天然碱矿,一般采用蒸发法生产工艺,通过分解或中和的方式使晶碱石中的碳酸氢钠分解,再蒸发提纯制得纯碱。
天然碱法工艺的应用受限于资源的地理位置、供应等基础条件,与其他两种主流生产工艺相比,最大优势在于成本较低。
3、三种工艺占比
我国天然碱法产能占比相对较小,主因自然碱矿数量有限。联碱法和氨碱法产能占比相当。截至2019上半年,联碱法产能约1665万吨,占国内纯碱总产能的50.2%,氨碱法产能1479万吨,占总产能的44.6%,而天然碱法产能占比只有5.1%,产能仅有170万吨。
4、轻碱重质化工艺
无论是合成碱法还是天然碱法,生产出来的纯碱均为轻碱。厂家通常将轻碱再加工制得重碱。目前,主流的加工工艺有水合法和挤压法两种,水合法又分为固相水合法和液相水合法。
水合法是将轻碱加水结晶生成一水合碳酸钠,再加热赶出结晶水,制得的重碱保留了结晶的形态,结构比轻碱更为密实。挤压法采用纯机械在两辊之间通过高压将轻碱挤压成薄而硬的碱饼,然后破碎碱饼筛选出最佳粒度,再将过粗的颗粒重新破碎,过细的颗粒重返挤压,即制得重碱。
通常来说,我国纯碱企业重质化率在40%-60%左右。国内的纯碱生产企业,可根据上述产能比例、下游需求、轻碱重碱价差等因素来调节生产轻碱和重碱的比例。目前我国重碱产量增长速度远远高于轻碱,主要由于重碱下游需求量大、稳定、且简单,而轻碱下游需求较冗杂且量小。
四、 纯碱产业链介绍
纯碱是重要的化工原料,其产业链覆盖了动力煤、天然气、原盐、石灰石、合成氨等等上中游原料和技术,下游更是覆盖至建材、轻工、化工、冶金、纺织等工业部门,终端产品也渗透到我们的日常生活中各个方面。
1、纯碱产业链上游
根据纯碱不同的生产工艺,所需的生产原料也不完全相同。天然碱法制碱的上游为天然碱矿,氨碱法制碱的上游是原盐和石灰石,联碱法制碱的上游是原盐和合成氨。制碱的燃料主要是动力煤,个别企业也会用到天然气。
2、纯碱产业链中游
纯碱工业的主要产品是轻碱和重碱,重碱由轻碱加工转化而来。除轻碱及重碱以外,联碱法生产纯碱会产出副产品氯化铵,简称氯铵,是一种速效氮素化学肥料,也可用于电池制造、电镀、印染等。农用氯化铵含氮量25~25.4%,但因其含有氯基因子,对土壤损害较大,在环保日趋严重的大背景下,后期发展空间有限。
3、纯碱产业链下游
玻璃是纯碱最重要的下游需求,需求占比约50% 左右,其中包括平板玻璃、日用玻璃、光伏玻璃等。重碱主要用于生产平板玻璃。轻碱主要用于日用玻璃行业、洗涤剂和食品行业等。无机盐领域根据行业的不同选择使用轻碱和重碱。洗涤剂和氧化铝行业的部分下游企业可以根据纯碱和烧碱的价格变化对窑炉进行改造更换投料,降低生产成本。
五、 纯碱包装及仓储
1、纯碱包装
纯碱下游用户可以按照自己的特殊要求与厂家协商袋装标准。包装方式主要分为大袋包装、小袋包装和无袋散装。
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