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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