纯碱工艺及控制方案教学内容
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氨碱法制纯碱教案初中教学目标:1. 了解氨碱法制取纯碱的原理及步骤。
2. 掌握氨碱法中的化学反应及反应物、生成物。
3. 能够运用氨碱法制取纯碱的基本操作技能。
4. 培养学生的实验观察能力、分析问题解决问题的能力。
教学重点:1. 氨碱法制取纯碱的原理及步骤。
2. 氨碱法中的化学反应及反应物、生成物。
教学难点:1. 氨碱法中化学反应的平衡及控制。
2. 实验操作的安全性和准确性。
教学准备:1. 实验室用具:烧杯、试管、滴定管、称量器等。
2. 实验试剂:食盐、石灰石、氨气、二氧化碳等。
教学过程:一、导入(5分钟)1. 引导学生思考:什么是纯碱?纯碱在日常生活中的应用有哪些?2. 学生回答后,教师总结:纯碱是一种重要的化工原料,广泛应用于玻璃、洗涤剂、纺织品等工业领域。
二、讲解氨碱法制取纯碱的原理及步骤(15分钟)1. 讲解氨碱法的原理:以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱。
2. 讲解氨碱法的步骤:先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水,再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。
经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体,再加热煅烧制得纯碱产品。
三、讲解氨碱法中的化学反应及反应物、生成物(15分钟)1. 氨气通入饱和食盐水中,生成氨盐水的化学反应:NaCl + NH3 + H2O → NH4Cl + NaOH2. 通入二氧化碳,生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液的化学反应:NH4Cl + CO2 + H2O → NH4HCO3↓ + NaCl3. 经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体,再加热煅烧制得纯碱产品的化学反应:2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2↑ + H2O四、实验操作(20分钟)1. 学生分组,按照氨碱法的步骤进行实验操作。
2. 教师巡回指导,解答学生遇到的问题。
五、总结与拓展(10分钟)1. 学生总结氨碱法制取纯碱的原理、步骤及注意事项。
2. 教师提出拓展问题:如何提高食盐的利用率?如何回收和利用氨气和二氧化碳?教学反思:本节课通过讲解和实验操作,使学生了解了氨碱法制取纯碱的原理、步骤及化学反应。
课题3 纯碱的生产1.了解纯碱的生产及发展过程。
2.了解天然碱的生产与化工生产之间的联系及技术发展的过程。
3.掌握路布兰法—索尔维法—联合制碱法(侯氏制碱法)。
一、氨碱法生产纯碱氨碱法是由比利时人索尔维发明的,氨碱法是以碳酸钙和食盐为原料生产碳酸钠的过程。
1.制取碳酸氢钠和氯化铵将CO 2通入含氨的饱和食盐水中现象 有白色晶体析出反应方程式NH 3+CO 2+H 2O===NH 4HCO 3、NaCl +NH 4HCO 3===NaHCO 3↓+NH 4Cl2.制取碳酸钠的反应方程式是 2NaHCO 3=====△Na 2CO 3+CO 2↑+H 2O ↑。
3.氨碱法制纯碱的优点是原料食盐和石灰石易得,产品纯度高,氨和部分CO 2可循环使用,制造步骤简单。
缺点是生成的氯化钙不易处理,食盐利用率才70%。
氨碱法中加入氨的主要作用是什么?提示:主要作用是让氨与二氧化碳作用NH 3+CO 2+H 2O===NH 4HCO 3,然后再与饱和食盐水反应NaCl +NH 4HCO 3===NaHCO 3↓+NH 4Cl ,进而制纯碱2NaHCO 3=====△Na 2CO 3+CO 2↑+H 2O ↑。
二、联合制碱法根据上图,写出生产纯碱的化学方程式: (1)NaCl +NH 3+CO 2+H 2O===NaHCO 3+NH 4Cl 、 (2)2NaHCO 3=====△Na 2CO 3+CO 2↑+H 2O ↑。
1.我国著名的化工专家侯德榜在20世纪20年代所创立的“侯氏制碱法”誉满全球。
“侯氏制碱法”中的碱是指下列的( ) A .NaOH B .K 2CO 3 C .Na 2CO 3D .NaHCO 3解析:选C 。
“侯氏制碱法”中的碱是指Na 2CO 3 。
2.与氨碱法比较,下列关于联合制碱法优点的判断中不正确的是( ) A .提高了原料的原子利用率 B .降低了生产成本 C .减少了环境污染 D .减轻了对设备的腐蚀解析:选D 。
纯碱碳化过程的DCS控制方案纯碱生产的方法主要有三种:天然碱加工、氨碱法、联合制碱法(侯氏制碱法)。
而氨碱法(即索尔维制碱)是当今世界大规模制造纯碱的通用工业方法之一其生产工艺经过百多年的生产实践考验,工艺包的技术成熟,稳定可靠。
一.氨碱法纯碱生产流程概述:氨碱法是一种复杂的化学制造工艺,它主要包括一系列的化工单元操作,共分九个工序:盐水精制工序、盐水吸氨工序、碳化工序、过滤工序、蒸馏工序、压缩工序、石灰工序、煅烧工序、包装工序。
氨碱法生产纯碱的主要原料:石灰石、食盐、焦碳、氨等。
氨碱法生产工艺流程:首先用水将原盐溶解制成饱和粗盐水,再用石灰—纯碱法除去杂质得精盐水。
精盐水吸氨得氨盐水,冷却在吸收塔内与由蒸馏塔蒸出的氨逆流吸收制成氨盐水,冷却后氨盐水在碳化塔内与二氧化碳作用生成碳酸氢钠,带有结晶的悬浮液由塔低压出,经出碱液槽送往真空过滤机分离出重碱。
过滤得到的NaHCO3滤饼在煅烧工序经加热分解,制得轻质纯碱和炉气,轻质纯碱通过运输设备送往水合机,采用固相水合法或液相水合法制得重质纯碱,经干燥、包装得商品重质纯碱(重灰);轻质纯碱经凉碱塔冷却,包装即为商品轻质纯碱(轻灰)。
分解过程逸出的二氧化碳经分离、冷却、净化后,由压缩机抽吸和压缩返回碳化过程。
由真空过滤机抽出的过滤母液,被送往蒸馏塔与由石灰石煅烧分解和消化所得的石灰乳兑和反应蒸出氨,返回吸收塔循环使用。
蒸馏废液则排入渣场。
石灰石用焦炭在石灰窑内煅烧制得生石灰,再通过化灰机与水反应制成石灰乳,分别送至蒸馏工序和盐水工序使用。
石灰窑产生含40%CO2的窑气与煅烧炉产生的含80%以上CO2的炉气通过压缩机送碳化工序使用。
二系统配制1系统配制图2.系统配置说明整套装置DCS系统通常配置11个操作员站、其中1个兼工程师站、3台冗余现场控制站及I/O 模块。
其中操作员站,服务器,网络,电源和重要I/O模块冗余配置。
●服务站主要负责对域内系统数据的集中管理和监视,包括:报警、日志、等事件的捕捉和记录管理,并为域内其他各站的数据请求(包括实时数据、时件信息和历史记录)提供服务和为其他域的数据请求提供服务。
碳化岗位操作规程第一章碳化工序的生产任务本工序的生产以天然碱为原料制得的清碱液与窑气和炉气混合后的混合气在碳化塔内进行碳化反应制得合格的重碱液,重碱液送滤过工序生产重碱。
第二章工艺流程及指标一、工艺流程由精制工序送来的清碱液经泵打入各碳化塔,混合气由塔底进入与清液逆流接触,其中碳酸钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠,由于碳酸氢钠溶解度较小,析出结晶形成悬浮液,反应方程式为:Na2CO3(I)+CO2(g)+H2O=2NaHCO3(s)+Q该反应为放热反应,反应产生的热量通过冷却水箱由循环冷却带走,以达到合格的出塔液温度。
三、主要工艺指标清碱液总碱(以Na2CO3计):≥125g/l清碱液中NaHCO3含量≤60g/l清碱液浊度<30ppm清碱液温度:45~65℃混合气浓度:40-60%混合气温度:<40℃尾气浓度(CO2):<15%出塔液温度:50-65℃循环上水温度:≤32℃循环水压力:0.3-0.5MPa出塔液固液比:30-60%碳化转化率:70-98%煮塔温度:80-100℃碳化塔塔压:0.26-0.32MPa四、工艺流程简图第三章开停车操作一、开车操作(一)联系工作DCS操作工做好与外界联系工作,并做好内部各岗位间的协调指挥工作。
碳化操作工及时与主控室联系,做好开车前的准备工作。
(二)开车前的检查工作1、检查各润滑部位润滑是否良好。
2、各安全设施齐全牢固,符合安全要求。
3、各控制仪齐全完好,自调阀灵活好用。
4、排除影响设设备运转的障碍物,并通知设备内及周围的人员离开设备。
(三)开车步骤1、按气体液体流向调节好各阀门的开关位置。
2、接调度令后联系精制送液,开清液泵送清液进塔。
生产塔压升至0.1MPa时通知压缩送气,打开塔底进气阀通气,同时继续进液。
3、当塔压升至0.28MPa时暂停进液.4、调节进气流量,连续通气半小时以上,视塔的温度情况开始取出。
5、调节好进液流量,使塔内液位及塔压维持稳定。
纯碱工艺及控制方案纯碱是一种重要的化工原料和能源,在化工、冶金、纺织、造纸等行业中广泛应用。
纯碱的生产通常采用氯化钠为原料,经过烧碱、化学转化和过程控制等步骤,最终得到纯碱产品。
本文将介绍纯碱工艺及控制方案。
一、纯碱工艺流程1. 烧碱烧碱是制备纯碱的关键步骤,首先将氯化钠和煤灰混合,然后进行还原反应,生成氢氧化钠。
烧碱的反应式为:2NaCl+ CaCO3 + 2C → 2NaOH + CaCl2 + 2CO22. 化学转化化学转化是将氢氧化钠转化为纯碱的过程。
在化学转化过程中,氢氧化钠与二氧化碳反应,生成碳酸钠,反应式为:2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O3. 过程控制生产中通过对反应过程的控制,以保障纯碱产品的质量和生产效率。
其中,过程温度控制是最为关键的,烧碱过程需要保持在高温下进行,但是过高的温度会导致反应过程不稳定。
此外还需要合理控制反应条件和物料流速等因素。
二、纯碱控制方案1. 控制感温元件为了在生产过程中保证温度,需要安装控制感温元件进行监控。
控制感温元件可以采用热电偶、热电阻或红外测温等方式,通过温度的反馈控制反应过程,确保生产效率和产品质量。
2. 控制流量生产过程中需要控制物料的流量,保证反应过程的稳定性。
可以采用流量计、压差式流量计等方式,通过对物料流速的监控和控制,确保物料流量适中,不会对反应产生影响。
3. 控制质量为了确保产品的质量,需要在生产过程中进行质量监控。
监控主要包括:离线检测、在线检测、定期抽检等方式。
离线检测是通过对取样的样品进行物理化学分析,确定产品中主要成分的含量。
在线检测则是通过安装传感器等设备,在生产过程中实时监控产品的成分和含量。
定期抽检是在生产过程结束后,对成品进行检测。
三、结论纯碱生产需严格控制工艺和质量,保证产品质量和生产效率。
在控制方案的制定时,需要综合考虑工艺、温度、流量和质量等因素。
随着技术的不断升级,纯碱工业的生产将会更加高效、智能和绿色生产。
氨碱法制纯碱教案1一、教材《海水制碱》这节课是鲁教版初中化学九年级全一册第3单元第3节的内容,纯碱在工业生产和生活中有着重要的应用,是初中化学遇到的一种重要的盐类物质。
本单元以海洋为背景,引领学生认识海洋化学资源,体现“从生活走向化学,从化学走向社会”的课程理念。
本节课主要包括两个方面的内容,即:“一、氨碱法制纯碱;二、纯碱的性质。
”在第一部分,主要内容:一是通过认识氨碱法制纯碱的工艺流程,引导学生从元素守恒的角度思考原料选择的问题,树立元素守恒观;二通过自主学习,了解纯碱、小苏打在日常生活中的用途,体会学习化学的必要性。
在第二部分,通过用分类的方法探究纯碱的性质,总结盐类性质的一般规律,学会研究物质性质的一般思路和方法。
通过复分解反应实质的学习,引导学生从微观本质上认识和思考宏观的现象和变化,突出化学学科的思维方式。
二、学情学生的起点知识、能力和思维障碍:(1)学生虽然学习了质量守恒定律,但是对质量守恒定律的认识大多还停留在“质量守恒”的层面上,还没有形成真正意义上的元素守恒观。
(2)学生虽然有了从微观角度认识宏观现象的意识,但是还不能完全从微观角度认识宏观的现象与变化。
学生在第二单元已经重点学习了酸与碱,但对于盐的认识仅局限于几种具体物质(如接触的氯化钠、硝酸钾、硫酸铜等)的物理性质,而对盐的化学性质知之甚少,更无法根据化学性质推断其用途。
本课时在学习了纯碱的制法和用途的基础上,由学生较了解的盐——碳酸钠入手探究盐的化学性质,既点明了个性,又体现了盐的共性,使学生有全面认识。
三、教学目标过渡:结合教材分析和学情分析,我制定了如下教学目标:【知识与技能】1.了解氨碱法制纯碱的原理及纯碱、小苏打在日常生活中的用途;2.通过实验探究,了解纯碱等盐类的性质;3.了解复分解反应的实质。
【过程与方法】1.通过分组实验和交流讨论,了解盐类的性质,学会研究物质性质的一般思路和方法。
2.通过学习复分解反应的实质,进一步体验宏观现象与微观世界的联系,初步形成化学学科的核心观念——微粒观。
纯碱的工业制法宜川中学汤群[教学目标 ]知识与技能:1.理解纯碱工业制法中所应用的相关化学原理;2.了解工业制纯碱的简单工艺流程;3.了解化学原理应用于实际化工生产的方法;4.进一步巩固溶解度、离子反应等有关概念。
过程与方法:1.据纯碱的化学组成推测生产原料,掌握从原料转化为产品的化学反应原理,提高化学思维能力;2.据化学原理对碳酸钠的工业制备流程进行设计,培养实验设计能力;3.对氨碱法和联氨法两种工艺优缺点进行评价,学会一些分析和解决问题的思路和方法。
情感态度与价值观:1.通过对碳酸钠工业制备流程图的设计,培养严谨求实的科学精神;2. 了解基础化学知识在生产实际中的应用, 培养学以致用的意识和能力;3.通过相互讨论,培养主动探究问题的态度和合作精神;4.通过学习纯碱的工业制法,体会绿色化学、体会化学学科对人类社会的重要意义。
5.通过了解索尔维和侯德榜,学习这两位化学家勤于钻研、勇于创新实践的精神。
[教学重点 ]与纯碱工业相关的化学原理、循环原理、纯碱工艺流程 [教学难点]化学原理与工业生产的结合分析[教学方法 ]启发、引导、讲解、讨论等[教具学具 ] 多媒体课件[教学流程 ]1[课题引入 ][教师 ]同学们,大家好。
今天能在高三 12班上课,我感到很荣幸。
今天我们上课的内容是 :纯碱的工业制法。
纯碱是什么物质的俗称 ? 对,是碳酸钠苏打的俗称。
纯碱是重要的基础化工原料,主要应用于玻璃制造、化工、冶金,以及造纸、纺织、食品等轻工业,用量极大,被誉为“化工之母” 。
纯碱的地位如此重要, 工业上如何通过化学反应去制备碳酸钠呢?要制备碳酸钠,得找生产原料。
为适合大规模的生产,所找的原料应是广泛、廉价的。
根据这个原则,我们共同来寻找。
碳酸钠含有钠离子和碳酸根离子。
含有钠离子的化合物自然界中最常见的是 ------氯化钠, 提供碳酸根最廉价的原料是 ------石灰石 (碳酸钙。
因此, 我们可利用氯化钠和碳酸钙作为生产原料。
纯碱的工业制备及应用教案一、纯碱的工业制备:纯碱(氢氧化钠)是一种重要的化学原料,在工业生产中有广泛的应用。
以下是纯碱的工业制备流程:1. 石灰石煅烧:将石灰石(CaCO3)煅烧,产生氧化钙(CaO)和二氧化碳(CO2)。
CaCO3(s) →CaO(s) + CO2(g)2. 烧碱法制备氨气:将尿素和石灰混合加热,产生氨气。
(NH2)2CO + CaO →2NH3 + CO2 + H2O3. 氨水和氯化钠反应:将氨水和氯化钠反应生成氢氧化钠。
NH3 + H2O + NaCl →NaOH + NH4Cl4. 氢氧化钠析出:将反应得到的氢氧化钠溶液进行饱和结晶,纯碱析出。
NaOH(aq) →NaOH(s)5. 氢氧化钠的干燥:将纯碱进行干燥处理,去除其中的水分。
NaOH(s) + 热→NaOH(s)二、纯碱的应用:碱是一种强碱性物质,具有很多应用领域。
以下是纯碱在工业和日常生活中的几个应用:1. 碱性调节剂:纯碱可以被用作工业上酸碱中和反应的中和剂,调节溶液的酸碱度。
它还可以被用来调节纺织品的pH值,使纺织品更柔软、光滑。
2. 肥料制造:纯碱中的钾离子可以促进植物的生长,所以纯碱可以作为肥料的原料之一。
3. 玻璃制造:纯碱可以用作玻璃制造的原料,它在玻璃中起着控制粘度和透明度的重要作用。
4. 造纸工业:纯碱被用来处理纸浆,去除其中的酸性物质,从而改善纸张质量和耐久性。
5. 皮革加工:纯碱可以用来除去皮革中的脂肪和蛋白质,使皮革更柔软、耐用。
6. 清洗剂:纯碱可以用来制作清洁剂,去除污渍和油脂,保持卫生。
以上是纯碱的工业制备及应用的一些基本情况,它在工业生产和日常生活中扮演着重要的角色。
纯碱的制备和应用使我们的生活更方便、舒适,并促进了许多工业的发展。
海西州职业技术学校示范校建设项目化工专业“模块化”教学教案科目名称:无机物工艺班级:13秋化学工艺任课教师:王秉程课程介绍海西职校化工专业教案课题:项目二纯碱的生产海西职校化工专业教案课题:项目二纯碱的生产计说明教学场景设计:随机分为5小组教学资源:多媒体教师活动教学内容备注【板书】【回顾】【提问】【举例】【强调】【幻灯片显示】【讲述】【动画放映】【总结】【说明】【思考】【导入】【证明】(以上选项可依据需要自行选择或增减)【板书】饱和盐水的精制【回顾】上节课认识了纯碱生产,一共分为六个步骤,也学习了生产纯碱的四种原料请同学们回顾。
这节课就第一步骤进行详细的讲解,板书【提问】盐水精制的目的何在?怎样达到精制的目的?【举例】自来水是怎样制成的,为什么要用自来水。
一般是把易溶的反应成不溶解的物质,可以达到除去杂质的目的。
【强调】化工管路中如果钙镁含量过高将导致管子结垢,并且如果含有大量的泥沙会降低纯碱的品质,再者会产生不必要的附属产品,这三点是我们不希望看到的。
也就是精制的目的。
石灰-纯碱法(俗称苛化法)用石灰除去盐中的反应如下【灯片显示】主要设备的原理及结构图【讲述】主要设备有,化盐桶、反应罐、澄清桶、精盐水灌、洗泥桶。
原理、结构及作用。
讲解工艺流程图及控制条件。
(含学生活动介绍)石灰乳:CaO140~160tt,石灰工段提供。
1、盐水工段(1)精盐水TCl- ≥105tt(2)精盐水浊度≤40ppm(3)精盐水Mg++ ≤0.015tt(4)精盐水Ca++ ≤0.02tt(5)废泥氯差≤5.0tt(6)精盐水温度≤42℃盐水工段应注意的问题有,为了满足原盐的溶解和盐泥的沉降速度,化盐用水一般保持在42-45℃。
另外在除钙、镁反应过程中,为了确保Mg(OH)2和CaCO3的沉降,海西职校化工专业教案课题:任务二石灰石的煅烧及灰乳的制备\海西职校化工专业教案课题:任务三认识流体输送机械设计说明教学方法:实践教学法、讨论法、归纳法。
氨碱法纯碱生产工艺概述第二章氨碱法纯碱生产工艺概述第一节氨碱法基本生产原理及总流程简述一、氨碱法生产纯碱的特点及总流程氨碱法生产纯碱的技术成熟,设备基本定型,原料易得,价格低廉,过程中的NH3循环使用,损失较少。
能大规模连续化生产,机械化自动化程度高,产品的质量好,纯度高。
该法的突出缺点是:原料利用率低,主要是指NaCl的利用率低,废渣排放量大。
严重污染环境,厂址选择有很大局限性,石灰制备和氨回收系统设备庞大,能耗较高,流程较长。
针对上述不足和合成氨厂副产CO2的特点,提出了氨碱两大生产系统组成同一条连续的生产线,用NaCl,NH3和CO2同时生产出纯碱和氯化铵两种产品——即联碱法。
氨碱法生产纯碱的总流程见图5-19。
二、氨碱法制纯碱的生产工艺流程1、氨碱法生产纯碱的流程示意如图5-1所示。
其过程大致如下:2、氨碱法纯碱生产工艺流程框图:3、氨碱法纯碱生产工序的基本划分:(1)石灰工序:CO2和石灰乳的制备,石灰石经煅烧制得石灰和CO2,石灰经消化得石灰乳;(2)盐水工序:盐水的制备和精制;(3)蒸吸工序: 盐水氨化制氨盐水及母液中氨的蒸发与回收;(4)碳滤工序: 氨盐水碳化制得重碱及其重碱过滤和洗涤;(5)煅烧工序:重碱煅烧得纯碱成品及CO2;和重质纯碱的生产;(6)CO2压缩工序:窑气CO2、炉气CO2的压缩工碳酸化制碱。
三、氨碱法纯碱生产原理及工艺流程叙述氨碱法生产纯碱的原料是食盐和石灰石,燃料为焦炭(煤)。
氨作为催化剂在系统中循环使用。
原料盐(海盐、岩盐、天然盐水)经精制吸氨、碳化、结晶、过滤,再煅烧即为成品。
母液经石灰乳中和后,氨蒸发并回收使用,氯化钙则排放。
其化学反应为:氨碱法具有原料来源丰富和方便,生产过程均在气液相间进行,可以大规模连续化生产及产品质量好、成本低等优点。
但排出的氯化钙(CaCl2)废渣没有应用出路,造成大量堆积。
因此,该生产方法在厂址选择方面相对较为苛求,否则引起公害。
纯碱碳化过程的DCS控制方案纯碱生产的方法主要有三种:天然碱加工、氨碱法、联合制碱法(侯氏制碱法)。
而氨碱法(即索尔维制碱)是当今世界大规模制造纯碱的通用工业方法之一其生产工艺经过百多年的生产实践考验,工艺包的技术成熟,稳定可靠。
一.氨碱法纯碱生产流程概述:氨碱法是一种复杂的化学制造工艺,它主要包括一系列的化工单元操作,共分九个工序:盐水精制工序、盐水吸氨工序、碳化工序、过滤工序、蒸馏工序、压缩工序、石灰工序、煅烧工序、包装工序。
氨碱法生产纯碱的主要原料:石灰石、食盐、焦碳、氨等。
氨碱法生产工艺流程:首先用水将原盐溶解制成饱和粗盐水,再用石灰—纯碱法除去杂质得精盐水。
精盐水吸氨得氨盐水,冷却在吸收塔内与由蒸馏塔蒸出的氨逆流吸收制成氨盐水,冷却后氨盐水在碳化塔内与二氧化碳作用生成碳酸氢钠,带有结晶的悬浮液由塔低压出,经出碱液槽送往真空过滤机分离出重碱。
过滤得到的NaHCO3滤饼在煅烧工序经加热分解,制得轻质纯碱和炉气,轻质纯碱通过运输设备送往水合机,采用固相水合法或液相水合法制得重质纯碱,经干燥、包装得商品重质纯碱(重灰);轻质纯碱经凉碱塔冷却,包装即为商品轻质纯碱(轻灰)。
分解过程逸出的二氧化碳经分离、冷却、净化后,由压缩机抽吸和压缩返回碳化过程。
由真空过滤机抽出的过滤母液,被送往蒸馏塔与由石灰石煅烧分解和消化所得的石灰乳兑和反应蒸出氨,返回吸收塔循环使用。
蒸馏废液则排入渣场。
石灰石用焦炭在石灰窑内煅烧制得生石灰,再通过化灰机与水反应制成石灰乳,分别送至蒸馏工序和盐水工序使用。
石灰窑产生含40%CO2的窑气与煅烧炉产生的含80%以上CO2的炉气通过压缩机送碳化工序使用。
二系统配制1系统配制图2.系统配置说明整套装置DCS系统通常配置11个操作员站、其中1个兼工程师站、3台冗余现场控制站及I/O 模块。
其中操作员站,服务器,网络,电源和重要I/O模块冗余配置。
●服务站主要负责对域内系统数据的集中管理和监视,包括:报警、日志、等事件的捕捉和记录管理,并为域内其他各站的数据请求(包括实时数据、时件信息和历史记录)提供服务和为其他域的数据请求提供服务。
●工程师站(由操作员站兼任)完成组态修改及下装,包括:数据库、图形、控制算法、报表的组态,参数配置,操作员站、服务站、现场控制站及过程I/O模块的配置组态,数据下装和增量下装等。
●操作员站进行生产现场的监视和管理,包括:工艺流程图显示,报表打印,控制操作,历史趋势显示,报警管理等。
●现场控制站又称I/O站,是系统实现数据采集和过程控制的重要站点,主要完成数据采集、工程单位变换、控制和联锁算法、控制输出、通过系统网络将数据和诊断结果传送到系统服务器等功能。
●现场控制站由主控单元、智能I/O单元、电源单元和专用机柜四部分组成,在主控单元和智能I/O单元上,分别固化了实时控制软件和I/O单元运行软件。
●现场控制站内部采用了分布式的结构,与系统网络相连接的是现场控制站的主控单元,冗余配置。
主控单元通过控制网络(CNET)与各个智能IO单元实现连接。
●系统采用FM1系列I/O模块及DP主站组成现成控制站,采用ProfibusDP现场总线技术,构成先进的、可靠的DCS分布式控制系统。
I/O模块和底座组成现场模块单元(FMU),在现场总线控制系统中成为DP从站。
现场控制站主要由I/O模块、底座、电源模块、终端匹配器、DP主站接口卡组成。
系统网络构架:系统的网络由上到下分为、系统网络和控制网络二个层次,系统网络实现工程师站、操作员站、打印服务站,现场控制站与系统服务器的互连,控制网络实现现场控制站与过程I/O模块的通讯。
系统网络采用可靠性高的双冗余结构,应用时可以保证在任何一条网络失效的情况下都不影响系统通信。
系统的网络的拓扑结构为星型,中央节点为服务器。
系统网络(SNET)由100M工业以太网构成,用于工程师站、操作站、系统服务器与现场控制站、通信控制站的连接,完成现场控制站、通讯控制站的数据下装,服务器与现场控制站、通讯控制站之间的实时数据通讯。
控制网络(CNET)由PROFIBUS-DP总线构成,用来实现过程I/O模块与现场控制站主控单元的通信,完成实时输入、输出数据的传送。
PROFIBUS-DP是专门为自动控制系统与在设备级分散I/O之间进行通讯而设计的。
既可满足高速传输,又有简单实用、经济性强等特点。
三.主要控制回路纯碱装置典型控制回路及方案:1. 盐水精制工序:除钙塔出卤温度的控制:除钙塔底圈温度高,则有利于除钙反应的进行和碳酸钙结晶的生成和长大以加速碳酸钙的沉降;底圈温度较底则反之。
但过高的温度必然带来能源的消耗,这往往不经济又增加吸氨的冷却负荷。
所以为达到经济合理、技术先进的要求,兼顾除镁、除钙对温度的需要,除钙塔底圈的适宜温度应维持在50℃左右,以保证二次盐水的除钙效率和浊度指标。
灰乳流量的控制:加灰除镁后的一次盐水,在质量上应符合以下要求:(1)必须将镁离子完全清除;(2)一次盐水的浊度必须维持在100PPM以下。
为达到要求,必须使粗盐水和石灰乳充分混合,并且石灰乳的加入量必须过剩,其大小应以一次盐水过剩灰的大小作为调节依据。
杂水温度的控制:为了加快氢氧化镁沉淀的沉降速度,调和液必须维持适宜的温度。
而这通过调节化盐用的杂水温度在42~50℃来实现。
为了防止盐水在一次澄清桶内发生对流影响澄清,杂水温度要维持衡稳,切忌波动幅度太大。
化盐桶料位的控制:维持化盐桶的盐层料位在杂水液面以下1M以内,使粗盐水浓度达到规定要求。
化灰池酸度的控制:用PH酸度计测试调和液过剩灰的大小,通过调节加灰量,使之符合指标要求。
蒸汽流量控制:为了调控杂水温度在合适的范围内。
电气控制:为常规开停车控制,监控电机的运行电流。
2.盐水吸氨工序:蒸馏总量的控制:上段、下段冷却水总管压力控制:冷却器操作的好坏,关系到氨盐水温度及各段吸收温度合格与否,是制约吸氨能力和全厂总生产能力的因素之一。
对于钛板冷却器来说,通过对上、下段压力的检测,可了解冷热流体传热情况及流量的分配是否均匀,流动是否通畅,通过调节各出口阀门,达到流量均匀衡稳,提高冷却水的利用率。
氨盐水温度控制:氨盐水温度是重要的技术条件之一,对碳化塔制碱能力及氨、盐、CO2利用率影响很大。
其适宜的范围是:32~38℃。
氨盐水温度的降低取决于冷却操作情况及冷却面积、给水量是否足够等,可通过增减循环氨盐水量,以调节底圈温度,使氨盐水温度达到要求。
冷却塔出气温度控制:出气温度不能超过40℃,以提高氨回收率,减少尾气损失。
如过高,发生“热顶”现象,将多倍增加氨的损失。
如果出气温度过低顶部气体通道有被碳酸氨盐结晶堵塞的危险。
其他典型控制方案还有:二次盐水压力控制:二次盐水温度控制:吸收塔2圈压力控制:吸收尾气温度控制:氨盐水PH控制检测:电气控制主要是泵搅拌电机的控制,部分电机采用变频控制。
3.碳化工序:碳化工序是整个纯碱生产的“心脏”,是涉及工艺条件最多、影响因素最广、物理和化学变化最繁杂的工序,碳化转化率的高低直接影响着纯碱的生产效益。
碳化塔的正常操作控制要点: 1 认真检测氨盐水的温度、流量和组成,如果不符合工艺规定,及时通知吸氨工序设法解决。
2 经常检查窑气、下段气的温度、流量、压力、CO2的浓度,如果不符合工艺规定,及时通知石灰、煅烧、压缩等工序设法解决。
3 按工艺指标要求,随时作好各塔氨盐水、CO2、冷却水和出碱量检查及调节工作,维持较高而稳定的塔压,做到进、出塔物料流量相对平衡。
4 严格进行制碱塔中部温度、出碱温度和其他各点温度的控制,使之符合工艺要求;作到中部温度和出碱温度(新制碱塔除外)的波动幅度不大于每小时3℃。
5 按工艺要求,做好冷却水流量或压力的检查及与供水工序的联系工作。
6 适当安排塔数组合,定期换塔,随时调节好清洗塔的温度、氨盐水进量、清洗气进量和预碳化氨盐水的温度和CO2浓度,使之符合工艺要求。
7 及时对制碱塔的结晶质量、铁分含量、尾气压力和CO2含量、出碱液F NH3浓度等浓度进行查验,发现不符合工艺要求时,针对原因,采取适宜的处理方法。
8 合理调节冷却水的使用层次及流量,随时掌握冷却条件的变化;本着产量、结晶和转化率兼顾的原则进行操作的优化控制。
碳化塔的典型控制方案:下段气总管压力的控制中和气总管压力的控制中段气总管压力的控制碳化尾气总管压力的控制中和水总管压力的控制氨盐水总管压力的控制碳化塔压力的控制下段气冷却塔液位的控制中段气冷却塔液位的控制中和气冷却塔液位的控制碳化塔液位的控制下段气CO2浓度的控制中段气CO2浓度的控制中和气CO2浓度的控制碳化废气CO2浓度的控制4.过滤工序:过滤真空度的控制:过滤系统的真空度是实现出碱液液固分离的推动力,是保证各项指标达到要求的主要条件,也是判断作业情况好坏的标志。
工况正常时的过滤真空度一般为-40~-53Kpa。
如果出现系统真空度变低,则过滤介质两侧的压力差变小,过滤速率降低,同时阻力变大,影响产量;而如果过滤真空度过大,过滤速率增加,那么过滤损失也增加了,同样会影响产量。
过滤机吹风压力的控制:采用压缩空气反吹滤布上未卸尽的滤饼残渣,是使滤机过滤能力再生的基本手段。
滤机前压缩空气的绝对压力一般需要控制在0.1275~0.1471Mpa。
当风压过低,风量不足时,过滤作业就不能有效的进行。
洗水温度的控制:从碱液中滤出的重碱滤饼,含有盐份很高的母液,需用水加以洗涤,使重碱NaCL含量控制在合格品指标的范围以内,洗水温度应控制在38~45℃范围内。
洗水含氨的控制:电气控制主要是皮带电机、过滤机电机的控制,过滤机电机采用变频控制。
5.蒸馏工序:蒸馏工序的作用是回收制碱母液及其他含氨杂水中所含的以NH4CL、(NH4)2CO3、NH4OH等形式存在的氨及二氧化碳。
它是NH3与CO2返回下一个制碱循环的连接点,是建立全系统良性工业循环的关键,也是降低物料消耗与能量消耗的一个重点。
蒸馏工序操作控制要点: 1 严格控制塔底、中部、精馏圈顶及出气的压力在规定范围,并保持平稳,不超标,不骤升骤降。
如各点压力或各段压力差过大,可能的原因是负荷过高,致气速大,或液面高等,要判明原因,进行调节和处理。
2 严格控制底圈液面、调和槽液面在规定范围。
3 根据生产情况维持和调整母液蒸量,尽可能保持塔的高负荷作业这是重要的优化控制的条件,因满负荷生产可以提高鼓泡塔及填料塔的传热传质效率,使蒸汽消耗量降低。
4 根据母液处理量的增减,并参照调和液过量灰等及时配加和调整石灰乳加入量以稳定的维持废液过量灰在适中范围,使铵、盐反应及蒸出完全。
5 调整塔温,最常用也是最有效的方法是增减进塔蒸汽量,如果进汽量已达到最大限度,而塔温仍不能维持,则应以汽定产,减少母液蒸量,而不能由于负荷过高使技术指标偏离正常范围。