【新书连载之《纯碱期货》】纯碱是如何生产的？
来源：先锋期货
氨碱法,又称索尔维制碱法或索氏制碱法,距今已有160多年的历史,是当今世界大规模制造纯碱的合成方法之一。该方法以食盐、石灰石为主要原料,以氨作为中间辅助材料制造纯碱。此法离开中间媒介氨则不能生产,故名“氨碱法”。氨碱法纯碱的生产流程见图1。
资料来源:光大期货研究所。
氨碱法的生产过程主要是通过氨盐水吸收二氧化碳(CO2)得到碳酸氢钠(NaHCO3),再将碳酸氢钠煅烧得到轻碱,转化之后得到重碱。化学反应主要分以下几步。
第一步,CO2气和石灰乳的制备,煅烧石灰石制得生石灰和CO2气体;
CaCO3=CaO+CO2↑
CaO+H2O=Ca(OH)2↓
第二步,饱和盐水制备、盐水吸氨,碳酸化制得小苏打NaHCO3;
NaCl+NH3+CO2+H2O=NH4Cl+NaHCO3↓
第三步,将小苏打NaHCO3与溶液分离,煅烧制得纯碱(碳酸钠),并回收CO2,经压缩机压缩后循环使用;
2NaHCO3=Na2CO3↓+CO2↑+H2O
第四步,将溶液中的NH4Cl及碳酸铵盐分解回收NH3,循环使用。
2NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3+CaCl2↓+2H2O
以上四个步骤可以综合为下列总的化学反应式,即:
CaCO3+2NaCl=Na2CO3+CaCl2
但这个化学式中的反应实际上是不能直接进行的,它只是一系列中间反应的总和。氨碱法生产纯碱的主要化学过程是,二氧化碳与氨和氯化钠水溶液反应,生成碳酸氢钠结晶和氯化铵,将碳酸氢钠结晶煅烧制得纯碱,氯化铵母液蒸馏回收氨循环使用。
氨碱法主要优点是原料价廉易得,生产步骤简单,产品纯度高,可以生产低盐碱、适合大规模工业化生产,氨气可循环利用等。但其也存在两个难以克服的缺点:其一,氨碱法中原盐利用率极低;其二,所排放的废液废渣对环境不友好。据统计,每生产1吨纯碱,就要排放约10立方米的废液、300~350千克的固体废渣,形成所谓的“白海”,难以处理和回收利用,这样也使氨碱企业的环保压力及成本均较高。除此之外,氨碱法还具有产品单一、厂址布局局限性较强、副产品氯化钙工业价值较低等缺点。