摘要：纯碱(Na：CO，)是一种重要 的基本化工原料。这种物质的生产量比较大，社会的需求也比较多。在我国的生产攻略中，这种日子有了很多年的历史，它可以很容易地用在化工，医药，玻璃或者冶金工程的行业。在工业生产中利用好这种物质，我们可以促进国家生产工业的发展也方便了人们的生活。特别要说的是，在传统生产方法中，用氨盐水碳化是最重要的一个环节，它是整个纯碱生产过程的最关键之处。所以我们要做好氨盐水碳化的生产，这也是纯碱生产厂家核心竞争力的标准。如果做好了这个环节，就可以极大地提升纯碱的产量，还可以提高纯碱的生产品质，降低能源消耗，有利于整个生产减产的产期可持续发展。
关键词：纯碱生产过程；碳化工段；工艺流程；控制影响因素
引言：氨碱法是由比利时人索尔维(E.Solvay, 1838-1922)发明的，所以，氨碱法也称索尔维制碱法。氨碱法.是以碳酸钙和氯化钠为原料生产碳酸钠(副产物为氯化钙)的过程。我们知道，这并不是一个能够自发进行的反应;相反，逆反应却可以自发进行。显然，尽管食盐和碳酸钙是生产纯碱最廉价的原料，但食盐和碳酸钙并不能直接发生反应而生成碳酸钠，必须通过中间产物作为过渡。索尔维发明的氨碱法以食盐、氨(来自炼焦副产品)和二氧化碳(来自碳酸钙)为原料，通过一系列反应来生产碳酸钠。
1.碳酸化过程的原理及工艺条件优化
纯碱生产过程碳化工段工艺流程
总化学反应过程:
NaCl+NH3+CO2+H2O< >NaHCO3↓+NH4CI
碳酸化目的在于获得产率高、质量好的碳酸氢钠结晶。同时要求结晶颗粒大而均匀，便于分离，以减少洗涤用水量，从而降低蒸氨负荷和生产成本。
1.1氨盐水碳酸化的反应机理
复杂反应体系，分三步进行
( 1 )氨盐水与CO2反应生成氨基甲酸铵
2NH3+CO2=NH2COO - +NH4+
(2)氨基甲酸铵水解
NH2COO- +H2O=HCO3 - +NH3
(3)复分解析出碳酸氢钠结晶
HCO3 +Na+=NaHCO3
1.2盐和氨在同一水溶液体系中的相互影响
两者相互影响，即氨溶解在水中的浓度越大，则盐的溶解度越小。氨是一种在水中溶解度很大的物质，但在有NaCl存在的盐水中，其溶解度有所降低，表现在氨盐水表面的平衡分压较纯水上方氨的平衡分压大。
1.3制备过程中的热效应
吸氨过程中放出大量的热量，反应放热较多，这些热量如果不及时移除系统，将导致溶液温度升高而影NH3的吸收，严重时会使吸氨的过程停止。因此，吸氨过程中的工艺和设备主要是以冷却方式和效果为出发点。其冷却效果越好，则氨的吸收越完全，设备的利用率也越高。
2.纯碱生产过程碳化控制影响因素探究
2.1碳化度
R=[CcCO2」| + 2[CpNH3-∪NH3式中，TNt--溶液中总氨的浓度。NH3在适宜的氨盐水组成条件下，R值越大，则NH3转变成NH4HCO3越完全，NaCI的利用率U (Na)越高。
吸氨不足，导致NaCl分解不完全造成NaCl损失。
[1]吸氨太多，多余的NH4HCO3，随NaHCO3一同形成结晶而降低氨的利用率。理论上NH3/NaC1之比应为1:1(摩尔比)。低温有利盐水吸收NH3，也有利于降低氨气夹带的水蒸气含量，降低对盐水的稀释程度。但温度也不宜太低，否则会生成(NH4) 2CO3H2O、NH4HCO3等结晶堵塞管道和设备。实际生产中进吸收塔的气温-般控制在55~60°C。[2]
为了防止和减少吸氨系统的泄露，加速蒸氨塔中CO2和NH3的蒸出，提高蒸NH3效率和塔的生产能力，减少蒸汽用量，吸氨操作是在微负压条件下进行，其压力大小以不妨碍盐水下流为限。[3]
2.2水化
烘干机的水化，是通过众所周知的方法，例如，通过振动筛和空气分级机，从而转化为可供使用的无硫碳酸钠。后一种材料的使用者要求纯碱至少为99.5%的Na2CO3，并在所有实际用途中不含有不溶性物质。因此，在生产过程中，在结晶前先从前体溶液中去除固体是必不可少的。[4]
2.3氨盐水碳酸化工艺流程的组织及碳化塔的操作控制要点
(1)碳酸化工艺流程的组织
大规模生产系统中，常采用“塔组”进行多塔生产与操作。每组中有一塔作为清洗塔，并将预碳化液分配给几个制碱塔碳化制碱。塔的编组有多种形式:二塔组合，三塔组合，四塔组合，最多的有八塔组合。塔组合数的多少和方法原则上应注意:清洗他能清垢干净，换塔次数少，碳化制碱时间长。
(2)碳化塔的操作控制条件
双盐水清洗氨盐木
3.碳化塔
3.1碳化塔的结构如下图（1底座2气体分布帽3冷却箱4冷却管5苗帽6咨圈）
3.2碳化塔的操作控制要点
(1)碳化塔液面高度应控制在距塔顶0.8~1.5m处。液面过高，尾气带液严重并导致出气管堵塞;液面过低，则尾气带出的NH3和CO2量增大，降低了塔的生产能力。
( 2)氨盐水进塔温度约为30~50°C，塔中部温度升到60°C左右，中部不冷却，但下部要冷却，控制塔底温度在30°C-下，保证结晶析出。
(3)碳化塔进气量与出碱速度要匹配，否则如果出碱过快而进气量不足时，反应区下移，导致结晶细小，产量下降。反之，则反应区上移，塔顶NH3及CO2的损失增大。
(4)碳化塔低出碱温度要适当。
(5)倒塔和运行时间要适宜。
结束语：在传统生产方法中，用氨盐水碳化是最重要的一个环节，它是整个纯碱生产过程的最关键之处。所以我们要做好氨盐水碳化的生产，这也是纯碱生产厂家核心竞争力的标准。笔者论述了氨盐水碳酸化过程的反应机理和工艺流程，同时阐述了不同因素对碳化过程的影响 ，提升纯碱的产量，还可以提高纯碱品质，降低能源消耗，有利于整个生产可持续发展。
参考文献：
[1]姚刚,常思聪.纯碱生产过程碳化工段工艺流程及控制影响因素分析探讨[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(02):236-237.
[2]高晓明,刘辉,毕慧传.纯碱生产过程碳化工段工艺流程及控制影响因素[J].苏盐科技,2012(04):16-18.
[3]金晓明.多变量预测控制在纯碱生产碳化过程中的应用[J].数字石油和化工,2008(02):58-62.
[4]张国华.计算机控制技术在纯碱生产中碳化塔的应用[J].化学工业与工程技术,2000(02):41-42+0.