A szóda előállításának módszere. A szóda ammónia módszerrel történő előállításának sémája

3.4.1 Az eljárás fizikai-kémiai alapjai

A karbonizációs folyamat során kicsapódott nátrium-hidrogén-karbonátot hagyományos dobvákuumszűrőkön választják el az anya (szűrő) folyadéktól, és hevítéskor bomláson vagy kalcináláson megy keresztül.

A szűrt és mosott nátrium-hidrogén-karbonát a következő anyagokat tartalmazza (tömeg%-ban):

Maga a nátrium-hidrogén-karbonát – 76-80;

Karbonátok (nátrium-karbonát tekintetében) - 2-6;

Összes ammónia - 0,6-0,8;

Összes kloridion (nátrium-klorid tekintetében) - 0,2-0,4;

Víz – 14-18.

A tapasztalatok azt mutatják, hogy az üledék mosásakor az ammónia még 100 °C-ra melegítve sem távolítható el teljesen. A kémiai elemzési adatok felhasználásával megállapították, hogy a technikai nátrium-hidrogén-karbonátban lévő ammónia nátrium-karbamát formájában van. A szilárd fázisba való felszabadulása a karbonizáló oszlopban a teljes kristályosítási folyamat során megtörténik, azaz a nátrium-karbamát a nátrium-hidrogén-karbonáttal együtt kicsapódik. Kristályai beépülnek a nátrium-hidrogén-karbonát kristályrácsba, ez magyarázza az ammónia mosással történő eltávolításának nehézségét.

Nátrium-karbonát Na 2 CO 3 nátrium-hidrogén-karbonát hidrolízisével és az oldott nátrium-hidrogén-karbonát szűrőkön történő dekarbonizálásával állítható elő. A nátrium-karbonát jelenléte a műszaki hidrogén-karbonátban nem magyarázható a karbonizációs folyamat során bekövetkező kristályosodással, mivel a szénsavas oldatban alacsony a karbonátion koncentrációja.

Amikor a szuszpenzió feletti szén-dioxid nyomása csökken, amikor elhagyja a karbonizáló oszlopot és a vákuumszűrőn, retrogradációs folyamat megy végbe, azaz a kicsapódott nátrium-hidrogén-karbonát oldatba való átalakulása és az ammónium-kloriddal való kölcsönhatása. Ennek, valamint a nátrium-hidrogén-karbonát mosóvízben való feloldódásának következtében a szűrők utáni folyadék közvetlen titere 0,5-1,5 n.d.-vel nő a mosóvízzel való hígítás és a fújás ellenére. bizonyos mennyiségű ammóniát a szűrőre. Az U N a felhasználási foka a szűrők után hozzávetőleg 2,5%-kal csökken ehhez az indikátorhoz képest az oszlopot elhagyó szuszpenzió esetében, ahol az U N a átlagosan 73%. Következésképpen a nátrium-hidrogén-karbonát vesztesége a szűrőkön eléri a körülbelül 3,5%-ot.

A szűrt és mosott nátrium-hidrogén-karbonát csapadék hőbomláson - kalcináláson megy keresztül. A száraz nátrium-hidrogén-karbonát a következő reakció szerint bomlik le:

2NaНСО 3 (tv.) → Na 2 CO 3 (tv.) + CO 2 (g) + H 2 O (p) - 125,6 kJ. (3.7)

A hőmérséklet emelkedésével a reakció egyensúlya jobbra tolódik el. A fázisszabály szempontjából ennek a rendszernek egy szabadságfoka van. Következésképpen a gázfázis egyensúlyi nyomása csak a hőmérséklettől függ. A nedves nátrium-hidrogén-karbonát bomlása során a komponensek és fázisok száma eggyel növekszik, ezért a rendszer egyváltozós marad, azaz a nedves só esetében minden hőmérséklet a gázfázis egy bizonyos egyensúlyi nyomásának felel meg.

A nátrium-hidrogén-karbonát nedvessége lényegében annak telített oldata, így a nedves só feletti gázfázis egyensúlyi nyomását ennek a sónak a telített oldata feletti egyensúlyi nyomás határozza meg. Adott hőmérsékleten ez a nyomás nagyobb, mint a száraz nátrium-hidrogén-karbonát feletti nyomás. Ezért, amikor a nedves sót hevítik, az oldott nátrium-hidrogén-karbonát először lebomlik, és nem csak nedvességet, hanem szén-dioxidot is enged a gázfázisba. A nedvesség eltávolítása után a maradék száraz nátrium-hidrogén-karbonát egyensúlyi nyomása csökken, ami megnehezíti a bomlását. Termogramok segítségével megállapítottuk, hogy a száraz bikarbonát bomlása a keletkező szén-dioxid és vízgőz 98 kPa (1 kgf/cm2) össznyomásán a (3.7) reakció szerint 120 °C hőmérsékleten megy végbe.

A nedves nátrium-hidrogén-karbonát már 110 °C hőmérsékleten is lebomlik. A levegő vagy más gáz bomlási zónájához való hozzáféréssel, amely csökkenti az üledék feletti Pco 2 + Pn 2 o össznyomást, alacsonyabb hőmérsékleten bomlás következhet be.

Gyakorlati körülmények között a nyers műszaki nátrium-hidrogén-karbonát kalcinálási folyamatát bonyolítja a szennyeződések jelenléte és a nagy mennyiségű nedvesség, ami a só csomósodását okozza, rontja a keveredést és a hőátadási folyamatot. Ezenkívül, amikor a nedvesség, amely telített sók oldata, elpárolog, szilárd fázis szabadul fel, amely a sütő falán kristályosodva kérget képez, amely szorosan tapad a fal felületéhez. A rossz hővezető képességű szilárd sóréteg rontja a hőátadást és a kívülről felmelegített kemence acélfalának kiégését okozhatja. E hátrányok kiküszöbölésére a nyers műszaki hidrogén-karbonátot kalcinálás előtt kész forró szódával (visszatérő szódával) összekeverik. Ebben az esetben, amint azt mikroszkópos és röntgenvizsgálatok mutatják, új szilárd fázis képződik - trona Na 2 CO 3 × NaHCO 3 × 2H 2 O:

NaHCO 3 (tv.) + Na 2 CO 3 (tv.) + 2H 2 O (l) → Na 2 CO 3 × NaHCO 3 × 2H 2 O (tv.)

21,9 kJ. (3.8)

Így a nátrium-hidrogén-karbonát higroszkópos nedvessége a trona képződése során kristályosító vízbe megy át. A keverék kiszárad, omlós lesz, és az ilyen keverék kalcinálása komplikációk nélkül történik. A trona bomlása a reakció szerint megy végbe:

3(Na 2CO 3 × NaHCO 3 × 2H 2 O) (szilárd) → Na 2 CO 3 × 3 NaHCO 3 (szilárd) + 2Na 2 CO 3 (szilárd) + 6H 2 O (g) - 320,3 kJ. (3.9)

ezt követi a kettős só nátrium-karbonát Na 2 CO 3 -dá bomlása.

Így a gyakorlatban a kalcinálási eljárást 126 °C-nál nem alacsonyabb hőmérsékleten kell végrehajtani. A folyamat felgyorsítása érdekében azonban a hőmérsékletet 140 °C-ra vagy magasabbra kell emelni.

A műszaki nátrium-hidrogén-karbonát a nedvesség mellett nátrium-karbamátot is tartalmaz, amelynek kristályait a kristályrács tartalmazza. A trona kialakulásakor a hidrokarbonát kristályrács elpusztul, és a karbamát könnyen lebomlik vízgőz jelenlétében, így nátrium-karbonát Na 2 CO 3 keletkezik.

A szűrőfolyadékkal a karbonát és az ammónium-klorid szennyeződései a technikai nátrium-hidrogén-karbonátba kerülnek. Az ammónium-karbonát könnyen lebomlik, és az ammónium-klorid reakcióba lép a nátrium-hidrogén-karbonáttal, szennyezve a szódát a keletkező nátrium-kloriddal. Így a technikai nátrium-hidrogén-karbonát kalcinálása során a fenti reakciókon kívül a következő fő reakciók is előfordulnak:

2NaНSO 3 = Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O,

NH 4 C1 + NaHCO 3 = NaС1 + NH 3 + H 2 O + CO 2.

A (3.9) reakciók mennek a legkönnyebben, és az utolsó, valamivel nehezebb - egyéb reakciók, és végül az egész folyamat leglassabb, sebességkorlátozó reakciója a kettős só bomlási reakciója.

A kalcinálási folyamat kinetikájának vizsgálatai azt mutatják, hogy a nátrium-hidrogén-karbonát lebomlása főként a termikus régióban megy végbe, azaz a bomlás sebessége a bomlási zóna hőellátásának sebességétől függ, azaz a fajlagos hőcserélő felülettől, annak hőmérséklet és hidrodinamikai feltételek. Gyakorlati körülmények között szódabikarbóna jelenlétében a nátrium-hidrogén-karbonát teljes lebontása azonban lényegesen hosszabb időt igényel.

3.4.2 A karbonizációs elválasztás technológiai sémája

A 3.4. ábra szemlélteti a kalcinálási folyamat technológiai diagramját külső égőfűtésű, szóda felhasználásával működő tűzkemencékkel.

3.4. ábra – A kalcináló részleg technológiai diagramja

Az oszlopokban kapott szuszpenzió 26 tömeg%-ot tartalmaz. a kicsapódott nátrium-hidrogén-karbonát a 6 vákuumszűrőkbe kerül, ahol a csapadék elválik az anyafolyadéktól. Az anyalúgot a mosóvízzel együtt a desztillációs részlegbe küldik ammónia regenerálásra. Az üledékrétegen és a szűrőszöveten áthaladó levegőt vákuumszivattyú szívja ki a szűrőleválasztóból az ammónia-abszorpciós részlegben található PVFL szűrőlégmosón keresztül.

A vákuumszűrőből kimosott nyers nátrium-hidrogén-karbonátot kaparó vagy szalagos szállítószalag 4 egy függőleges keverővel ellátott 3 gyűjtőbe táplálja, amely fellazítja és a nyerssót a 2 adagolóba, majd az 1 keverőbe tolja. itt egy 7 szállítócsiga szállítja adott arányban. A kapott keverék ezután a 22 forgódobos szódakemencébe kerül, ahol a kalcinálási folyamat végbemegy.

A szódakemencéből a kész szóda egy 17 kirakócsiga és egy 18 szállítócsiga segítségével egy közös gyűjtőcsiga 19 szállítószalagra, majd egy 16 felvonóra kerül. 9 elosztócsiga segítségével a szóda egy része (visszatérő szóda) szódakemencéken keresztül kerül elosztásra, egy része - késztermékek - a 8-as szállítószalagon az 5-ös bunkerekben lévő raktárba kerül.

A szódakemencékből 150 °C hőmérsékleten kilépő gáz szén-dioxidot, ammóniát, vízgőzt és szódaport tartalmaz. Ezt a gázt a 10 ciklonba juttatják, ahol a szódapor nagy részét felfogják, és egy 7 csigás szállítószalag visszavezeti a szódakemencébe. A ciklonból a gáz a minden kemencében közös 12 gázcsatornába - a gázgyűjtőbe - jut. szódakemencék, belül gyenge folyadékkal öntözött, amelyet úgy nyernek, hogy a gázt ugyanabban a kollektorban 80 °C-ra, majd a KhGSP 13 szódakemencék gázhűtőjében 38 °C-ra hűtik.

A keletkező kondenzátum eltávolítja a ciklonból a gázból visszamaradt szódaport, ammóniát és szén-dioxidot. Ezt az oldatot, amely nátrium-hidrogén-karbonátot és nátrium-karbonátot, ammónium-karbonát-sókat tartalmaz, gyenge folyadéknak nevezzük. Ennek a folyadéknak egy részét visszavezetik a szódakemencék gázelosztójának öntözésére, egy részét pedig a desztillációs részlegbe küldik az ammónia és a szén-dioxid eltávolítására, majd vákuumszűrőkbe juttatják a nátrium-hidrogén-karbonát mosására.

A szódakemencék gázelosztója a KhGSP szódakemencék gázhűtője felé lejtős, így az elosztóból a gyenge folyadék a hűtőbe áramlik, öntözi a hűtőcsöveket, és a 13 hűtőben járulékosan képződött kondenzátummal együtt a hűtőbe áramlik. gyenge 15 folyadékgyűjtő. A 13 hűtőszekrényben a gáz felülről lefelé halad a csövek közötti térben, a hűtővíz pedig ellenáramban folyik a csövekben.

A PHAB abszorpciós gázmosó gázát a KhGSP kemencék szódagáz-hűtőjébe is juttatják a sóoldat ammóniázása után a gázban maradó szén-dioxid hasznosítási fokának növelése érdekében. A KhGSP szódakemencék gázhűtőjéből a gáz a végső tisztításra és hűtésre a gázmosó típusú PGSP 14 szódakemencék gázmosójába kerül, amelyben a húrfúvókát felülről vízzel öntözzük. A PGSP szódakemencék gázmosója utáni mosófolyadékot a gyenge folyadékhoz adják. A PGSP szódakemencékből származó gázmosó után lehűtött és tisztított gázt összekeverik a meszes kemencékből származó gázzal, és kompresszorral a karbonizáló oszlopokba táplálják. Egyes szódagyárakban a hűtőszekrényt és a szódakemencében működő gázmosót egy oszlopba egyesítik.

A találmány a kémiai technológia területére vonatkozik, nevezetesen eljárásra szóda előállítására ammónia módszerrel. A szódabikarbóna ammónia módszerrel történő előállításának módszere magában foglalja az ammóniával telített, ammóniával telített, tisztított sóoldat előállítását az abszorpciós szakaszban, az ammóniás sóoldat előkarbonizálását, az előkarbonátos folyadék karbonizálását, a keletkező bikarbonát szűrőkön történő elválasztását, a klórion-tartalomtól való mosását. 30-40°C-os mosóvízzel, nátrium-hidrogén-karbonát kalcinálása, szűrőfolyadék desztillációja. A klórionokból történő mosást addig végezzük, amíg a kalcinálási szakaszba kerülő nátrium-hidrogén-karbonát klórion-tartalma NaCl-ra vonatkoztatva 0,075-0,190 tömeg%, míg a mosóvíz pH-értéke 8,5-8,7, fogyasztása. 0,40-0,95 m 3 /t, a szűrőfolyadék elektromos vezetőképessége pedig 35,25-41,00 S/m. A találmány eredménye: a nátrium-hidrogén-karbonát oldódásának csökkentése a szűrési szakaszban, a kalcináláshoz szállított nátrium-hidrogén-karbonát minőségének javítása, a nátrium-karbonát termelékenységének növelése, a desztillációs folyadék mennyiségének csökkentése, a szűrőfolyadék desztillálásához szükséges gőzfogyasztás csökkentése . 1 asztal, 1 ill.

A találmány a kémiai technológia területére vonatkozik, nevezetesen eljárásra szóda előállítására ammónia módszerrel.

Jelenleg négy ismert módszer létezik a szóda előállítására a világgyakorlatban:

Ammónia módszer;

Természetes szódából;

Nefelin alapanyagokból;

A nátrium-hidroxid karbonizálása.

A szóda előállításának vezető módszere továbbra is az ammónia módszer.

A szóda ammónia módszerrel történő előállítási folyamatának alapvető kémiai reakciói a következő összefoglaló egyenletekkel fejezhetők ki:

Az (1) reakció végrehajtásához a nátrium-klorid-oldatot viszonylag alacsony hőmérsékleten ammóniával és szénhidrogén-dioxiddal telítjük. A kapott nátrium-hidrogén-karbonát kristályos csapadék formájában kiesik az oldatból, majd szűrjük és a (2) reakció szerint kalcináljuk, így nátrium-karbonát-szóda hamut kapunk.

A nátrium-hidrogén-karbonát csapadék elválasztása után az ammónium-kloridot tartalmazó anyalúgból ammóniát regenerálnak:

2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 = 2NH 3 + CaCl 2 + 2H 2 O

A CO 2 és a kalcium-hidroxid forrása a kalcium-karbonát kalcinálásának terméke:

CaCO 3 = CaO + CO 2

és a keletkező mész ezt követő oltása:

CaO+H2O=Ca(OH)2

[S.V.Benkovsky, S.M. Krutoy, S.K. A szódatermékek technológiája. - M.: „Kémia”, 1972, 31. o.; I. N. Shokin, S. A. Krasheninnikov. Szóda technológia. - M.: „Kémia”. 1975, 10-11. I. D. Zaicev, G. A. Tkach, N. D. Stoev. Szódagyártás. - M.: „Kémia”, 1986, 21-22.

A szóda ammónia módszerrel történő előállításához a következő lépések szükségesek:

Ammóniás sóoldat szén-dioxiddal történő karbonizálása gyengén oldódó nátrium-hidrogén-karbonát előállítására;

A sematikus diagramok a fenti forrásokban találhatók:

[S.V.Benkovsky, S.M. Krutoy, S.K. A szódatermékek technológiája. - M.: „Kémia”, 1972, 32. o.; I. N. Shokin, S. A. Krasheninnikov. Szóda technológia. - M.: „Kémia”. 1975, 12. o.; I. D. Zaitsev, G. A. Tkach, N. D. Stoev. Szódagyártás. - M.: „Kémia”, 1986, 23. o.].

Az ammónia módszernek számos előnye van, ezek a következők:

Olcsó nyersanyagok használata;

A folyamat folytonossága;

A céltermék kellően magas minősége.

De ugyanakkor számos hátránya is van, mint például:

Nagy mennyiségű szennyvíz, amely az úgynevezett „Fehér-tengerekbe” kerül, ami jelentősen befolyásolja a környezetet;

Nagy mennyiségű ammónia kibocsátása a légkörbe;

Drága berendezések használata egyes berendezésekben, mivel számos köztes termék korrozív hatást fejt ki, ami a berendezés felületén szilárd kristályos képződmények kialakulásának köszönhető;

A folyamat egyes szakaszainak fenntartásának összetettsége, mint például az abszorpció, karbonizáció, szűrés szakaszai.

A szűrési szakaszban a keletkező nátrium-hidrogén-karbonát mennyisége és minősége a betáplált víz mennyiségétől függ - ha nagy a mosóvíz mennyisége, akkor nem csak a klórionok mosódnak ki, hanem a nátrium-hidrogén-karbonát is eltávozik. mosóvíz, ami tovább befolyásolja a kalcinálási szakasz termelékenységét, ha a mosóvíz mennyisége nem elegendő, akkor a bikarbonát minőségére. A mosáshoz általában 30-33 °C hőmérsékletű vizet szállítanak, ami optimálisnak tekinthető a GOST követelményeinek megfelelő szóda előállításához [V.F. Szóda gyártása. "Goskhimizdat". M., 155-162 (1956)].

A mosás a dobszűrőn lévő sütemény vastagságától függően történik. A torta vastagsága pedig a nátrium-hidrogén-karbonát minőségétől és szerkezetétől, a szűrő működési módjától függ [I.N. Shokin, S.A. Krashennikov. Szóda hamu és tisztított nátrium-hidrogén-karbonát technológia. M., 1969, 193. o.

Számos találmány ismert a szóda ammónia módszerrel történő előállítására, amelyek célja a technológia fejlesztése és a folyamat egyes szakaszainak lebonyolítása.

Ismert eljárás a szóda előállítására, ahol a lepárló folyadék mennyiségének csökkentése és az energiafogyasztás csökkentése érdekében a szűrőfolyadék desztillálásához szükséges gőzfogyasztás csökkentésével a sóoldat áramlását 60-85 térfogatarányban leválasztják. :15-40, ahol az áramlás nagy részét ammóniázásra és előkarbonátra táplálják, kisebb részét pedig párologtatásnak vetik alá, majd az áramokat összekeverik és a karbonizációs szakaszba vezetik, majd a keletkező nátrium-hidrogén-karbonátot a szűrési fokozatba táplálják. . És a szűrőfolyadékot a desztillációs szakaszba táplálják.

Ennek a módszernek a hátrányai közé tartozik a nátrium-hidrogén-karbonát magas klórtartalmú terméktartalma a szűrés után.

A szóda ammónia módszerrel történő előállítására is ismert eljárás, amely magában foglalja az előkarbonátos folyadék elszenesítését úgy, hogy négy áramban betáplálják a karbonizáló oszlop abszorpciós zónájába, elválasztják és mossák a nátrium-hidrogén-karbonát csapadékot.

Ennek az ismert eljárásnak a hátrányai közé tartozik a szűrés utáni viszonylag nagy nátrium-hidrogén-karbonát-veszteség, amelyet az anyalúg magas nátrium-hidrogén-karbonát-tartalma jellemez.

A szóda előállítására ismert eljárás, amely magában foglalja a karbonát nyersanyagok kinyerését és kalcinálását, a hidrogén-karbonát szuszpenzió elválasztását, a nátrium-hidrogén-karbonát kalcinálását, valamint az ammónia és szén-dioxid desztillációját.

A módszer magában foglalja a desztillációs, kalcinációs és pörkölőgázok összekeverését, a kapott keverék lehűtését, egyidejűleg a reakcióhő eltávolítását, és a kapott ammónium-hidrogén-karbonát nátrium-klorid-oldattal történő összekeverését, így hidrokarbonát-szuszpenziót kapunk, amelyet szűrésre, majd kalcinálásra bocsátanak.

Ennek az ismert módszernek a hátrányai közé tartozik a technológiai tervezés bonyolultsága, az eszközök szilárd ammóniumsóktól való gyakori tisztításának szükségessége, valamint a nátrium-hidrogén-karbonát alacsony hozama.

A szóda előállítására ismert eljárás, amely magában foglalja a karbonát nyersanyagok kinyerését és pörkölését, a hidrogén-karbonát szuszpenzió szűrését nátrium-hidrogén-karbonát és anyalúg előállítására, valamint a nátrium-hidrogén-karbonát kalcinálását.

Az eljárás során az ammóniaveszteséget gyengén ammóniás, nátrium-kloriddal telített sóoldattal pótolják, amely 10-90 g/dm 3 ammóniát és 250-290 g/dm 3 nátrium-kloridot tartalmaz, az abszorpciós szakaszban tisztított anyagárammal keverve. sóoldat 0,05:0,005 tömegarányban.

Ez a módszer magában foglalja a nátrium-klorid további bevezetését, ami negatívan befolyásolja a klórionok növekedését a nátrium-hidrogén-karbonátban, és további költségeket igényel a nátrium-hidrogén-karbonát minőségének javítása a szűrés és az anyalúg mosása során.

A szóda ammónia módszerrel történő előállítására ismert módszer, amely a következő lépésekből áll:

konyhasó oldat készítése és tisztítása;

Szén-dioxid kinyerése karbonát nyersanyagokból pörköléssel és mészszuszpenzió és szén-dioxid előállítása;

Ammónia és szén-dioxid abszorpciója a termelési gázokból ammóniás sóoldat előállítására;

Ammóniás sóoldat szén-dioxiddal történő karbonizálása gyengén oldódó nátrium-hidrogén-karbonát előállítására;

A nátrium-hidrogén-karbonát kiszűrése az anyalúgból és a nátrium-hidrogén-karbonát további mosása vízzel a NaCl és NH 4 Cl szennyeződések eltávolítására;

Nátrium-hidrogén-karbonát kalcinálása a végtermék - szóda;

Ammónia és szén-dioxid desztillációja az ammónia visszajuttatására a folyamatba.

A szűrési szakaszban szilárd fázis képződik - nátrium-hidrogén-karbonát.

A szódagyártás szűrési részlegének fő célja a kalcináló részlegre küldött nátrium-hidrogén-karbonát folyamatos anyagáramoltatása. Nemcsak el kell választani a méhfolyadéktól, hanem alaposan le is kell mosni. A szűrés során a csapadékban lévő nátrium-hidrogén-karbonát kristályok közötti teret nátrium-kloridot és ammónium-kloridot tartalmazó anyalúggal töltjük meg. A szűrőpogácsa mosásához mosóvizet hordanak fel a felületére, amely kiszorítja az anyalúgot. Az üledéken áthaladva a mosóvíz részben feloldja a nátrium-hidrogén-karbonátot, és a mosóvizekkel együtt elviszi [I.D. Zaitsev, G.A., N.D. Stoev. Szódagyártás. - M.: „Kémia”, 1986, 136-138. G.A.Tkach, V.P.Shaporev, V.M.Titov. Szódagyártás kis mennyiségû technológiával. Kharkiv. KhSPU, 1998, 19-21, 195-201].

Ennek a módszernek a hátrányai közé tartozik a nátrium-hidrogén-karbonát viszonylag alacsony hozama, amely vízzel mosáskor elveszik, és ennek megfelelően megnövekedett tartalma a szűrőfolyadékban.

A legközelebbi műszaki megoldás - prototípus - az ammónia módszerrel történő szóda előállítására szolgáló eljárás, amely magában foglalja az ammóniával telített, tisztított sóoldat előállítását az abszorpciós szakaszban, az ammóniás sóoldat előkarbonizálását, az előkarbonátos folyadék karbonizálását, a keletkező bikarbonát elválasztását. szűrőkön, klórion tartalomtól való mosás, kalcinálás, desztillációs szűrőfolyadék, a betáplált víz mennyisége függ a szűrőbe belépő bikarbonát szuszpenzió mennyiségének változásától, a mosóvíz klórion-tartalmától, ami a kloridok (NaCl) tartalmának növekedéséhez vezet a nyers nátrium-hidrogén-karbonátban, amelyet a nátrium-hidrogén-karbonát kalcinálásába táplálnak [C A. Krasheninnikov. Szóda hamu és tisztított nátrium-hidrogén-karbonát technológia. - M.: „Felsőiskola”, 1985, 148-161.

A prototípus szerint a mosóvíz és a nyers hidrogén-karbonát a következő paraméterekkel kerül a szűrési szakaszba.

Öblítővíz:

Nyers nátrium-hidrogén-karbonát:

Ennek az ismert módszernek a hátrányai a következők:

Az öblítővíz-ellátás szabályozásának képtelensége;

Viszonylag magas klórion-tartalom a mosóvízben, valamint a kalcináláshoz szállított nátrium-hidrogén-karbonátban, ami a klórionok elégtelen öblítését jelzi;

A céltermék - szóda hamu - viszonylag alacsony hozama.

A találmány céljai a következők:

A nátrium-hidrogén-karbonát csökkentett oldódása a szűrési szakaszban;

A kalcináláshoz szállított nátrium-hidrogén-karbonát minőségének javítása;

Megnövekedett nátrium-karbonát termelékenység;

A lepárló folyadék mennyiségének csökkentése;

A gőzfogyasztás csökkentése a szűrőfolyadék desztillálásához.

A célt az a tény éri el, hogy a szóda ammónia módszerrel történő előállítása, beleértve az ammóniával telített, tisztított sóoldatot az abszorpciós szakaszban, az ammóniás sóoldat előkarbonizálását, az előkarbonátos folyadék karbonizálását, a keletkező bikarbonát elválasztását szűrőkön. , klórion tartalomtól való mosása, nátrium-hidrogén-karbonát kalcinálása, desztillációs szűrőfolyadék, klórionokból történő mosás addig történik, amíg a kalcinálási szakaszba kerülő nátrium-hidrogén-karbonát klórion-tartalma 0,075-0,190 tömeg% ( NaCl-ra vonatkoztatva), míg a mosóvíz pH-ja 8,5-8,7-nek felel meg, fogyasztása 0,40-0,95 m 3 /t, a szűrőfolyadék elektromos vezetőképessége 35,25-41,00 S/m.

A javasolt módszer magában foglalja a prototípusban, valamint a fent felsorolt ​​ismert forrásokban leírt összes szakaszt [I.D. Zaitsev, G.A., N.D. Stoev. Szódagyártás. M.: "Kémia", 1986; G.A.Tkach, V.P.Shaporev, V.M.Titov. Szódagyártás kis tonnatartalmú technológiával. Kharkiv. KhSPU, 1998].

A módszer megvalósítását részletesen a blokkdiagram mutatja be. A szóda ammónia módszerrel történő előállítása a következő folyamatlépéseket tartalmazza, amelyeket a folyamatábra mutat be:

Karbonátos alapanyagok feldolgozása: szén-dioxid pörkölés, hűtés és tisztítás, mész (CaO) előállítása, oltása mészszuszpenzió előállítására;

Sólé gyártás és tisztítás;

Abszorpció (ammoniált sóoldat készítése): tisztított nátrium-klorid-oldat (sóoldat) kétlépcsős telítése a desztillációs szakaszból érkező ammóniával és részben szén-dioxiddal, az ammóniás sóoldat hűtése;

Karbonizálás: előkarbonátosodás, karbonátosítás nátrium-hidrogén-karbonát felszabadulásával, a karbonát alapanyagok feldolgozásának és kalcinálásának szakaszaiból származó szén-dioxid kompressziója;

Szűrés: a nátrium-hidrogén-karbonát elválasztása, klórionoktól való mosása, majd nedves nátrium-hidrogén-karbonátot vezetünk a kalcinációs fokozatba, és a szűrőfolyadékot a desztillációs fokozatba küldjük;

Desztilláció: a szűrőfolyadékban lévő ammónia és szén-dioxid regenerálása klorid, ammónium-karbonát és -hidrogén-karbonát oldott sói, valamint nátrium-hidrogén-karbonát formájában, ahol mészszuszpenziót is küldenek, ahol a szén csaknem teljes desztillációja dioxid és ammónia lép fel, amelyeket az abszorpciós osztályra küldenek;

Kalcinálás: nedves nátrium-hidrogén-karbonát hőbontása - a céltermék előállítása - szóda Na 2 CO 3.

A szódagyártásra megállapított fogyasztási normáknak megfelelően a szóda előállítását a következő gazdasági mutatók jellemzik.

1 tonna késztermékhez a következőket fogyasztják:

[I. D. Zaitsev, G. A. Tkach, N. D. Stoev. Szódagyártás. - M.: „Kémia”, 1986, 16-17.

NaCl, NH 4 Cl, (NH 4) 2 CO 3, NH 4 HCO 3 sók NaCl, NH 4 Cl, (NH 4) 2 CO 3, NH 4 HCO 3 sók oldatát tartalmazó nátrium-hidrogén-karbonát szuszpenziót, amely a szuszpenzió össztömegének 25%-a nátrium-hidrogén-karbonátot tartalmaz, a szűrési szakaszba vezetjük.

Ha nátrium-hidrogén-karbonát szuszpenzión szűrjük, miután az elhagyta a karbonizáló oszlopokat vákuumszűrőn, a következő reakció megy végbe:

NaHCO 3 +NH 4 Cl=NaCl+NH 4 HCO 3

A szűrés során ritkítás hatására szén-dioxid párolog ki a folyadékból az ammónium-hidrogén-karbonát lebomlása következtében a reakció szerint:

2NH 4 HCO 3 = (NH 4) 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O

A hidrokarbonát szuszpenzió szűrését az alábbiak szerint végezzük.

A nátrium-hidrogén-karbonát szuszpenziót dobos vákuumszűrőkbe táplálják, ahol a szilárd fázisra és a folyékony fázisra szétválás történik. A leszűrt nátrium-hidrogén-karbonát csapadékot vákuumszűrő dobokon mossuk, hogy eltávolítsuk a maradék szűrő (anya) folyadékot. Mosóvízként lehűtött, például kémiailag tisztított vizet használnak 0,40-0,95 m 3 /t mennyiségben 8,5-8,7 pH-érték mellett, és a nátrium-hidrogén-karbonátot addig mossák, amíg a hidrogén-karbonát klórion-tartalmát el nem érik. egyenlő 0,075-0,190%-kal (NaCl-ban kifejezve), míg a szűrőfolyadék elektromos vezetőképességének 35,25-41,00 S/m-nek kell lennie. A kalcinálási szakaszba 15,6-17,2% nedvességtartalmú, 1,1-2,9% klórion tartalmú mosott nátrium-hidrogén-karbonátot táplálnak be.

Az alábbiakban példákat mutatunk be a szűrési szakaszra.

Nátrium-hidrogén-karbonát kezdeti szuszpenziója a szilárd nátrium-hidrogén-karbonátot a teljes tömeg és oldattartalom 25%-ában tartalmazó karbonizációs oszlopok után, n.d.: közvetlen titer (összesen) 33,4, össztiter (összesen) 105 ,3 , NH 3, kötött (NH 3 St.) 71,9, klórionokat (Cl -1) 97,3 gravitációs úton vákuumszűrőkbe táplálják, ahová 8,6 pH-jú mosóvizet szállítanak, 35°C hőmérsékleten 0,63 m 3 /t. A szénhidrogének mosását addig végezzük, amíg a szűrőfolyadék elektromos vezetőképessége 39,77 S/m, míg a szűrőfolyadék egyéb mutatói a következők: közvetlen titer (tot.t) 34,2, össztiter (tot.t) 99,2, kötött tartalom NH 3 (NH 3 St.) 65,0. A szűrés után a kalcináláshoz szállított nátrium-hidrogén-karbonát 0,13% Cl-iont tartalmaz (NaCl-ban kifejezve), páratartalom 16,1%.

További példák a szűrésre a táblázatban találhatók.

Ha teljesen eltávolítja a klórionokat, amíg azok eltűnnek, akkor nagy mennyiségű nátrium-hidrogén-karbonát vész el, amely a szűrőfolyadékba kerül, majd desztilláció után a lepárló folyadékba és ennek a folyadéknak az iszapgyűjtőibe. Ezenkívül alapos mosással a nátrium-hidrogén-karbonát kristályok összetörnek, eltömítik a szűrőt, és további kalcinációval hozzájárulnak a túlmelegedéshez és a berendezés eltömődéséhez a kalcinálási szakaszban.

A táblázatban szereplő adatok alapján egyértelmű, hogy:

A hidrokarbonát veszteség 1,1-2,9%;

A szóda hozama 100 kg nedves nátrium-hidrogén-karbonátból 63,0-63,7%.

Mindezek az adatok jelzik a javasolt módszer előnyét a prototípushoz képest.

Ezenkívül a jelen találmány szerinti szűrési lépés végrehajtása növeli a szűrő termelékenységét anélkül, hogy leállítaná az időszakos tisztításra.

Eljárás szóda ammónia módszerrel történő előállítására, amely magában foglalja ammóniával telített, tisztított sóoldat előállítását az abszorpciós szakaszban, az ammóniás sóoldat előkarbonizálását, az előkarbonátos folyadék karbonizálását, a keletkező bikarbonát szűrőkön történő elválasztását, a klórtartalomtól való mosását ionok 30-40°C hőmérsékletű mosóvízzel, a nátrium-hidrogén-karbonát kalcinálása, a szűrőfolyadék desztillációja, azzal jellemezve, hogy a klórionokból történő mosást addig végezzük, amíg a nátrium-hidrogén-karbonát klórion-tartalma be nem lép a kalcinálásba. fokozat NaCl-ban kifejezve 0,075-0,190 tömeg%, míg a mosóvíz pH-ja 8, 5-8,7, fogyasztása 0,40-0,95 m 3 /t, a szűrőfolyadék elektromos vezetőképessége 35,25-41,00 S/m.

Nátrium-hidrogén-karbonát kalcinálása. A kalcinálás - a nátrium-hidrogén-karbonát termikus lebontása - a szóda előállításának utolsó szakasza. A kalcináló részleg fő célja egy bizonyos mennyiségű szóda előállítása folyamatos anyagáramlás formájában.

A technikai nátrium-hidrogén-karbonátnak fehérnek kell lennie. A szín megjelenése az abszorpciós és karbonizációs szakaszokban az acélberendezés korrózióját jelzi. Az üledéket a korrózió következtében bekerülő vas-oxid színezi.

A kalcinálási folyamat a 2. egyenlettel mutatható meg NaHCO3 tv. Na2CO3 tv. CO2 gáz H2O gőz. Ezen a főreakción kívül műszaki bikarbonát hevítésekor további reakciók is előfordulhatnak: NH4 2CO3-2NH3 gáz CO2 gáz H2O gőz, NH4 HCO3-2NH3 gáz CO2 gáz H2O gőz. Az ammónium-klorid reakcióba lép nátrium-hidrogén-karbonáttal, ha az NH4Cl szol reakció szerint melegítjük.

NaHCO3 tv -NaCl tv NH3 gáz CO2 gáz H2O. A nátrium-karbamát víz jelenlétében melegítéskor szódává alakul a 2NaCO2NH2 H2O - Na2CO3 szilárd anyag reakciója szerint. CO2 gáz 2NH3 gáz. Így a kalcinálás eredményeként a Na2CO3 és a NaCl a szilárd fázisban marad, az NH3, a CO2 és a H2O pedig a gázfázisba kerül. A nedvesség jelenléte a bikarbonátban megnehezíti a készülék kialakítását, mivel a nedves nátrium-hidrogén-karbonát nem folyik szabadon, csomósodik és a készülék falaihoz tapad.

Ez utóbbi azzal magyarázható, hogy a nedvesség, amely NaHCO3 telített oldata, forró felülettel érintkezve intenzíven elpárolog.

A felszabaduló szilárd fázis kikristályosodva kérget képez, amely szorosan tapad a felülethez. A szilárd, alacsony hővezető képességű szódaréteg rontja a hőátadást, a kívülről füstgázokkal fűtött szikkályhákban pedig a kemence falának túlmelegedéséhez, kiégéséhez vezet. A jelenség leküzdésére a nedves nátrium-hidrogén-karbonátot forró szódával keverjük össze. Ebben az esetben új szilárd fázis képződik - trona NaHCO3 Na2CO3 2 H2O. A szabad nedvesség kristályosodási nedvességgé kötődik, és a termék szabadon folyóvá válik. A nátrium-hidrogén-karbonát és a trona kalcinálása során CO2, NH3 és vízgőz kerül a gázfázisba. Az ammóniát és a szén-dioxidot vissza kell helyezni a termelésbe.

A szén-dioxidot az ammóniás sóoldat karbonizálási folyamatában használják, amelyhez hasznos egy magas CO2 tartalmú gáz. A kristályosodási folyamat három szakaszra osztható. Az első időszakot a hőmérséklet gyors emelkedése jellemzi. A bikarbonát bomlását figyelik meg, és az összes hőt az anyag melegítésére, a trónról a kristályosodási víz eltávolítására és az ammónium-karbonát sók lebontására fordítják.

A második periódusra az anyag állandó t 125 C hőmérséklete jellemző. A bevitt hőt a NaHCO3 hőbontására fordítják. A harmadik periódusban a reakcióelegy hőmérséklete hirtelen emelkedni kezd. Ez azt jelzi, hogy a bikarbonát bomlási folyamata véget ért, és a bevitt hőt a keletkező szóda melegítésére fordítják. A gyakorlatban a NaHCO3 bomlási folyamatának felgyorsítása érdekében a kemence kimeneténél a szóda hőmérsékletét 140 - 160 C között tartják. A kalcinálási folyamat technológiai diagramja Fig. 11. A kalcinációs leválasztás sémája 1 - gőzkondenzátor 2 - takarmánykeverő 3.15 - cella adagolók 4,10 - szalagos szállítószalagok 5 - vibrációs adagoló 6 - csúszda-garat 7 - eke dömper 8,9,14,16 - szállítószalagok 11 - ciklon 12 - kollektor kalcináló gáz 13 szeparátor 17 kondenzátum gyűjtő 18 centrifugálszivattyú 19 gyenge folyadék gyűjtő 20 kalcinációs gázhűtő 21 redukáló hűtőegység ROU 22 kalcináló gázmosó 23 mosófolyadék gyűjtő.

Nedves nátrium-hidrogén-karbonát, szűrőkkel mosva, egy közös 10 eke dömperrel ellátott szállítószalagról egy 5 vibrációs adagoló 6 garatába kerül, ahonnan a vibrációs adagoló és a 4 szalagos szállítószalag egy 3 cella adagolón keresztül a keverőbe kerül. 2. A keverőgép a 11-es ciklonban lévő kalcináló gázoktól elválasztott szódát és szódát kap vissza. A keverőben előkészített trónt az 1. égetődob csőközi terébe irányítják. A hőkezelés eredményeként a trónok szódát kapnak. és kalcináló gázok.

A szódát a kalcinálóból egy 15 cellaadagolón keresztül távolítják el, és bejutnak a 8, 9, 16 szállítórendszerbe. A 8 ferde szállítószalagról az adagolón keresztül a keverőbe kerül a szóda. A maradék szódát a 9-es és 14-es szállítószalagok szállítják a raktárba.

A kalcináló gázokat a 2. keverőn keresztül távolítják el a kalcinálóból, amelyben egy kompresszor segítségével vákuumot hoznak létre.

A kompresszor felé vezető úton a gázok a 11-es ciklonokban vegytisztításon, a 12-es üzemi égetőgáz-gyűjtőben és a 22-es mosógépben nedves tisztításon mennek keresztül. A mosógép előtt a kalcináló gázokat a 20-as hűtőszekrényben lehűtik. Az öntözéshez a gyenge ún. A vízgőz kondenzációjával képződő folyadékot a hűtőszekrény égetőgázaiban a kalcináló gázgyűjtőbe juttatják. Ez a folyadék a gázzal érintkezve részben elnyeli az ammóniát és a szódaport, majd a 19 gyűjtőbe áramlik. A 20 hűtőszekrényben a gáz felülről lefelé halad át a csőközi térben, a hűtővíz pedig ellenáramban mozog a csövekben. A hűtőcsövek kikristályosodásának megakadályozása és a gáz szódaporból való jobb kiöblítése érdekében a csövek közötti teret gyenge folyadékkal öntözzük. A mosógépben a gázt vízzel öntözik, miközben lehűtik és teljesen lemossák szódától és ammóniától.

A kalcináló melegítéséhez nagynyomású vízgőzt szállítanak. A kalcinálóba való betáplálás előtt egy ROU redukciós hűtőegységen megy keresztül, ahol hőmérsékletét 270 C-ra, nyomását 3 MPa-ra csökkentik. A gőz lecsapódik a kalcináló csövekben, hőt adva a kalcinált anyagnak. A kalcinálóból a kondenzátum a 17 kondenzvízgyűjtőbe, majd az expanderekbe kerül, ahol alacsony nyomású gőzzé alakul.

A szóda leválasztásának technológiai sémája visszatérő betáplálású szódakemencék használatakor hasonló a vizsgálthoz. Visszatérés nélküli betáplálású kemencék használatakor a nedves nátrium-hidrogén-karbonátot egy speciális dobófej vezeti be a kemence dobjába.

A szódával való keverés a sütő belsejében történik, így a keverő ki van zárva a technológiai sémából, és a szóda szállítása egyszerűsödik. A szóda Na2CO3-tartalma és szennyeződései a kiindulási nátrium-hidrogén-karbonát összetételétől és a folyamat hőmérsékletétől függ, ezt általában a kibocsátott szóda hőmérséklete határozza meg. A kemencék hőmérsékleti rendszerét mind a folyamat körülményei, mind az ezekben az eszközökben lévő anyag hőkezelésének időtartama határozza meg.

0,3-as dobtöltési tényezővel az anyag tartózkodási ideje a szóda-retort kemencében körülbelül egy óra, a gőzkalcinálóban - 20-25 perc. Az újratölthető kemencékben a kalcinálási hőmérséklet növekedése nyilvánvalóan a nedves nátrium-hidrogén-karbonát szódával való keverésekor keletkező csomók miatt következik be. Ilyen körülmények között a hőmérséklet emelése szükséges a kalcinálási folyamat befejezéséhez a nagy szemcsék teljes tömegében.

Munka vége -

Ez a téma a következő részhez tartozik:

Szóda gyártása

A tizennyolcadik század végéig főként magyarországi, egyiptomi és Afrika más részein található természetes lelőhelyekből és tengeri hamuból nyerték ki. A szódát akkoriban nem a tisztasága jellemezte. 1775-ben a Francia Akadémia.. Leblanc-módszer A Leblanc-módszer abból állt, hogy konyhasóból szulfátot állítottak elő kénsav és..

Ha további anyagra van szüksége ebben a témában, vagy nem találta meg, amit keresett, javasoljuk, hogy használja a munkaadatbázisunkban található keresést:

Mit csinálunk a kapott anyaggal:

Ha ez az anyag hasznos volt az Ön számára, elmentheti az oldalára a közösségi hálózatokon:

Már a 19. század elejétől. A vegyészek megpróbálták megtalálni a szóda előállításának módját a nátrium-klorid nátrium-karbonáttá alakításával, kénsav nélkül. 1810-ben A. Fresnel ammónia és szén-dioxid konyhasóoldat hatására szódát nyert, de módszere nem vált iparivá. D. Hamming és G. Dyar ugyanezt az utat követte a 30-as években. Ammóniát és szén-dioxidot is átvezettek konyhasó vizes oldatába. Ebben az esetben rosszul oldódó nátrium-hidrogén-karbonát csapódik ki. NaHCO 3, ami melegítés hatására szódává alakul. Az ipar számára ez a módszer veszteségesnek bizonyult, mivel nem találtak módszert az ammónia regenerálására.

Végül Ernest Solvaynak sikerült megtalálnia a módját az ammónia és némi szén-dioxid regenerálására, és az egész folyamat folyamatossá tételére. A Solvay új berendezéseket és gépeket tervezett. Sok éves kísérletek eredményeként optimális feltételeket teremtett a nátrium-hidrogén-karbonát magas hozamának eléréséhez.

Ernest Solvay apja egy kőbánya és sómű tulajdonosa volt Rebeckben (Brüsszel közelében). Ernest 1838-ban született. Fiatalkorában sokat betegeskedett, és csak önképzéssel kényszerült megvalósítani álmát, hogy kémiát tanuljon. Solvay később a nagybátyja tulajdonában lévő gázüzemben dolgozott, és megpróbálta megtalálni a módját a gáztermelés során keletkező káros melléktermékek (különösen az ammóniavíz) ártalmatlanításának. Ezenkívül Solvay módot keresett szóda előállítására konyhasó, ammónia és szén-dioxid oldatából.

A Solvay által kifejlesztett ammónia-módszer előnyei nyilvánvalóak voltak a szóda előállítására. Először is, ez a módszer lényegesen alacsonyabb hőmérsékletet és ezáltal szénmegtakarítást igényel. Másodszor, ebben a módszerben a tisztított konyhasó helyett sóoldatot lehetett használni, amelynek költsége sokkal alacsonyabb volt. Harmadszor, Solvay módszere kevesebb lépést tartalmazott, és ami nagyon fontos, nem igényelt kénsavat. Végül a Solvay-féle módszer nem okozott környezetszennyezést, és nagyon nagy tisztaságú szódát állított elő. Hasonlítsuk össze mindkét módszer főbb szakaszait.

Gyártási szakaszok a Leblanc módszer szerint:

1. 2NaC1 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2HC1 (sötétvörös hőfokon).
2. Na 2 SO 4 + 3C + CaO = Na 2 CO3 + CaS + 2CO (hőmérséklet 960 °C-ig).
3. Kimosódás.
4. Na 2 CO 3 ∙10H 2 O bepárlása és kristályosítása.
5. Kalcinálás Na 2 CO 3 képződésével.
6. A kén részleges kinyerése kalcium-szulfidból.

A Solvay-módszer szerinti gyártási szakaszok:

1. NaС1 + NH 3 + CO 2 + H 2 O = NaHCO 3 + NH 4 C1 (a NaHCO 3 képződése 30-40°C-os vizes oldatban megy végbe).
2. Kalcinálás szódaképzéssel: 2NaHCO 3 = Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O (a CO 2 részben visszamarad zárt folyamatban).
3. Ammónia regenerálás: 2NH 4 C1 + CaO = CaC1 2 + H 2 0 + 2NH 3.

Az előnyök ellenére Solvay módszer, szerzője kezdetben nagy nehézségekbe ütközött. Az általa 1863-ban alapított gyár Charleroi (Belgium) közelében kimerítette a családi tőkét. Az ezzel a módszerrel előállított termékek csak a Solvay és Társa részvénytársaság 1865-ös megalakulása után tudták sikeresen felvenni a versenyt a Leblanc módszerrel működő vállalkozásokkal, majd legyőzni őket a nemzetközi piacon. Hamarosan szinte minden országban megjelentek a Solvay-módszerrel szódagyártásra alkalmas gyárak: Angliában (1871), Franciaországban (1874), Németországban, Badeni Vilen közelében (1880) és Bernburg környékén (1883), az Egyesült Államokban (1881). ), Oroszország (1883). Alfred Nobelhez hasonlóan Solvay is a világ egyik leggazdagabb és leghatalmasabb embere lett. Jól felszerelt kutatóintézetet alapított, és 1908-ban három műszakos munkarendet vezetett be gyáraiban nyolcórás munkaidővel. E vállalkozások tulajdonosainak monopolhelyzete óriási haszonra tett szert. A Solvay konszern az egyik legerősebb vegyipari vállalattá vált.

AZ ELJÁRÁS FIZIKAI ÉS KÉMIAI ALAPJAI

A karbonizációs folyamat során kicsapódott nátrium-hidrogén-karbonátot hagyományos dobvákuumszűrőkön választják el az anya (szűrő) folyadéktól, és hevítéskor bomláson vagy kalcináláson megy keresztül.

A tapasztalatok azt mutatják, hogy az üledék mosásával az ammónia nem távolítható el teljesen, még 100 °C-ra melegítve sem. Vegyszerek segítségével

A kémiai elemzés megállapította, hogy a technikai bikarbonátban lévő ammónia nátrium-karbamát formájában van. A szilárd fázisba való felszabadulása a karbonizáló oszlopban a NaHCO3 kristályosodásának teljes folyamata alatt megtörténik, azaz a nátrium-karbamát nátrium-hidrogén-karbonáttal együtt kicsapódik. Kristályai benne vannak a NaHCO3 kristályrácsában, ez magyarázza az ammónia mosással történő eltávolításának nehézségét.

Nátrium-karbonát Na2CO3 képződhet a NaHCO3 hidrolízise és az oldott NaHCO3 szűrőkön történő dekarbonizálása során. A Na2CO3 jelenléte a technikai bikarbonátban nem magyarázható a Na2CO3 karbonizálás közbeni kristályosodásával, mivel a szénsavas oldatban alacsony a CO32~ koncentráció.

Amikor a szén-dioxid-nyomás a szuszpenzió fölé csökken, amikor az kilép a karbonizáló oszlopból és a vákuumszűrőn, retrogradációs folyamat megy végbe, azaz a kicsapódott NaHCO3 oldatba való átalakulása és kölcsönhatása az NH4C1-gyel. Ennek eredményeként, valamint a NaHCO3 mosóvízben való oldódása miatt a szűrők utáni folyadék közvetlen titerének 0,5-1,5 N-os növekedése figyelhető meg. stb., annak ellenére, hogy mosóvízzel hígította, és bizonyos mennyiségű ammóniát fújt ki a szűrőn. A szűrők utáni felhasználási arány (f/Na) körülbelül 2,5%-kal csökken az oszlopot elhagyó szuszpenzióéhoz képest, ahol az U^a átlagosan 73%. Következésképpen a NaHCO3 veszteségei a szűrőkön elérik a körülbelül 3,5%-ot.

A szűrt és mosott nátrium-hidrogén-karbonát csapadék hőbomláson - kalcináláson megy keresztül. A száraz NaHCO3 a következő reakció szerint bomlik le:

A hőmérséklet emelkedésével a reakció egyensúlya jobbra tolódik el. A fázisszabály szempontjából ennek a rendszernek egy szabadságfoka van. Következésképpen a gázfázis egyensúlyi nyomása csak a hőmérséklettől függ.

A nedves hidrogén-karbonát bomlása során a komponensek és fázisok száma eggyel növekszik, ezért a rendszer egyváltozós marad, azaz a nedves NaHCO3 só esetében minden hőmérséklet a gázfázis egy bizonyos egyensúlyi nyomásának felel meg.

A bikarbonát nedvessége lényegében annak telített oldata, ezért a gázfázis nedves NaHCO3 feletti egyensúlyi nyomását ennek a sónak a telített oldata feletti egyensúlyi nyomás határozza meg. Adott hőmérsékleten ez a nyomás nagyobb, mint a száraz hidrogén-karbonát felett. Ezért a nedves só melegítésekor az oldott hidrogén-karbonát először lebomlik, és nem csak nedvességet, hanem szén-dioxidot is enged a gázfázisba (38. ábra). A nedvesség eltávolítása után a megmaradó száraz bikarbonát egyensúlyi nyomása csökken, ami megnehezíti a bomlását. Termogramok segítségével megállapítottuk, hogy a száraz NaHCO3 bomlása a keletkező CO2 és H20 98 kPa (1 kgf/cm2) össznyomásán az (1) reakció szerint 120 °C-on megy végbe.

Nedves NaHCO3, amint az az ábrán látható. 38, már 110°C hőmérsékleten is lebomlik. A levegő vagy más gáz bomlási zónájához való hozzáféréssel, amely csökkenti az üledék feletti Pco2 + Pn2o össznyomást, alacsonyabb hőmérsékleten bomlás következhet be.

A KIHAJTÁSI FOLYAMAT TECHNOLÓGIAI ÁBRÁJA

ábrán. szemlélteti a kalcinálási folyamat technológiai diagramját külső égőfűtésű, szóda felhasználásával működő tűzkemencék segítségével.

Az oszlopokban kapott és 26 tömeg% kicsapott NaHC03-ot tartalmazó szuszpenziót a 6 vákuumszűrőkbe vezetjük, ahol a csapadékot elválasztjuk az anyafolyadéktól. Az anyalúgot a mosóvízzel együtt a desztillációs részlegbe küldik ammónia regenerálásra. Az üledékrétegen és a szűrőszöveten áthaladó levegőt egy vákuumszivattyú szívja ki a szűrőleválasztóból az abszorpciós részlegben található szűrőlevegő-mosón (PVFL) keresztül.

A vákuumszűrőből kimosott nyers NaHCO3 4 kaparóval vagy szalagos szállítószalaggal egy függőleges keverővel ellátott 3 gyűjtőbe kerül, amely fellazítja és a nyerssót a 2 adagolóba, majd a keverőbe /. A forró visszatérő szódát a 7 szállítócsiga szolgáltatja adott arányban. A kapott keverék ezután a 22 forgódobos szódakemencébe kerül, ahol a kalcinálási folyamat végbemegy.

A szódakemencéből a kész szódát a 17 kirakócsiga és a 18 szállítócsiga segítségével a 19 közös gyűjtőcsiga szállítószalagra, majd a 16 elevátorra továbbítják. A felvonó a szódát az I szállítószalagra rakja le, amelyről a 9-es elosztócsiga, a szóda egy része (retur) elosztásra kerül a szódakemencék között, egy része - késztermékek - a 8-as szállítószalagon kerül a 15-ös bunkerekben lévő raktárba. A kemencékhez a bikarbonát és a kész szóda némileg különbözik, azonban a visszatérő kemence működési körülményei szempontjából ennek nincs alapvető jelentősége.

A kalcináló részleg technológiai diagramja a szódakemencékhez való visszatérő betáplálással: 1 - keverő; 2 - adagoló; 3 - vevő; 4 - kaparó szállítószalag; 5 - garat 6 - vákuumszűrő; 7, 11, 18, 19 - csigás szállítószalagok; 8, 9 - szállítócsövek - "10 - ciklon; 12 - szóda kemence gázgyűjtő; 13 - szóda kemence gázhűtő - 14 - szóda kemence gázmosó; 15 - gyenge folyadék gyűjtő - 16 - lift, 17 - kirakó csiga; 20 - disznó 22 - szóda tűzhely;

A szódakemencékből 150°C-on távozó gáz CO2-t, NH3-at, vízgőzt és szódaport tartalmaz, és a 10-es ciklonba kerül, ahol a szódapor nagy részét felfogják, és egy 7-es csigás szállítószalagon visszavezetik a szódakemencébe. a ciklon, a gáz minden kemence általánosba jut, a 12-es gázcsatorna a szódakemencék gázgyűjtője, belül gyenge folyadékkal öntözik, amelyet úgy kapnak, hogy ugyanabban a kollektorban 80 °C-ra, majd a szódában lévő gázt lehűtik. kemence gázhűtő (KGSP) 13-38 °C.

A keletkező kondenzátum eltávolítja a gázból a szódaport, a ciklon után visszamaradt NH3-t és CO2-t. Ezt a Na2C03-at, NaHCO3-at és ammónium-karbonátsókat tartalmazó oldatot gyenge folyadéknak nevezzük. Ennek a folyadéknak egy részét visszavezetik a szódakemencék gázgyűjtőjének öntözésére, egy részét pedig a desztillációs részlegbe küldik NH3 és CO2 desztillálására, majd vákuumszűrőkbe a nátrium-hidrogén-karbonát mosására.

A szódakemencék gázelosztója a KhGSP hűtőszekrény felé lejtős, így az elosztóból gyenge folyadék áramlik a hűtőbe, öntözi a hűtőcsöveket, és a 13 hűtőszekrényben járulékosan képződött kondenzátummal együtt a 15 gyenge folyadék gyűjtőjébe áramlik. A 13 hűtőszekrényben a gáz felülről lefelé halad a csövek közötti térben, és a hűtővíz ellenáramban folyik a csövekben.