КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Теория и факторы каустизации
Состав зеленого щелока. ЛЕКЦИЯ № КАУСТИЗАЦИЯ ЗЕЛЕНОГО ЩЕЛОКА
План лекции: 1.Состав зеленого щелока. 2.Теория и факторы каустизации. 3.Техника каустизации.
Целью процесса каустизации является получение чистого, горячего белого щелока, содержащего минимум неактивных для варочного процесса реагентов. Количество белого щелока зависит от расхода активной (эффективной) щелочи и составляет примерно 3…4 м3/т целлюлозы, а производительность отдела каустизации зависит также от производительности варочного цеха и может достигать 8000…10000 м3/сутки.
Зеленый щелок, получаемый при растворении плава, имеет следующий состав:
Сода, сульфид натрия, сульфат натрия поступают в зеленый щелок с плавом из СРК, гидроксид натрия – со слабым белым щелоком, используемым для растворения плава. Концентрация общей титруемой щелочи обычно составляет от 110 до 140 г Na2O/л. Как правило, концентрация общей титруемой щелочи в зеленом щелоке не должна быть выше 135-140 г/л, так как повышенная плотность зеленого щелока в этом случае может затруднить осаждение шлама зеленого щелока. В следующей таблице приведены физические свойства зеленого щелока:
Поскольку часть белого щелока рециркулирует в виде слабого белого щелока в растворитель плава, объемное соотношение между зеленым и белым щелоком в процессе каустизации обычно составляет 1.05…1.25 м3 зеленого щелока на 1 м3 белого щелока.
Главным компонентом зеленого щелока является неактивный при сульфатной варке карбонат натрия, который в процессе каустизации превращают в гидроксид натрия. В процесс каустизации имеют место две последовательные реакции: гашения и каустизации. Обе эти реакции протекают в твердой фазе гетерогенной смеси зеленого щелока и извести.
При смешении зеленого щелока с оксидом кальция, СаО гасится водой и образует Са(ОН)2. Гидроксид кальция взаимодействует с карбонатом натрия с образованием гидроксида натрия и карбоната кальция.
Реакция гашения оксида кальция является экзотермической реакцией:
CaO + H2O → Ca(OH)2 + 65 кдж/моль
Реакция гашения протекает довольно быстро при повышенной температуре зеленого щелока и извести. Реакция каустизации начинается практически одновременно с реакцией гашения, которая протекает примерно за 10…30 минут в зависимости от качества извести. Температура оказывает основное влияние на скорость реакции. При температуре ниже 700С скорость реакции гашения значительно ниже по сравнению с обычной температурой близкой к 1000С. На практике, вся известь, способная гаситься, будет реагировать с водой.
Реакция каустизации представляет собой равновесную (обратимую) реакцию:
Ca(OH)2 (s) + Na2CO3 (aq) ↔ 2 NaOH (aq)+ CaCO3 (s)
Гидроксид кальция и карбонат кальция являются мало растворимыми соединениями и участвуют в реакции как твердые вещества. Равновесие реакции достигается, когда в смеси еще присутствуют реагирующие вещества. Концентрация общей титруемой щелочи будет определять равновесный состав. При увеличении концентрации общей щелочи равновесие реакции будет сдвигаться в сторону образования исходных продуктов. В разбавленном растворе равновесие будет сдвигаться в сторону образования продуктов реакции, что приводит к увеличению эффективности каустизации (рис.1), но приводит к получению слабого белого щелока. На практике используют зеленый щелок с концентрацией общей щелочи 110…120 г/л. что позволяет получить белый щелок с концентрацией активной щелочи порядка 100 г/л. Для белого щелока с концентрацией общей щелочи 125…130 г/л эффективность каустизации составляет 80…82 %.
Равновесная эффективность каустизации является функцией концентрации общей щелочи при различных уровнях сульфидности (рис.2). С увеличение сульфидности степень каустизации при одной и той же концентрации общей щелочи, снижается.
Реакция каустизации протекает между твердыми и растворенными веществами и зависит от скорости диффузии реагирующих частиц. Это медленная реакция, требующая 1.0…1.5 часов для завершения с получением белого щелока с требуемыми показателями. Если продолжительность реакции будет меньше, то будет оставаться избыток не прореагировавшего гидроксида кальция, который будет находиться в известковом шламе, что приведет к ухудшению фильтруемости или обезвоживания последнего.
На рис. 3 приведена зависимость эфективности (степени) каустизации от качества извести, оцениваемом по активной реакционной поверхности в м2 на 1 г извести. Кроме того, качество извести определяется содержанием в ней активного СаО (не менее 75…80%) и содержанием примесей. Содержание оксида магния не должно превышать 2 %, так как оксид магния не каустизирует раствор соды, и снижает степень каустизации.
На рис.4 – влияние температуры на эффективность каустизации. При снижении температуры ниже оптимума (93…1000С) реакция каустизации замедляется. Подогревается реакционная смесь в зависимости от свойств извести. Хорошо гасящаяся известь развивает высокую температуру за счет тепла экзотермической реакции и требует меньшего расхода пара для поддержания оптимальной температуры каустизации.
Химическое равновесие определяется соотношением гидроксида и карбоната натрия и выражается как эффективность или степень каустизации.
СЕ = NaOH/(NaOH + Na2CO3)
Степень каустизации, а, следовательно, концентрация гидроксида натрия в белом щелоке, могут варьироваться только в пределах, ограниченных составом зеленого щелока. Расход извести на каустизацию вычисляют по соотношению молекулярных масс в соответствии с уравнением реакции каустизации.
ММ Na2CO3 = 106 ММ CaO = 56
На 1 кг соды требуется 56/106 = 0.528 кг СаО
Баланс щелочи и серы на заводе и степень восстановления в СРК определяют количество сульфида в соотношении к общей щелочи. Соотношение сульфида натрия и гидроксида натрия, обычно выражаемое как сульфидность, может, поэтому изменяться при изменении степени каустизации.
Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 1684; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |