Аммиачный способ производства кальцинированной соды

Производство кальцинированной соды

Абсорбция хлористого водорода водой

Абсорбцию проводят в скрубберах. Газ и вода подаются противотоком. Про-цесс идет с выделением тепла. Если тепло не отводить, невозможно получить соляную кислоту с концентрацией более 20%. Поэтому в абсорберах устанав-ливают холодильники, что позволяет получить соляную кислоту с концентра-цией более 30 %.

Существует несколько видов соды:

- кальцинированная – Na₂CO₃;

- двууглекислая или пищевая NaНCO₃;

- каустическая - NaOН;

В наибольших масштабах используется кальцинированная сода – в ме-таллургии, ЦБП, в производстве стекла и др.

Аммиачный способ производства кальцинированной соды был разрабо-тан в конце XIX века русским химиком П.П. Федотьевым.

Сырьем для производства кальцинированной соды служат известняк, хлорид натрия и аммиак. Теоретические основы производства соды

Суммарная реакция имеет следующий вид:

NaCl + NH₃ + CO₂+ H₂O ↔ NaHCO₃ + NH₄Cl (а)

Эта реакция идет в несколько стадий, которые протекают при последователь-ном насыщении раствора хлорида натрия аммиаком (аммонизация), а затем углекислым газом (карбонизация).

Стадия аммонизации необходима для введения в концентрированный раствор хлорида натрия углекислого газа, который практически не растворим в кон-центрированном растворе хлорида натрия.

Карбонизация идет в две стадии:

1). Монокарбонизация: 2NH₃ + CO₂ + H₂O ↔ (NH₄)₂ CO₃ (б)

2).Бикарбонизация: (NH₄)₂ CO₃ + CO₂ + H₂O↔ 2NH₄HCO₃ (в)

Далее идет обменное разложение:

NH₄HCO₃ + NaCl ↔ NaHCO₃ + NH₄Cl (г)

Реакция (г) является основной стадией аммиачно-содового процесса и выход основного продукта определяется условиями ее равновесия. Наименее растворимым компонентом является NaHCO₃ . В данных условиях он начинает кристаллизоваться. Кристаллы бикарбоната натрия отфильтровывают и прока-ливают. При этом бикарбонат разлагается:

2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂ ↑

Образовавшийся углекислый газ вновь используют для карбонизации аммиач-ного раствора. Для восполнения потерь углекислого газа используют газы, об-разовавшиеся при обжиге известняка:

CaCO₃ → CaO + CO₂↑ + 178 кДж

Обжиг проводят в шахтных пересыпных печах с воздушным дутьем при тем-пературе в зоне обжига 1100-1200⁰С. В качестве топлива используют уголь. Содержание углекислого газа в образовавшихся газах около 40 %.

Полученная при обжиге известняка известь идет на приготовление из-весткового молока:

CaO + H₂O ↔ Ca(OH)₂

Известковое молоко необходимо для регенерации аммиака из маточного раствора (фильтровой жидкости), полученного после отделения бикарбоната натрия. Регенерацию проводят дистилляцией фильтровой жидкости, смешан-ной с известковым молоком:

Ca(OH)₂ + 2NH₄Cl → 2NH₃ +H₂О + CaCl₂

Регенерированный аммиак применяется для аммонизации раствора хло-рида натрия, хлорид кальция является отходом данного производства.

Технологическая схема производства кальцинированной соды.

Технологическая схема производства кальцинированной соды аммиач-ным способом представлена на рис.12. Для производства соды используют очищенный раствор хлорида натрия с концентрацией 270 г/л. Он поступает из напорного бака 4 в абсорбционную колонну барботажного типа 6, где проис-ходит насыщение рассола аммиаком и частично углекислым газом. Для этого используют регенерированный аммиак из дистиляционной колонны 11, а так-же отходящие газы карбонизационных колонн 8 и фильтров 10, содержащие небольшое количество аммиака и углекислого газа.

Абсорбция ведется последовательно в нескольких абсорберах. Для ком-пенсации потерь аммиака в абсорберы вводится аммиачная вода (примерно 2,5 кг на 1 т воды). Затем аммонизированный рассол подается в карбонизацион-ные колонны 8. В нижней части которых 9 расположены холодильники, в ко-торых циркулирует холодная вода.

В нижнюю и среднюю части колонны компрессорами 5 подается концен-трированный углекислый газ из печи обжига 12 и слабый печной газ из

вестковых печей 1. В результате карбонизации образуется бикарбонат натрия в виде твердой фазы. Бикарбонатная суспензия из колонны 9 подается на ваку-ум-фильтр барабанного типа 10, где суспензия делится на сырой бикарбонат и фильтровую жидкость. Сырой бикарбонат подается в печь обжига 12, темпе-ратура в которой составляет 140-170⁰С. Образовавшаяся сода удаляется из пе-чи шнеком и транспортером 13 подается на упаковку.

Газы кальцинации, содержащие водяные пары и 90 % СО₂ в сухом газе удаляют с загрузочного конца печей и после охлаждения и промывки водой в промывателе 7 компрессором 5 подают на карбонизацию.

Фильтровая жидкость с фильтра 10 подается на регенерацию аммиака в дистиляционную колонну 11. Туда же подается известковое молоко из гасите-ля 3. В нижнюю часть колонны подается пар. Из нижней части дистиляцион-ной колонны отводится раствор хлорида кальция в шламовые бассейны, а газы дистилляции после охлаждения подаются в абсорбер 6.

Известь и газ, содержащий 30-35 % СО₂ производятся в известковых пе-чах 1. Образующийся там печной газ очищают от пыли и охлаждают в промы-вателе 2 и компрессорами 5 подают на карбонизацию в колонну 8.

Дата добавления: 2014-01-03