Производство кальцинированной соды.

К важнейшим видам продукции основной химической промышленности наряду с минеральными кислотами и удобрениями относятся содовые продукты — кальцинированная сода, каустическая сода и бикарбонат натрия.

Кальцинированная сода широко применяется во многих отраслях промышленности, а также для бытовых нужд. До 25% кальцинированной соды применяется в химической промышленности для получения бикарбоната натрия, каустической соды и других солей натрия, стекла, в анилинокрасочном и лакокрасочном производствах. Основными потребителями кальцинированной соды являются цветная и черная металлургия, нефтяная, пищевая, целлюлознобумажная, текстильная и другие отрасли промышленности.

Кальцинированная сода — Ка₂С0₃ — представляет собой белый кристаллический порошок с температурой плавления 852 °С, плотностью 2533 кг/м³. Насыпная плотность кальцинированной соды составляет от 500 до 700 кг/м³. Выпускается также специальный сорт соды — так называемая «тяжелая» сода. Насыпная плотность «тяжелой» соды — от 800 до 1000 кг/м³. Кальцинированная сода — гигроскопичная соль. Она хорошо растворяется в воде с выделением тепла. При нагревании раствора выше 32,5 °С растворимость соды снижается.

Качество кальцинированной технической соды из нефелинового сырья определяется требованием ГОСТ 10680—70.

Методы получения соды. Кальцинированную соду получают тремя способами: аммиачным, из природной соды и комплексной переработкой нефелинов. В нашей стране аммиачный способ является основным. Процесс переработки нефелинов с получением глинозема, содовых продуктов (соды и поташа) и цемента на основе апатито-нефелинового месторождения Кольского полуострова, а также нефелиновых руд Сибири постепенно приобретает большое значение. В отдельных зарубежных странах кальцинированную соду получают из природной соды.

В общем объеме производства доля синтетической соды, получаемой аммиачным способом, составляет 84%. а из нефелина—16%. Мощности по выпуску аммиачной соды используются на 95—100%, а нефелиновой соды — на 85—95%.

Основным сырьем для производства кальцинированной соды являются мел или известняк и раствор поваренной соли. Кроме того, применяют еще ряд вспомогательных материалов — аммиак, воду, пар и электроэнергию.

Карбонатное сырье. Для получения оксида углерода (IV) и извести на содовых заводах применяют известняк или мел, называемые, карбонатным сырьем. От качества карбонатного сырья в значительной мере зависит нормальная работа содового завода. Применение известняка более желательно, чем применение мела. При увеличении влажности мела возрастает расход топлива на его обжиг и, следовательно, расход воздуха на сжигание топлива. С увеличением расхода воздуха снижается концентрация СО₂ в печном газе. Кроме того, прочность мела ниже, чем известняка. Содержание СаС0₃ в известняке в соответствии с ОСТ 21-27—76 в пересчете на сухой продукт должно быть не менее 92%. Расход карбонатного сырья (100% СаСО₃) на 1 т соды составляет 1,1—1,25 т. Содовые заводы обычно находятся вблизи месторождений карбонатного сырья.

Поваренная соль широко распространена в природе как в твердом виде, так и в виде растворов. В производстве соды аммиачным способом применяют не твердую соль, а рассол, стоимость добычи которого путем выщелачивания соли во много раз ниже стоимости добычи твердой соли. На содовых заводах к рассолу предъявляются следующие требования: он должен быть насыщенным или близким к насыщению. Максимальная концентрация ЫаС1 в воде при 15 °С равна 317 г/л.

В содовой промышленности концентрацию растворов принято выражать в так называемых нормальных делениях (н.д.). Одно нормальное деление соответствует содержанию 1/20 экв. вещества в 1 л раствора. На практике применяют рассол, содержащий 305—310 г/л NаСl, что соответствует 104,3— 106,0 н. д. Увеличение концентрации NаСl благоприятно влияет на степень его использования, что ведет к уменьшению удельного расхода рассола, к снижению расхода аммиака, известняка, пара, воды, электроэнергии на 1 т соды.

На производство 1 т кальцинированной соды расходуется около 1,5 т поваренной соли.

Аммиак в производстве соды находится в замкнутом цикле: после регенерации в отделении дистилляции он возвращается обратно в производство. Для восполнения неизбежных потерь в цикл вводят аммиачную воду, содержащую до 25% г NH₃. Аммиачная вода, поступающая с коксохимических заводов, содержит сульфид аммония, предохраняющий стальную аппаратуру и трубопроводы от коррозии. При использовании синтетической аммиачной воды в технологический процесс производства соды вместе с аммиачной водой вводят Nа₂S.

Сложный процесс производства соды можно разделить на несколько стадий (так называемые станции или отделения):

1) предварительная очистка рассола от солей кальция и магния;

2) абсорбция — насыщение рассола аммиаком и частично оксидом углерода (IV) с получением аммонизированного рассола;

3) карбонизация — насыщение аммонизированного рассола оксидом углерода (IV) с образованием бикарбоната натрия в виде суспензии;

4) фильтрование — отделение суспензии бикарбоната натрия от фильтровой жидкости;

5) дистилляция — регенерация аммиака и оксида углерода (IV) из фильтровой жидкости;

6) кальцинирование (кальцинация) — разложение бикарбоната натрия на карбонат натрия (кальцинированную соду), воду и оксид углерода (IV).

Кроме основных процессов, при производстве соды протекает ряд побочных процессов, не имеющих непосредственного отношения к получению соды. Аммиак регенерируют из хлорида аммония путем обработки раствора известковым молоком:

В отделении дистилляции образующийся аммиак отгоняют из раствора водяным паром и направляют в отделение абсорбции. Раствор хлорида кальция является отходом производства.

Для получения известкового молока необходима известь СаО, которую на содовых заводах получают путем обжига карбонатного сырья (мела или известняка) в известково-обжигательных печах при температуре 1100—1200 ° С.Образующийся при обжиге оксид углерода (IV) используют в процессе карбонизации, а известь СаО гасят избытком воды с получением известкового молока:

Таким образом, получение соды аммиачным способом можно изобразить в виде схемы, показывающей взаимную связь между отдельными стадиями процесса:

На рис. 1 показана общая технологическая схема производства кальцинированной соды по аммиачному способу.

Водный раствор поваренной соли, содержащий 305—310 г/л, предварительно очищенный от солей кальция и магния, самотеком поступает в промыватель 1, где поглощает оксид углерода (IV) из газов, выходящих из карбонизационной колонны 7, и аммиак из газов, поступающих с вакуум-фильтров 5. После поглощения С0₂ и NH₃ отходящие газы удаляются в атмосферу.

Из промывателя газов 1 рассол поступает в абсорбер 2 для поглощения аммиака и оксида углерода (IV), содержащихся в газах дистилляционной колонны 3. Непоглощенные газы из абсорбера 2 направляют вакуум-насосом в промыватель 1. Аммонизированный рассол, предварительно охлажденный в холодильнике 6, непрерывно поступает в карбонизационную колонну 7, заполняя ее почти доверху. Сюда же поступает газ, предварительно промытый и очищенный, из известково-обжигательных печей 10 (37—40% С0₂) и смешанный газ (смесь газа известково-обжигательных печей и газа содовых печей). В смешанном газе содержится 60—80% С0₂ — при двух вводах газа в карбонизационную колонну — и около 50% С0₂ —при одном вводе. Газы подают в колонну 7 с помощью компрессоров 8 и 12.

Рис. 1. Технологическая схема получения кальцинированной соды аммиачным способом:

1-промыватель газов; 2-абсорбер; 3-дистнлляциоиная;4-смеситель; 5 - вакуум-фильтр; 6 - холодильник аммонизированного рассола 7 - карбонизационная колонна; 8, 12 - компрессоры; 9 - холодильник-газоочистатель; 10 -известково-обжигательная печь; 11- аппарат для гашения извести; 13 - холодильник-промыватель, 14 — содовая печь.

В карбонизационной колонне 7 протекает основная реакция образования бикарбоната натрия. Суспензию кристаллического бикарбоната натрия в растворе хлорида аммония и непрореагировавшего хлорида натрия направляют в вакуум-фильтр 5 для выделения бикарбоната натрия. Маточную жидкость, содержащую углеаммонийные соли и хлорид аммония (фильтрат) подают из вакуум-фильтров в дистилляционную колонну 3, где осуществляется регенерация аммиака из раствора, содержащего хлорид и карбонат аммония. При нагревании раствора до 70— 80 °С карбонат аммония разлагается; разложение хлорида аммония проводят в дистиллере-смесителе 4, куда он поступает из колонны 3. Сюда же подают известковое молоко, полученное гашением извести в аппарате 11. Регенерированные аммиак и оксид углерода (IV) отгоняют из раствора паром, подаваемым в нижнюю часть аппарата 4, и они поступают в абсорбер 2 на поглощение рассолом.

После отгонки аммиака полученный раствор содержит в основном хлорид кальция и не вступивший в реакцию хлорид натрия. Этот раствор, называемый дистиллерной жидкостью, является отходом производства.

Осадок NаНСО₃ промывают на вакуум-фильтре 5 и подают во вращающуюся содовую печь 14 на кальцинирование, в результате чего образуется сода, пары воды и оксид углерода (IV). Кальцинированная сода из печи 14 поступает на склад и далее на упаковку.

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: