Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Производство кальцинированной соды.
В настоящее время производство Na2CO3 составляет примерно 6 миллионов тонн. Она находит применение в металлургической, стекольной, пищевой, целлюлозно-бумажной, текстильной, нефтяной отраслях промышленности и т.д. Промышленность выпускает несколько типов содопродуктов: Nа2CO3 безводный – карбонат натрия, кальцинированная сода NаHCO3 – бикарбонат натрия, пищевая сода Nа2CO3•ω H2O – кристаллическая сода Nа2CO3•H2O – тяжелая сода В настоящее время существуют 2 промышленных способа производства соды 1. из щелочей алюминиевого производства (около 10% Nа2CO3, 5% K2CO3, 5% K2SO4 – дробная кристаллизация) 2. основной способ – аммиачный (метод Сольбе) теоретические основы метода заложены русским ученым Федотьевым. Сырье: насыщенный раствор NaCl, NH3 и CO2. В основе процесса лежит реакция: 1) NaCl + NH3 + CO2 + H2O = NaHCO3 + NH4Cl 2) далее: 2 NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O Исходные газы получают следующим образом: CaCO3 CaO + CO2 CaO + H2O = Ca(OH)2 NH4Cl + Ca(OH)2 = NH3 + H2O + CaCl2 Реакция (1) является суммарной для следующих процессов А) 2NH3 + CO2 + H2O = (NH4)2CO3 Б) (NH4)2CO3 + CO2 + H2O = 2NH4HCO3 В) NaCl + NH4HCO3 NaHCO3 + NH4Cl Последняя реакция является основной, и выход продукта определяется условиями её проведения. Насыщенный СО2 аммиачно-солевой раствор представляет собой сложную двухфазную систему: жидкая фаза представляет собой раствор солей NаCl, NH4Cl, NaHCO3, NH4HCO3, (NH4)2CO3; твердая фаза – NaHCO3. Степень осаждения бикарбоната натрия зависит от следующих условий: 1. от соотношения NaCl и NH3 в растворе – с уменьшением соотношения NaCl / NH3 степень осаждения NaHCO3 возрастает 2. количества воды в системе – с увеличением количества воды больше NaHCO3 будет находиться в растворе, то есть уменьшается выход продукта. 3. степень насыщения раствора СО2 – она должна быть ближе к соотношению СО2: NH3 в молекуле NH4HCO3, при этом больше осаждается NaHCO3 из раствора, т.к в присутствии NH4HCO3 растворимость NaHCO3 уменьшается. Растворимость NaHCO3 наименьшая из всех солей Для характеристики процесса вводят коэффициент использования ионов Na+ и NH4+ VNa+ характеризует степень превращения NаCl в осадок NaHCO3 V NH4+ характеризует степень превращения NH4HCO3 в NaHCO3 [Na+]; [Cl-]; [NH4+] и [HCO3-] – концентрации ионов в маточном растворе При 32°С V Na+ = V NH4+ = 84% При 15°С V Na+ = 78, 8% V NH4+ = 85, 1% Практический выход составляет примерно 70%.
Диаграмма растворимости в системе NаHCO3–NH4HCO3–NH4Cl–NaCl– H2O
Cвойства квадратной диаграммы 1. Точка на диагонали квадрата соответствуют растворам, содержащим две соли, указанные в вершинах углов, через проведена диагональ: NаCl, NH4HCO3 – исходные соли (метастабильная диагональ); NH4Cl, NaHCO3 – продукты (стабильная диагональ). 2. Точка а – пересечение двух диагоналей. Представляет собой смесь равных количеств всех четырех солей 3. Если составу начального раствора соответствует точка R в площади квадрата, то при упаривании состав раствора будет меняться по секущей, проведенной через R и вершину угла квадрата той области кристаллизации, где находится R до линии изотермы (точка Q) 4. На изотерме в точке Q в осадке содержится 2 соли, поле кристаллизации которых граничат с изотермой. При дальнейшем упаривании кристаллизация идет вдоль линии изотермы до тройной точки (Р1 или Р2) Линии изотермы делят весь квадрат на 4 области кристаллизации. Область, прилегающая к NaHCO3 (NaHCO3–2–Р1–Р2–1) – это область кристаллизации NaHCO3, самая большая т.к. растворимость ее минимальна. Область кристаллизации NH4HCO3: NH4HCO3–2– Р1–3; Область кристаллизации NH4Cl: NH4Cl–3–Р1–Р2–4; Область кристаллизации NаCl: NаCl–1–Р2–4; У стабильной диагонали – на границе 2 тройные точки, у метастабильной – 1 точка. Вдоль лучей 2–Р1; 3–Р1; 4–Р2 и 1–Р2 кристаллизуются 2 соли, например, вдоль 2–Р1 – NаHCO3 и NH4HCO 3. Точки, в которых сходятся 3 луча, эвтоническими Линии со знаками 40, 30, 20, 19 – изогидры – количество молей воды на 1 моль сухой соли для полного растворения. Максимальный выход соды будет, если взять исходный состав соли в точке а. Но чтобы повысить коэффициент использования NH4HCO 3 берут избыток NаCl (точка б) и тогда выход меньше. Наибольший выход получается при 32°С. |
Последнее изменение этой страницы: 2017-05-11; Просмотров: 212; Нарушение авторского права страницы