Станция обжига известняка в вертикальных печах в производстве кальцинированной соды
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
?ли удовлетворить возрастающую потребность в соде. В 1775 г. французский фармацевт Леблан предложил получать соду прокаливанием смеси сульфата натрия, измельченного мела или известняка и угля согласно реакции:
а2SО4+СаСОз+2С-Nа2СО3+Са+2СО2 (2.1) .
Из полученного плава соду выщелачивали водой и раствор упаривали, выделяя Nа2СО3 в твердом виде. В шламе оставался СаS, являющийся отходом производства. Так как в природе натрий встречается чаще в виде NаСI, необходимый для производства соды, Nа2SО4 было предложено получать взаимодействием хлорида натрия и серной кислоты.
Способ Леблана сыграл большую роль в развитии химической промышленности и разработке сырьевых баз. Вокруг содовых заводов концентрировались производства и других продуктов: серной кислоты, а за ней и азотной, поскольку серную кислоту получали лишь нитрозным способом с помощью азотной кислоты. Отход содового производства - НСI - перерабатывали на хлор и хлорные продукты: белильную известь и бертолетовую соль. Из отхода СаS получали элементарную серу. Огарок после обжига медистого серного колчедана, служившего сырьем для получения серной кислоты, использовали для производства медного купороса и других солей меди. Сама сода использовалась как исходный продукт для получения многих натриевых солей, например NаНСО3, NаОН, Nа2SОз, NаНSОз и др. Содовые заводы стали центрами зарождавшейся химической промышленности.
В 1865 г. бельгийским инженером Сольве был разработан и осуществлен в промышленном масштабе аммиачный способ получения соды, отличавшийся следующими преимуществами: более высоким качеством получаемого продукта, непрерывностью процесса, лучшими условиями труда и меньшим расходом рабочей силы, снижением расхода тепла, а следовательно, и топлива, возможностью применения растворов NаСI, более дешевых, чем твердая поваренная соль, необходимая при способе Леблана. В целом аммиачная сода получалась более дешевой и лучшего качества.
Одновременно с развитием аммиачного способа получения соды совершенствовался и способ Леблана. Чтобы предотвратить вредное влияние хлорида водорода на окружающую природу и коррозионное разрушение оборудования и строений, были разработаны способы переработки НСI на хлор и хлорсодержащие продукты, которые находили достаточно широкий спрос. В те годы содовые заводы, работающие по способу Леблана, были единственными поставщиками хлорных продуктов, поэтому на них были установлены весьма высокие цены. Это позволило соответственно снизить стоимость соды, получаемой по методу Леблана, и тем самым выдерживать конкуренцию с аммиачным производством соды. Когда же с 1890 г. стал распространяться электрохимический способ получения хлора, производство соды по способу Леблана постепенно прекратилось.
По аммиачному способу Сольве соду получают из поваренной соли, раствор которой насыщают аммиаком и СО2 с последующим прокаливанием выпавшего в осадок бикарбоната натрия. Процесс насыщения рассола аммиаком и получения бикарбоната натрия осуществляют в высокопроизводительных колоннах-аппаратах непрерывного действия. Фильтровую жидкость, остающуюся после отделения бикарбоната натрия, обрабатывают известью и паром для регенерации и возвращения в производственный цикл, содержащихся в ней аммиака и угле- кислого газа. Основные реакции аммиачно-содового процесса проводятся в жидкой среде, протекают они с большими скоростями. В результате использования дешевого сырья-раствора поваренной соли (рассола), экономного расходования топлива и механизации производственных процессов по аммиачному способу можно получать дешевую и высокого качества соду.
Процесс получения кальцинированной соды аммиачным методом можно описать следующим образом.
Кальцинированную соду получают через гидрокарбонат аммония:
4НСО3 + NаСI = NаНСО3 + NH4Сl. (2.2)
На содовых заводах гидрокарбонат аммония получают из NH3 и СО2 непосредственно в водных растворах NаСI, т. е. с химической точки зрения процесс получения гидрокарбоната натрия можно объединить в виде одной реакции:
аСI + NH3 + СО2 + Н2О == NаНСО3 + NH4Сl . (2.3)
Так как диоксид углерода плохо растворяется в воде в отсутствие аммиака, то практически сначала раствор NаСI (рассол) насыщают аммиаком, а затем полученный аммонизированный рассол обрабатывают диоксидом углерода, т. е. процесс проводят в две ступени. Первая ступень - поглощение аммиака - протекает в отделении абсорбции, а вторая - поглощение СО2-в отделении карбонизации.
Выпавший в процессе карбонизации осадок NаНСОз отфильтровывают, и далее он разлагается с получением соды:
NаНСО3 = Nа2СО3 + СО2 + Н2О. (2.4)
В зависимости от конструкции печи температура разложения NаНСОз составляет 160-180С. Эта операция протекает в отделении кальцинации. Выделяющийся диоксид углерода используют в процессе карбонизации.
Кроме основных процессов на содовых заводах осуществляется ряд побочных, не имеющих непосредственного отношения к получению соды. Образующийся по реакции хлорид аммония завод может выпускать как дополнительный готовый продукт. Однако обычно на содовых заводах аммиак регенерируют из хлорида аммония и возвращают обратно в производство. С этой целью гидрокарбонатный маточник, содержащий NH4Сl,обрабатывают известковым молоком
NH4Сl + Са (ОН)2 - 2 NH3 + 2Н2О + СаСI2. (2.5)
Образующийся аммиак отгоняют из раствора и направляют в отделение абсорбции. Раствор хлорида кальция является отходом производства. Эта о