Контрольная работа: Создание безотходной технологии в производстве кальцинированной соды

21 3111 0220

Первый сорт ОКП

21 3111 0230

Второй сорт ОКП

21 3111 0240

Высший сорт ОКП

21 3111 0120

Первый сорт ОКП

21 3111 0130

Второй сорт ОКП

21 3111 0140

1 2 3 4 5 6 7 1. Внешний вид Гранулы белого цвета Порошок белого цвета 2. Массовая доля углекислого натрия (Na₂ CO₃ ), %, не менее 99,4 99,0 98,5 99,4 99,0 99,0 3. Массовая доля углекислого натрия (Na₂ CO₃ ) в пересчете на непрокаленный продукт, %, не менее 98,7 98,2 97,0 98,9 98,2 97,5 4. Массовая доля потери при прокаливании (при 270–300) ºС, %, не более 0,7 0,8 1,5 0,5 0,8 1,5 5. Массовая доля хлоридов в пересчете на NaCl, %, не более 0,2 0,5 0,8 0,4 0,5 0,8 6. Массовая доля железа в пересчете на Fe₂ О₃ , %, не более 0,003 0,005 0,008 0,003 0,003 0,008 7. Массовая доля веществ, нерастворимых в воде, %, не более 0,04 0,04 0,08 0,03 0,04 0,08 8. Массовая доля сульфатов в пересчете на Na₄ SO₄ , %, не более 0,04 0,05 не нормируется 0,04 0,05 не нормируется 9. Насыпная плотность, г/см³ , не менее 1,1 0,9 0,9 не нормируется 10. Магнитные включения размером более 0,25 мм отсутствуют не нормируется не нормируется

Кальцинированную соду упаковывают в четырехслойные бумажные мешки; соду, поставляемую для производства электровакуумного стекла – в пятислойные бумажные или пятислойные ламинированные мешки. Транспортируют соду насыпью в специальных контейнерах грузоотправителя, содо–, саже- и цементовозах, а упакованную в мешки – в крытых железнодорожных вагонах, контейнерах, судах.

Сода гигроскопична, при хранении на воздухе поглощает диоксид углерода и слеживается.

В настоящее время в мире производство кальцинированной соды базируется на четырех основных способах: аммиачном, из природной соды, комплексной переработкой нефелинов, карбонизацией гидроксида натрия [1, 2].

Карбонизация гидроксида натрия как промышленный способ получения кальцинированной соды получила некоторое распространение в конце 60-х–начале 70-х годов. В настоящее время во всем мире действует лишь несколько небольших установок по получению соды с использованием этого способа, и доля его в мировом производстве кальцинированной соды составляет около 1 % [2].

Процесс переработки нефелинов с получением глинозема, кальцинированной соды, поташа и цемента на основе апатит-нефелиновых месторождений, а также нефелиновых руд – третий по значимости из промышленных способов получения соды [1–3, 5–7].

Вторым по значимости способом, по которому получают соду, является получение соды из природного содосодержащего сырья. Особенно этот способ получил распространение за рубежом, в США, после того, как там были открыты залежи троны (Na₂ CO₃ –NaHCO₃ –2H₂ O). С 1977 года в США для производства соды используют также рапу озера Сиэрлз (Калифорния).

Недавно в США были открыты новые богатейшие залежи природной соды - нахколита (NaHCO₃ ) и даусонита (NaАl(ОН)₂ СО₃ ). Источники природной соды, но несравненно меньше чем в США имеют и другие страны: Бельгия, Бразилия, Индия, Китай, Турция, Канада, ЮАР. В 1990–1993 годах долю соды, получаемой из природного содосодержащего сырья в мировой практике можно оценить в 32,1 % [2].

Аммиачный способ получения соды продолжает оставаться основным и на сегодняшний день. По состоянию на 1993 год его доля в производстве карбоната натрия составила около 65 %.

Следует упомянуть о разновидности аммиачного способа, который основан на замене аммиака органическими соединениями – алифатическими аминами. Однако этот способ на сегодняшний день не получил достаточного широкого распространения [7] и на Украине не применяется.

Украина имеет лишь незначительные запасы нефелиновых руд, и не обладает природными запасами, содержащими соду. Поэтому на сегодняшний день единственным способом, по которому производят соду на Украине, является аммиачный способ. Рассмотрим аммиачный способ более подробно.

В общем виде для любых химико-технологических систем химизм основных стадий аммиачно-содового процесса можно представить в виде следующих уравнений [1–3, 5–6]:

(1.1)

CaO + H₂ O = Ca(OH)₂ (1.2)

(1.3)

2NH₄ Cl + Ca(OH)₂ = CaCl₂ + 2NH₃ +2H₂ O(1.4)

2NaHCO₃ = Na₂ CO₃ + H₂ O + CO₂ (1.5)

На содовых заводах гидрокарбонат аммония получают из аммиака и углекислого газа, растворяя их в водных растворах NaCl (уравнение 1.3). Это уравнение характеризует только конечный результат взаимодействия хлорида натрия и гидрокарбоната аммония. В действительности процесс карбонизации протекает гораздо сложнее.

Так как диоксид углерода плохо растворяется в воде в отсутствие аммиака, то на первой стадии сначала раствор хлорида натрия насыщают аммиаком, а потом аммонизированный рассол насыщают диоксидом углерода. Процесс насыщения раствора хлорида натрия аммиаком и диоксидом углерода проводят при сравнительно низких температурах, что обеспечивает протекание реакции слева на право.