Естественные рассолы обычно отличаются низким содержанием хлорида натрия, поэтому их приходится донасыщать путем дополнительного растворения твердой поваренной каменной соли. Производство соды на ОАО "Крымский содовый завод" базируется на использовании местного сырья Крыма – рассолов озера Сиваш, площадь которого составляет 2500 км".

Примерный соляной и ионный состав рассолов, применяемых на заводах Украины, приведен в таблице 1.2 [5]:

Таблица 1.2 – Состав рассолов различных месторождений

Состав	Завод
	Лисичанский		Славянский		Крымский
					сырой (летний)		засульфаченый (зимний)
1	2		3		4		5
Ионный состав, н.д.
Са2+	1,67		0,4		0,74		0,74
Mg2+	0,33		0,2		4,87		5,43
SO4 2–	1,62		1,5		2,67		7,20
Cl–	106,00		105,5		106,20		103,00
Na+	105,62		106,4		103,26		104,03
Солевой состав (условный), н.д.
NaCl		104,20		105,04		102,6		99,09
CaSO4		0,06		0,06		0,06		0,06
CaCl2		1,61		0,34		0,68		0,68
MgSO4		0,13		0,08		1,95		2,20
MgCl2		0,20		0,12		2,92		3,23
Na2 SO4		1,43		1,36		0,66		4,94

Концентрация растворов дана в так называемых нормальных делениях. Одно нормальное деление соответствует содержанию 1/20 эквивалентов вещества в 1 л раствора.

Для получения диоксида углерода и извести на содовых заводах используют СаСО₃ двух модификаций: мел или известняк, причем наиболее предпочтительнее известняк.

Состав карбонатного сырья приведен в таблице 1.3 [2, 3]:

Таблица 1.3 – Химический состав карбонатного сырья используемого в содовом производстве

Компоненты сырья, % масс.	Известняк	Мел
СаСО3	92–96	83–86
MgCO3	2,0–2,1	0,6–1,0
SiO2 и нерастворимый осадок	0,5–3,5	1,2–2,0
CaSO4	0,3–0,5	0,1–0,3
Fe2 О3 +А12 О3	0,3–0,6	0,2–0,4
Влага	до 0,5	12–15

Карбонатное сырьё к месту производства кальцинированной соды, как правило, транспортируют в крытых вагонах железнодорожным транспортом.

Аммиак в производстве кальцинированной соды совершает замкнутый цикл. При этом потери его в технологии неизбежны, поэтому эти потери компенсируются введением в схему аммиачной воды, поступающей с заводов по производству аммиака, а так же коксохимических заводов. Каменноугольная аммиачная вода является более предпочтительной, так как в ней содержатся компоненты препятствующие коррозии аппаратуры.

Химический состав каменноугольной аммиачной воды приведен в таблице 1.4 [2]:

Таблица 1.4 – Химический состав каменноугольной аммиачной воды

Компоненты сырья	1–й сорт	2–й сорт	3–й сорт
Аммиак, % не менее	19,9	18,3	18,0
Диоксид углерода, г/л, не более	70	80	100
Сероводород, г/л, не более	30	40	50

Применяется так же синтетическая аммиачная вода – аммиак водный, содержащий до 25 % масс. NH₃ (для 1–го сорта) и 22 % масс. NH₃ (для 2–го сорта). Аммиачную воду, как правило, транспортируют так же как и карбонатное сырье, железнодорожным транспортом.

Гидросульфид натрия (NaHS) – применяется для предотвращения коррозии чугунной и стальной аппаратуры в среде, содержащей хлориды натрия, аммония и углеаммонийных солей. Расход NaHS составляет 5–10 кг/т соды [2, 3].

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА Na₂ CO₃

Производство кальцинированной соды по аммиачному способу включает восемь основных отделений [1]:

получение карбонатного сырья, подготовка и его транспортировка; переработка карбонатного сырья с получением диоксида углерода с последующей его подготовкой и извести с получением известковой суспензии;

подготовка и очистка сырого рассола;

абсорбция: отмывка в промывателях газов, выделяющихся на других стадиях, от аммиака, двухстадийное насыщение раствора хлорида натрия аммиаком и частично диоксидом углерода, поступающего со стадии дистилляции, охлаждение аммонизированного рассола;

карбонизация: отмывка от аммиака газа, покидающего стадию карбонизации, предварительная карбонизация с выделением гидрокарбоната натрия в осадительных колоннах, комприрование диоксида углерода, проступающего со стадии переработки карбонатного сырья и кальцинации;

фильтрация: отделение гидрокарбонат натрия на фильтрах;

кальцинация: обезвоживание и разложение гидрокарбоната натрия и очистка диоксида углерода;

регенерация аммиака (дистилляция): разложение содержащихся в фильтровой жидкости карбонатов и гидрокарбонатов аммония в конденсаторе и теплообменнике дистилляции, с получением диоксида углерода, аммиака и хлорида кальция.

Описанные стадии можно показать в виде принципиальной схемы производства кальцинированной соды, которая и изображена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. – Принципиальная схема производства кальцинированной соды аммиачным способом

На основании ряда научных работ была разработана принципиальная схема малоотходного совместного производства соды, хлоридов аммония, кальция и кальциевых продуктов (рис. 3.2).

Рис. 3.2 – Принципиальная схема производства Na₂ CO₃ , NH₄ Cl и кальциевых продуктов [2, 3]

Раствор хлорида натрия (рассол) подают в отделение очистки рассола I, куда подают известковую суспензию и кальцинированную соду. В отделении рассолоочистки происходит удаление кальциевых и магниевых примесей в виде нерастворимых соединений (раздел 1 уравнение 1.6–1.7). Очищенный рассол направляется в отделение абсорбции П. Здесь он насыщается аммиаком и частично диоксидом углерода, поступающим из отделений дистилляции, карбонизации и после вакуум-фильтров.

Рассол охлаждается в отделении карбонизации III, а затем насыщается диоксидом углерода, нагнетаемым компрессорами из известковых и содовых печей. В отделении карбонизации образуется гидрокарбоната натрия, выпадающий в осадок, и хлорид аммония, остающийся в растворе.