карбонату натрію склала близько 65%. p> Слід згадати про різновиди аміачного способу, який заснований на заміні аміаку органічними сполуками - алифатическими амінами. Однак цей спосіб на сьогоднішній день не отримав достатньої широкого розповсюдження [7] і на Україні не застосовується. p> Україна має лише незначні запаси нефелінових руд, і не володіє природними запасами, містять соду. Тому на сьогоднішній день єдиним способом, по якому виробляють соду на Україні, є аміачний спосіб. Розглянемо аміачний спосіб більш докладно.
У загальному вигляді для будь-яких хіміко-технологічних систем хімізм основних стадій аміачно-содового процесу можна представити у вигляді наступних рівнянь [1-3, 5-6]:
(1.1)
CaO + H 2 O = Ca (OH) 2 (1.2)
(1.3)
2NH 4 Cl + Ca (OH) 2 = CaCl 2 + 2NH 3 +2 H 2 O (1.4)
2NaHCO 3 = Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 (1.5)
На содових заводах гідрокарбонат амонію отримують з аміаку і вуглекислого газу, розчиняючи їх у водних розчинах NaCl (рівняння 1.3). Це рівняння характеризує тільки кінцевий результат взаємодії хлориду натрію і гідрокарбонату амонію. Насправді процес карбонізації протікає набагато складніше.
Так як діоксид вуглецю погано розчиняється у воді за відсутності аміаку, то на першій стадії спочатку розчин хлориду натрію насичують аміаком, а потім аммонізірованний розсіл насичують діоксидом вуглецю. Процес насичення розчину хлориду натрію аміаком і діоксидом вуглецю проводять при порівняно низьких температурах, що забезпечує протікання реакції зліва на право.
На першому стадії карбонізації велика частина діоксиду вуглецю зв'язується в карбомат амонію:
,
який потім гідролізується
В
з утворенням пересичені по НСО 3 - розчину. Потім з пересичені розчину кристалізується гідрокарбонат натрію, що утворюється за реакцією:
В
Кристалізація гідрокарбонату натрію підпорядковується загальним закономірностям і залежить, перш все, від температури, пересичення і швидкості перемішування розчину. Необхідно відзначити, наведена схема тільки умовно відображає процес. p> Процес насичення амонізованого розсолу діоксидом вуглецю є екзотермічним. Тому тепло, що виділяється необхідно відвести, щоб забезпечити необхідні ступеня карбонізації розчину і утилізації натрію.
Найбільш просте кінетичне рівняння процесу карбонізації має вигляд:
В
де - кількість діоксиду вуглецю, поглиненого в одиницю часу одиницею поверхні розчину, моль/м 3 ;
- концентрація активного компонента (Не пов'язаного в хлорид і вуглеамонійні солі аміаку), н.д.;
- константа, що включає константу Генрі і частковий коефіцієнт абсорбції для рідинної плівки;
- тиск діоксиду вуглецю над метастабільним розчином, кПа;
- парціальний тиск CO 2 у карбонізующем газі, кПа.
Слід зазначити, що температурний режим впливає на процес утворення кристалів NaHCO 3 . Для отримання великих кристалів правильної форми, які не забивають поверхню вакуум-фільтрів і малорозчинні у процесі фільтрації, необхідно підтримувати температуру 60-72 В° С в зоні утворення і в початкових період росту кристалів. У процесі подальшого зростання кристалів температура вже не робить істотного впливу на зростання кристалів. При нормальному зростанні кристалів утворюються кристали типу "бочка", при погіршенні процесу кристалізації утворюються довгі кристали схильні до утворенню зростків у вигляді снопів - кристали "друза". Такі кристали забивають вакуум-фільтри і сприяють тому, що в осаді гідрокарбонат натрію міститься більше води, ніж в кристалах типу "бочка".
На основі горизонтальної проекції ізотермічної діаграми розчинності для 15 В° С в системі NaCl-NH 4 Cl-NH 4 HCO 3 -NaHCO 3 , вивченої П.П. Федотьева (див. рис. 1.1), можна визначити оптимальні умови для проведення процесу карбонізації [6]. Вони знаходяться поблизу точки Р 1 та лінії P 1 -IV.
Випав осад гідрокарбонату натрію фільтрують, і далі його піддають прокаливанию з отриманням соди (рівняння 1.5). Температура розкладання бікарбонату натрію становить 160-180 В° С. Ця операція протікає у відділенні кальцинації. Вирізняється діоксид вуглецю використовується в процесі карбонізації.
I-Р 2 - розчини, насичені NaHCO 3 і NaCl; P 2 -P 1 - розчини, насичені NaHCO 3 і NaCl; P 1 -IV - розчини, насичені NaHCO 3 і NH 4 HCO 3 ;
P 1 - розчин, насичений NaHCO 3 , NH 4 HCO 3 і NH 4 Cl; Р <...
