Аналіз варіантів одержання кальцинованої соди. Вибір способу виробництва. Основні і допоміжні стадії технологічної схеми. Розрахунки реакторного процесу. Фізико-хімічні основи технології виробництва кальцинованої соди. Апаратурно-технологічна схема.
Аннотация к работе
Вуглекисла сода (натрію карбонат) була відома ще за давніх часів. Соду добували із золи, морських та солончакових рослин i діставали з ропи природних содових озер. Використовували соду у виробництві скла та як миючий засіб. Велика кількість натрію карбонату використовується у кольоровій металургії в основному в процесі виробництва глинозему з бокситів методом спікання кріоліту, під час перероблення свинцево-цинкових, кобальт-нікелевих, а також вольфрамо-молібденових руд. Велике застосування сода знаходить також у нафтохімічної i нафтопереробної промисловості в процесі виробництва синтетичних жирних кислот, синтетичних миючих засобів, а також в процесі перероблення нафти.В даний час у світі виробництво соди базується на чотирьох способах ii отримання: - аміачний (з натрію хлориду); Аміачний спосіб отримання соди - це основний спосіб, що володіє низкою великих переваг: 1. Розроблений i використовуваний промисловістю так званий модифікований аміачно-содовий процес в якому поряд з содою отримують амонію хлорид, хоча i є практично безвідходним, але широкого розповсюдження не отримав із-за невеликого попиту на амонію хлорид. Цей спосіб був відомий давно, але лише відкриття в 1938 р. в США найбагатших покладів трони (Na2CO3•NAHCO3•2Н2О) поклало початок розвитку технології переробки цієї сировини. За цим способом руду кальцинують, отриману сиру соду розчиняють, розчин освітлюють, фільтрують, обробляють активним вугіллям з метою очищення від органічних домішок i випаровують за температури нижче точки переходу натрію моногідрату карбонату в безводну соду.Вуглекисла сода (натрію карбонат) була відома ще за давніх часів. Соду обували із золи, морських та солончакових рослин i діставали з ропи природних содових озер. У 1775 р. французький фармацевт Леблан запропонував отримувати соду прожарюванням суміші натрію сульфату, подрібненої крейди або вапна та вугілля згідно за реакцією: Na2SO4 САСОЗ 2С>Na2CO3 CAS 2СО2. З отриманого плаву соду вилуговували водою й розчин упарювали, виділяючи Na2SO3 у твердому вигляді. Так як у природі натрій (Na) зустрічається частіше у вигляді сполучень NACL (кухоннасіль), то необхідний для виробництва Na2SO4 було запропоновано отримувати взаємодією натрію хлориду з сульфатною кислотою.Сода являє собою натрію карбонат Na2CO3. Процес полягає в тому, що в результаті випалу вапняку CACO3одержують негашене вапно САО і двоокис вуглецю СО2 за реакцією (а). Останній реагує з NACL INH3 з утворенням амонію хлориду NH4Cl і двовуглекислої соди NAHCO3за реакцією (б). При нагріванні NAHCO3відбувається її розкладання за реакцією (д) з утворенням цільового продукту кальцинованої соди - Na2CO3і діоксид вуглецю повертається в процес. Аміак повертається у виробничий цикл, а кальцію хлорид виводиться з процесу як відхід.Виробництво кальцинованої соди за аміачним способом включає вісім основних переділів (цехів або відділень): 1. Абсорбція: відмивання в відмивниках газів, що виділяються на других стадіях, від аміаку, двох стадійне насищення розчину натрію хлориду аміаком і частково вуглецю (IV) оксидом, що потрапляють зі стадії дистиляції, охолодження амонізованого розсолу. Карбонізація: відмивання від аміаку газу, що відходить зі стадії карбонізації (супроводжується уловлюванням невеликих кількостей вуглецю (IV)оксиду), попередня карбонізація, карбонізація з виділенням натрію гідрокарбонату в осаджуваних колонах, компримінування (перед подачею в карбонізаційні колони) вуглецю (IV) оксиду, що потрапляє зі стадій перероблення карбонатної сировини і кальцинації.В аміачному способі кальциновану соду отримують через гідрокарбонат амонію за реакцією: NH4HCO3 NACL - NAHCO3 NH4Cl На содових заводах амонію гідрокарбонат отримують NH4 та СО2 безпосередньо у водних розчинах NACL, тобто з хімічної точки зору отримати натрію гідрокарбонат можна за реакцією: NACL NH3 CO2 H2O - NAHCO3 NH4Cl Оскільки вуглецю (IV) оксид погано розчиняється у воді за відсутності аміаку, то практично спочатку розчин NACL (розсіл) збагачують аміаком, а потім отриманий амонізований розсіл обробляють CO2, тобто процес проводять у дві стадії. Перша стадія поглинання аміаку протікає у відділені абсорбції, а друга - поглинання СО2 - у відділені карбонізації. Осад NAHCO3, який випав у процесі карбонізації, відфільтровують, а далі він розкладається з отриманням соди за реакцією: 2NAHCO3 Na2CO3 CO2 H2OРеакція супроводжується великим екзотермічним ефектом, збільшенням обєму твердої фази за використанням звичайного вапна i самодиспергуванням вихідного вапна. Тому звичайно надлишок води, що міститься в різних зразках гідроксиду (до 1 моль на 1 моль САО) повязаний силами поверхневої адсорбції i залежить від умов протікання реакції гасіння, питомої поверхні i терміну зберігання. Процеси гідратації вапна класифікують залежно від мольного відношення взаємодіючих реагентів (водовапняне відношення).
План
ЗМІСТ
Вступ
1. Розробка хімічної концепції цільового продукту
1.1 Аналіз можливих варіантів одержання продукту
1.2 Обґрунтування вибору способу виробництва
1.3 Хімічна схема процесу
2. Розробка технологічної концепції
2.1 Основні і допоміжні стадії прийнятого до розробки способу
2.2 Принципова технологічна схема
2.3 Технологічні розрахунки основного реакторного процесу
2.3.1 Фізико-хімічні основи процесу
2.3.2 Обґрунтування обраного технологічного режиму