ИЗВЕСТКОВЫЙ МЕТОД

Сущность в обработке 18-20% р-ра Na2CO3 (210-220 г/л) негашеной известью при перемешивании и нагревании – каустификация.

Na2CO3+Ca(OH)2=2NaOH+CaCO3 (2)

CaO+H2O=Ca(OH)2 (1)

П-сс обратимый гетерогенный. При опред. условиях наступает состояние равновесия.

С: С увелич. конц. Na2CO3 в р-ре степень превращения ее в NaOH, вопреки принципу Ле-Шателье, понижается, т.к. в щелочном р-ре увеличивается совместная р-ть CaCO3 и Ca(OH)2.

Практически степень превращения не превышает 90% в равновесном состоянии. Исп-ют 18-20% р-ры Na2CO3, т.к. при более низких конц. мала скорость п-са.

Т: Повышение Т вызывает понижение выхода NaOH, т.к. увелич. р-ть CaCO3.

К(20ºС)=2100, К(100 ºС)=90.

Некоторые заводы ведут п-сс при 60-70 ºС, однако выгоднее вести при 100 ºС, т.к. в этих условиях одновременно повыш. скорость п-са и скорость осаждения шлама (CaCO3 и др. примеси) вследствие понижения вязкости р-ра.

Увеличению скорости каустификации способствует интенсивное перемешивание, т.к. возрастает скорость р-ии (1).

После отделения CaCO3 получаются щелока с 90-135 г/л NaOН. Конц. щелоков примерно такая же как при электрохим. способе. В дальнейшем их концентрируют упариванием и плавлением или обезвоживанием.

ПРИМЕНЕНИЕ

Сода каустическая (гранулированная) применяется в химической, газовой, металлургической, нефтехимической промышленности, а также для обезжиривания и обработки оборудования и тары на предприятиях пищевой промышленности (молокозаводы, масложиркомбинаты, ликеро-водочные предприятия, табакпром) и других отраслях народного хозяйства.

Основные операции п-са:

1)приготовление содового р-ра (декарбонизация)

2)приготовление «нормального» р-ра

3)взаимодействие «нормального» р-ра с Ca(OH)2 (первая каустификация)

4)отделение шлама, содержащего непрореагировавшую активную известь после первой каустификации.

5)обработка полученного шлама ж. из декарбонизатора (вторая каустификация)

6)промывка шлама, осветление щелоков

7)упаривание щелоков

8)обезвоживание гидроксида натрия.

  1. Для получения NaOН обычно технич. или сырой NaHCO3 разлагают паром в р-ре.

2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2

Этот п-сс наз-ся декарбонизацией. При нагревании р-ра до 95-98 ºС в Na2CO3 превращается ок. 75% NaHCO3. Для превращения остальных 25% требуется больше времени. Разложение ускоряется при пропускании в р-р водяного пара, подогревающего ж. до 105-110 ºС. Пар уносит СО2, понижая его давление над р-ром и смещает равновесие вправо. *При декарбонизации отгоняется паром и аммиак, содержащийся в сыром NaHCO3.

Со скребкового транспортера (1) часть сырого гидрокарбоната ч/з питатель в смеситель (2) (большая часть сырого гидрокарбоната идет на кальцинирование). Сюда же из напорного бака (6) непрерывно подается конденсат, поступающий из цеха выпарки р-ров NaOH. Обр-ся в смесителе NaHCO3 пульпа перетекает в сборник (3) с мешалкой, а оттуда насосом перекачивается в декарбонатор (4). В верхней части имеются барботажные тарелки, нижняя (скруберная) часть заполнена насадкой. В низ подается пар (0,15МПа), движущийся противотоком к суспензии, и нагревает ее. При этом происходит разложение NaHCO3 с обр-ем р-ра Na2CO3 (305 г/л).

Р-р Na2CO3 стекает в нижнюю бочку-базу декарбонизатора и далее ч/з сборник (5) перекачивается на каустификацию. ПГС направляется в холодильник газа содовых печей, где присоединяется к потоку СО2, поступающему из печей.

Пар подается в третью снизу бочку; две нижние – переливные. NaНCO3 подается сверху, Na2CO3 выходит из нижней бочки-базы. Внизу декарбонатора Т=105-110 ºС, Р=0,15МПа, что уменьшает р-ть СО2, увеличивает скорость разложения NaНCO3.

  1. «Нормальный» содовый р-р готовят в смесителе (1) куда подаются дозированные кол-ва декарбонизированного р-ра, р-ра осадка после выпаривания щелока и щелочной воды.

«Нормальный» р-р: общая щелочность – 80 н.д., NaОН – 20 н.д., NaCl – 0,2 н.д., Na2SO4 – 7 н.д.

Na2SO4 улучшает выпадение NaOН при выпарке. Т-ра р-ра д.б. >80 ºС.

  1. Стадия проводится при 10% избытке извести во вращающемся аппарате – горизонтальном каустицере (2). Внутри барабана имеется рубашка 10мм для предохранения от истирания. С торцов барабан закрыт крышками с отверстиями.

Ч/з одну из крышек загружают известь и «нормальный» р-р. С противоположного конца выгружают суспензию (щелок со шламом). NaOН – в р-ре; CaCO3, Ca(OH)2 – в тв. фазе.

На выходе суспензии из каустицера установлена вытяжная труба (3) для удаления паров в атмосферу.

  1. Суспензию отделяют от шлама в ловушке (4). Она поступает в сборник с мешалкой (5), а оттуда в систему из 2-3 вертикальных каустицеров.
  2. В вертикальных каустицерах (6) происходит вторая стадия каустификации. Степень каустификации доводится до 85-90%. Затем ж. стекает в сборник (7), где отделяется от тв. примесей и подается в распред. коллектор щелоков (8).
  3. Из (8), снабженного шнековой мешалкой, суспензия плунжерным насосом подается в отстойник (9) для осветления. Из средней части отстойника осветленный щелок (135 г/л NaOН) при 80 ºС поступает в общий коллектор и затем на выпарку. Избыток щелоков направляется в буферный сборник (11) и снова в (9).

Для получения чистого продукта к осветленному щелоку добавляется немного Na2SO4. Шлам ч/з отверстие снизу (9) попадает в спец. карман, куда для разжижения шлама подается промывная ж. из второго яруса аппарата (12). Для более полного исп-ия оставшейся в шламе извести образующаяся пульпа из кармана-отстойника поступает в аппарат (10), куда добавляется содовый р-р.

Далее пульпа содержащая известь и соду подается в многоярусный аппарат (12) на промывку. Шлам промывается водами шламового фильтра и конденсатом с вакуум-выпарки. промывка проводится по принципу противотока: шлам – сверху вниз (1-6 ярусы), промывная вода – снизу (6 ярус) и послед. перекачивание наверх (до 2 яруса). При промывке шлама промывные воды обогащаются щелочью и поступают в карман отстойника (9) для разжижения шлама.

Прозрачная ж. из первого яруса при 75 ºС направляется в отделение выпарки. Шлам выходит из нижнего яруса и поступает во вращающийся вакуум-фильтр (13), где окончательно отмывается от щелочи конденсатом с вакуум-выпарки.

Отфильтрованная ж. и промывные воды из фильтра (13) поступают на промывку шлама в (12). Промытый шлам продувается на фильтре воздухом, разбавляется водой в сборнике (15) и перекачивается на станции абсорбции и дистилляции. Т/о осн. операции получения NaOН из Na2СО3 проводится в 2 аппаратах: в горизонтальном и вертикальном каустицерах. Наиболее медленными явл-ся – отстаивание и промывка шламов. Скорость отстаивания возрастает при добавлении Na2SO4, крахмала и солей железа.

Аппаратура для этих п-сов громоздкая и дорогая.

Скорость промывки можно увеличить при замене многоярусных аппаратов вакуум фильтрами.

Совершенствование технологии можно вести в направлении уменьшения кол-ва промывных вод. Этого можно добиться фильтрованием шлама первой каустификации. Можно применить повторный обжиг карбонатного шлама.

Оставьте комментарий