Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
2NH4Cl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2NH3 + H2O (з)
Регенерированный аммиак применяется для аммонизации солевого раствора, а образовавшийся раствор хлорида кальция является отходом содового производства. Производство соды на содовых заводах расположено в цехах кальцинированной соды и известково-обжигательных печей; последний обслуживает кроме содового производства еще ряд цехов завода. Известково-обжигательный цех входит в состав не только содовых заводов, но и других производств, где одним из видов сырья служит известь или двуокись углерода. Такие цехи имеются на заводах, выпускающих хлорную известь, кальциевую селитру, карбид кальция, строительные материалы и др.
Реакция диссоциации известняка (е) обратима и эндотермична.
Тепловая энергия, требуемая для диссоциации, обеспечивается сжиганием угля, подаваемого в печь вместе с известняком. Основным фактором, определяющим равновесие и скорость диссоциации, является температура. Равновесное давление двуокиси углерода (давление диссоциации CaCO3), определяющее константу равновесия процесса, достигает 10б Н/м2 при 989° С (рис. 39). Ускорить диссоциацию можно повышением температуры и уменьшением размеров кУсков известняка и топлива до оптимальных для развития поверхности контакта фаз (Г — Т). Чрезмерное измельчение известняка 11 угля повышает гидравлическое сопротивление шихты и способствует спеканию кусков. При повышении температуры выше 1200° С
О и «и
S
% к SOO %^
&_______________
^ 500 SOO 700 SlO SOO WOO Температура, "С
Рис. 39. Зависимость равновесного давления CO2 от температуры при диссоциации карбоната кальция
образуются легкоплавкие силикаты и ферриты кальция и происходи! слипание кусков шихты в крупные агрегаты, нарушающие нормальную работу печи.
Известняк обжигают в шахтных пересыпных печах с воздушным дутьем при температуре в зоне обжига 1100—1200° С, применяя размеры кусков известняка в пределах 40—120 мм и угля 40—80 мм. Содержание двуокиси углерода в печном газе не превышает 40% CO2, так как чистая двуокись углерода, выделяющаяся при диссоциации известняка, разбавляется слабым газом, полученным при сгорании угля в воздушном дутье. Общее количество двуокиси углерода, получаемое в печах вместе с известью, необходимой для регенерации аммиака, значительно больше, чем требуется по материальному балансу для восполнения потерь CO2 в аммиачно-содовом процессе. Поэтому часть печного газа используется для других целей или выпускается в атмосферу. Известковое молоко получают гашением извести водой и слабыми оборотными растворами во вращающихся барабанах-гасителях. Полученное известковое молоко очищают от крупных частиц неразложившегося известняка и других примесей в дырчатом барабане, а от более мелких частиц —в классификаторах или гидроциклонах. Содержание Ca(OH)2 в суспензии составляет 270—308 г/л в зависимости от качества извести и режима гашения.
Физико-химические основы карбонизации аммиачно-соляного раствора отражаюі сложность происходящих в производстве процессов. Центральной стадией'содового производства является карбонизация аммонизированного рассола. Образование бикарбоната натрия при карбонизации происходит в результате сложных химических процессов. При карбонизации аммонизированного рассола протекают ионные реакции между растворенными веществами, находящимися в динамическом равновесии с недиссоциированными молекулами осажденной твердой фазы (NaHCO3) и с газом. Начальное и конечное состояния основного процесса, происходящего при карбонизации осаждения бикарбоната натрия, можно выразить реакцией
NaCl + NH4HCO3 ї= NaHCO3 + NH4Cl (и)
Равновесие реакции (г) и выход NaHCO3 определяются условиями растворимости в этой взаимной системе солей, которые были впервые изучены П. П. Федотьевым.
Квадратная диаграмма рассматриваемой взаимной системы (кли-нографическая проекция пространственной диаграммы) при 15° С приведена на рис. 40, а. На этой диаграмме точки растворимости каждой из солей системы находятся в вершинах квадрата, причем соли с общим ионом (например, NaHCO3 и NaCl или NaCl и NH4Cl) расположены в смежных углах квадрата. Двойные эвтонические точки /, //, /// и IV, отвечающие раствору, насыщенному двумя солями, расположены на сторонах квадрата, а тройные точки P1 и P2 находятся внутри квадрата. В точке P1 раствор, содержащий NaHCO3, NH4HCO3 и NaCl1 находится в равновесии с твердыми
NH4HCO5
ndhco3
0,1 0,2 0,3 0,4110,50,60,70,8 0,3 4 NaCl ~
а 0"IS°30°
Naci
NaHCO3
NH4HC 0;
NH4HCO5
солями NaHCO3, NH4HCO3 и NH4Cl, поля кристаллизации которых соприкасаются в этой точке. В точке P2 состав жидкой и твердой фаз насыщенного раствора одинаков (NaCl, NH4Cl, NaHCO3). Линии внутри квадрата, соединяющие эвтонические точки, являются линиями совместного выделения в твердую фазу двух солей, поля кристаллизации которых соприкасаются. Из рИС. 40 ВИД- NaHCO3' ™ но, что наименьшей раствори- дд ' мостью в этой системе обладает NaHCO3, поле кристаллизации которого (поверхность / — IV —P1 —P2-I) занимает более 2Z3 площади диаграммы.
