Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
выделяют смесь мелких плохо фильтрующихся кристаллов NaCl и Na2SO4. Естественно, что условия, при которых начинается совместное выделение кристаллов NaCl и Na2SO4, зависят от исходной концентрации сульфата натрия в электролитических щелоках.
Ниже показано изменение растворимости сульфата натрия (в г/л) в электролитической щелочи с увеличением концентрации NaOH:
/50 *J40
%/30 %J2Q I /10
two
¦
¦
-
2^
^^^^^
¦
О 10 20 ЗО 40 50 ^Концентрация NaOH, вес. %
Рис. 4-24. Температура кипения р аство ров N аО H при атмосферном давлении:
1 — растворы NaOH; 2 — растворы NaOH, насыщенные NaCl.
Концентрация Растворимость Na2SO4 Концентрация Растворимость Na2SO4
NaOH, г/л
100 200 300 400
при 100
43 32 25 15
при 20
57 29 15 6
NaOH, г/л
500 600 700
при 100 °С 10
6,8 3,6
при 20 °С
2,6 0,6 0,2
Выделение смеси кристаллов NaCl и Na2SO4 на последних стадиях концентрирования электролитических щелоков используется в промышленности для вывода сульфатов из цикла производства.
В ходе испарения влаги и увеличения концентрации NaOH повышается температура кипения, раствора. На рис. 4-24 и 4-25 приведены температуры кипения растворов NaOH и KOH различной концентрации. На рис. 4-26 приведено парциальное давление паров воды над растворами NaOH при различных температурах.
В процессе упаривания электролитических щелоков для получения товарной щелочи необходимо испарить 7—7,5 т воды на 1 т NaOH, при этом основную часть затрат составляет расход пара.
Помимо затрат на испарение воды тепло расходуется на подогрев электролитических щелоков, на ,дегидратацию щелочи и на восполнение тепловых потерь аппаратуры и трубопроводов. Теплота растворения (гидратации) твердой щелочи зависит от конечной концентрации получаемого раствора щелочи (табл. 4-10).
350 .? 300
^ 200
Ъ.750 С:
? WO
? ¦:
50
О 20 40 60 80 WO Концентрация KOH убес.%
Рис. 4-25. Температура кипения растворов KOH при различном давлении:
і — при 0,1 ат; 2 — при 0,5 ат; 3 — при 1 ат; 4 — при 2 ат; .5 — при 4 ат.
JO 20 30 40 50 60 30 700 120140160 200
Температура ,°С
Рис. 4-26. Парциальное давление водяных паров над растворами NaOH различной концентрации:
1 — вода; 5 — 10% NaOH;' 3 — 20% NaOH; 4 _ 30% NaOH; 5 — 40% NaOH; 6 — 50% NaOH; 7 — 60% NaOH; *— 70% NaOH; 9 — 75% NaOH.
Таблица 4-10. Теплота растворения твердой
{в ккал/кг гидроокиси)
щелочи в воде
Концентрация гидроокиси в растворе, вес. %
•
Теплота растворения
Концентрация гидроокиси в растворе, вес. %
Теплота растворения
NaOH
KOH
*
NaOH
KOH
5
298
268
55
175
201
10
296
268
60
155
178
15
294
266
65
136
156
20
288 ~
264
70
116
134
25
280
' 260
75
96
112
30
268
256
'80
78
90
' 35
252
250
85
58
68
40
234
242
90
38
46
45
215
232
95
20
23
50
194
218
*
Для снижения затрат тепла применяют многоступенчатые системы выпарки с использованием сокового пара выпарных аппаратов в качестве греющего пара последующих ступеней упаривания [113]. При использовании такой системы общая разность между температурой греющего пара, определяемой его давлением, и температурой сокового пара в последней ступени выпарной системы распределяется мєяїду ступенями выпарной системы [114].
Для увеличения общей разности температур повышают давление греющего пара и снижают температуру кипения раствора в последнем выпарном аппарате системы, организуя его работу под вакуумом.
70
60
50
5.0 ат
% 40
изо I
<Ч 20
W
OJат
О 5 W 15 20 25 30 35 40 45 50
Концентрация NaOH , %
Рис. 4-27. Температурная депрессия электролитической щелочи и раствора едкого натра при различном абсолютном давлении (сплошные линии — для электролитической щелочи; пунктирные — для раствора NaOH).
Повышение давления греющего пара связано с необходимостью увеличения прочности выпарных аппаратов и приводит к росту коррозии, обусловленному1 повышением температуры выпаривания. Практически при выпаривании ,электролитической щелочи применяется пар давлением до 10—12 ат, остаточное давление в последнем выпарном аппарате составляет 0,1—0,2 ат.
Пар, получаемый из ТЭЦ или котельных, обычно бывает перегретым. Перед использованием такой пар увлажняют и превращают в насыщенный для предотвращения снижения коэффициента теплопередачи и эффективности работы выпарных аппаратов. На многих производствах в качестве греющего пара применяется пар давлением 3—5 ат, что ограничивает выбор числа ступеней выпарной системы.
Значительная часть общей разницы температур в выпарной системе расходуется на температурную депрессию при кипении растворов. На рис. 4-27 показана зависимость температурной депрессии при кипении растворов электролитической щелочи и чистых растворов NaOH от концентрации при различном давлении. С увеличением