Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
С понижением давления температура кипения концентрированных растворов каустической соды уменьшается. При давлении 0,5 ат 90%-ные растворы NaOH застывают при температуре кипения. При более низком давлении в значительном интервале концентраций температура длавления раствора превышает температуру кипения. Так, при 0,2 ат растворы, в которых концентрация NaOH составляет от 86 до 97%, застывают при температуре, превышающей температуру кипения. Процесс обезвоживания необходимо проводить в таких условиях, чтобы ни на одной стадии не образовывалась твердая фаза. Для полного обезвоживания каустической соды при атмосферном давлении необходима температура около 500 0C При плавке каустической соды при пониженном давлении температура обезвоживания моя^ет быть снижена до 350—400 0C
Ранее была широко распространена плавка каустической соды в открытых горшках при атмосферном давлении (схема установки показана на рис. 4-37). Котлы с полусферическим днищем отливаются из чугуна с присадкой до 3% никеля для удлинения срока службы. Для обогрева котлов используются топочные газы. Простейшая установка состоит из котла-подогревателя и плавильного котла. Котел-подогреватель устанавливается выше плавителя, и подогретый раствор самотеком поступает в плавитель. Подача свежего раствора
щелочи в плавитель регулируется по уровню в нем. Процесс плавки ведется периодически. По окончании обезвоживания 96%-ная каустическая сода с помощью вертикального погружного насоса перекачивается в железные барабаны,
8 атмосферу
Водяные пары
92 96 98 99 99,6 99,8 Hонцентрация NaOH, %
Рис 4-36. Температура кипения высококонцентрированных растворов каустической соды при различном давлении:
1 — 1 ат; 2 — 0,825 ат; 3 —"о,66 ат; 4 — 0,495 ат; 5 — 0,33 ат; 6 — 0,165 ат.
Рис. 4-37. Схема плавки каустической соды в плавильных горшках:
1 — напорный бак; 2 — горшок-подогреватель; з — плавильный горшок; 4 — топка; 5 — боров; 6 — дымовая труба; 7 — вентилятор; 8 — переточная труба.
расставленные полукругом у плавильного котла. При остывании объем плава уменьшается, поэтому расплав доливают в барабаны после их остывания.
Общая продолжительность одной операции плавки в котлах емкостью 16 т составляет около 4 сут. В течение 2,5 сут происходит концентрирование каустической соды при постоянном пополнении раствора взамен выпаренной влаги. Температура кипения повышается в ходе концентрирования до 300—350 0C Затем ее увеличивают до 500—550 0G и прокаливают плав в течение 10—12 ч. После добавления небольших количеств серы обогрев котла прекращают и каустическую соду отстаивают в течение примерно 12 ч. При этом плав остывает до 330—350 °С. Верхний осветленный слой плава разливают по барабанам, а нижний слой с осадком шлама обычно используют для специальных целей или выщелачивают и возвращают на стадию выпарки.
Перед подачей новой партии раствора котел необходимо ох&адить, чтобы избежать бурного вскипания жидкости. Качественные хорошо футерованные котлы выдерживают до 100 плавок.
В процессе обезвоживания каустическая сода взаимодействует с материалами стенки котла по реакции
2Fe + 4NaOH + H2O = Fe2O3 + 2Na2O + 3H2 (4.19)
Выделяющийся водород реагирует с защитной пленкой окислов железа на стенках котла и разрушает ее, вызывая дальнейшую коррозию. Для снижения коррозионного разрушения к плаву добавляют селитру, которая, как сильный окислитель, обеспечивает сохранение защитной пленки окислов железа. В последнее время широкое применение находит катодная защита стенок котлов. Между стенками котла, служащими катодом, и графитовым анодом пропускают постоянный ток 70—200 А при напряжении 6—12 В.
При плавке KOH наблюдается более сильная коррозия.
При плавке каустической соды, получаемой электролизом с ртутным катодом, чтобы избежать ее загрязнения продуктами коррозии плавильных котлов, последние выполняют из никеля или из серебра. При этом получают едкий натр или едкое кали реактивной чистоты. Высокую коррозионную стойкость в расплавленных щелочах имеет никель [І24].
Никелевые котлы обычно меньше чугунных. Применяют котлы емкостью 4 м3 с электрообогревом. При огневом обогреве необходимо применять бессернистые сорта топлива, чтобы избежать коррозионного разрушения никелевых стенок котла. Для снижения коррозии применяется также катодная защита никелевых котлов.
Для удобства потребителей некоторые заводы выпускают чешуиро-ванную каустическую соду. При этом ее кристаллизация проводится на вращающихся охлаждаемых барабанах, нижняя часть которых погружена в ванну с расплавом. Слой каустической соды, кристаллизующийся на поверхности барабана, срезается при его вращении ножом, образуя чешуйчатый продукт. Последний упаковывается в барабаны, он удобен для употребления и дозировки.
В последнее время выпускается много сортов твердой каустической соды в виде сферических частиц. Такой вид продукта удобен, так как он свободен от мелочи и щелочной пыли, что облегчает условия труда при его применении [125]. Насыпная плотность этой каустической соды около 1,28 г/см3.
