Розробка хімічної концепції цільового продукту

Аналіз можливих варіантів одержання продукту

В даний час у світі виробництво соди базується на чотирьох способах ii отримання:

• — аміачний (з натрію хлориду);
• — з природної соди;
• — з нефелінів;
• — карбонізацію натрію гідроксиду.

Аміачний спосіб отримання соди — це основний спосіб, що володіє низкою великих переваг:

• 1. Необхідна для здійснення способу сировина — поварена сіль i кальцію карбонат — є недорогою, широко поширеною i легковидобуваємою.
• 2. Основні реакції процесу здійснюються за невисоких температур (до 100 єС) i близьких до атмосферного тисків.
• 3. Гарна вивченість способу, злагодженість i стійкість технологічних процесів.
• 4. Висока якість вихідного продукту.
• 5. Порівняно низька собівартість кальцинованої соди.

У аміачного способу отримання соди є й істотні недоліки, головними з яких є:

• 1. Низький ступінь використання вихідної сировини (натрій використовується всього приблизно на 70%, а хлор i кальцій не використовуються зовсім).
• 2. Великі кількості рідких i твердих відходів, які потребують утилізації скидання або тривалого зберігання.
• 3. Значна витрата енергетичних ресурсів.
• 4. Великі питомі інвестиції, необхідні для створення содового виробництва.

Недоліки аміачного способу отримання соди стають все істотніше у міру посилення вимог до комплексного використання природної сировини i до охорони навколишнього середовища від забруднень, а також зі зростанням дефіциту i вартості енергоносіїв. Численні спроби зробити спосіб безвідходним або маловідходним досі успіхом не увінчалися. 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.

Отримання кальцинованої соди з природної содовмісної речовини — порівняно нова галузь содової промисловості світу, що стала одним з головних конкурентів аміачного способу. 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. В даний час кальциновану соду з трони отримують двома основними способами — сесквікарбонатним i моногiдратним.

За першим з названих способів дроблену руду розчиняють з отриманням насиченого розчину, який після освітлення, фільтрування, очищення від органічних домішок випаровують i потім охолоджують. Кристали натрію сесквiкарбонату, шо випали, відокремлюють i кальцинують за 200 єС. Отримують чистий продукт з насипний масою 800 кг/м³. Другий спосіб був розроблений в 1972 р. i зараз є провідним. 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. Отримані кристали натрію, моногідрату карбонату відокремлюють i дегідратують за температури близько 150 єС, з отриманням важкої соди, насипна маса якої 1070 кг/м³.

Отримувати кальциновану соду з природної набагато вигідніше, ніж виробляти її аміачним способом. Питомі капіталовкладення (на 1 т на рік потужності виробництва) становлять для підприємства з перероблення природної соди 300 у.о., для підприємства аміачної соди — 546 у.о., витрати робочої сили відповідно — 1,2 i 1,88 чол./год., витрата енергії - 6, З i 4,2 кДж/т.

Джерела природної соди є також у Бельгії, Бразилії, Мексиці, Пакистані, Китаї, Туреччині, Канаді, Кенії. Частку природної соди в світовому виробленні кальцинованої соди можна оцінити приблизно в 30%.

Третій за значимістю з промислових способів отримання соди — комплексна переробка нефелінів на глинозем, кальциновану соду, поташ i цемент. Цей спосіб застосовується тільки в країнах СНД, i на його основі виробляються значні кількості кальцинованої соди, найбільшим родовищем нефелінів є Кiя-Шалтирське, що знаходиться поблизу м. Ачинська. Великі родовища нефелінових порід є i в Хібінах (Кольський півострів), на півдні Донбасу — в Приазов'ї (Україна). Родовища нефелiну є в Норвегії i Гренландії. Кристали нефелiну у вулканічних породах зустрічаються в Італії (Везувій). Комплексна переробка нефелінів вигідна, оскільки дає можливість економити приблизно 15% капіталовкладень i 20% експлуатаційних витрат порівняно з самостійними виробництвами тих же продуктів з традиційної сировини.

У всьому світі в даний час діє лише кілька невеликих установок по отриманню соди з каустичної соди, i частка цього способу в світовому виробництві соди становить менше 1%.