Вибір та обґрунтування технологій очищення каустичної соди

Недоліком переробка дистильованими речовинами є те, що в її процесі виділяється хлорид кальцію. А організація збуту хлориду кальцію є досить складніша проблема, так як відсутній великий споживач цього продукту, не зважаючи на те, що хлорид кальцію маже бути використаний в хімічній промисловості як осушувача газів і рідин для знепилювання грунтових і щебеневих доріг, у практиці вуглезбагачення для меліорації солонцюватих грунтів, як добавка до бетонів. Крім того, на випарювання води з дістіллерной рідини необхідно затратити багато енергії. Позитивним аспектом використання аміачного способу виготовлення каустичної соди є те, що великі кількості, одержуваного при цьому хлориду амонію, мають велиликий попит оскільки; він може бути використаний як азотного добрива під рис і кукурудзу. [34, c. 198].

Метод запарювання фільтрувальної рідини викликає цікавість у споживачів, проте повний перехід на таку технологію виробництва каустичної соди є неможливим, оскільки кількості одержуваного при цьому NH4Cl значно перевищує рівень потенційного попиту.

Виходячи з усього вище описаного, можна зробити висновок, що найкращим методом очищення каустичної соди на сьогоднішній день є аміачний. Оскільки аміачний метод можна модернізувати, якщо замість хлориду натрію в якості сировини застосувати сильвініт. Для цього фільтрову рідина насичують аміаком да змісту 65 г / л NНз і діоксидом вуглецю да змісту 70 г / л СО2. Отриманою рідиною обробляють сильвинит при температурі мінус 10 ° С. При цьому з маткової рідини виділяється NH4Cl і в ній розчиняється міститься в сильвините хлорид натрію. Хлорид калію сильвініту залишається в осаді і разом з випали кристалами NH4Cl утворює продукт, званий потазотом, в якому міститься 30% KCl і 70% NH4Cl. Після відділення потазота залишився розсіл направляють на подальші операції для отримання кальцинованої соди. За цією технологією на 1 т Nа2СОз отримують 1,4 т потазота, який може бути використаний в якості мінерального добрива, що містить одночасно азот і калій.Оскільки хлорид амонію як азотне добриво відрізняється невисокою якістю, ведуться дослідження по регенерації з нього аміаку з одночасним отриманням товарного хлору або соляної кислоти. Для отримання газоподібного хлору твердий NH4Cl обпалюють з оксидом магнію при температурі близько 350 ° С: [34, c. 198].

2 NH4Cl + MgO = MgCl + 2 NН3 + H2O.

Аміак повертається у виробництво, а MgCl2 окислюють при 650 ° С для отримання газоподібного хлору :

2 MgCl2 + О2 = 2 MgO + 2 Cl2.

Оксид магнію повертається в процес, а хлор є товарним продуктом.

Розроблено видозмінений варіант аміачного методу отримання кальцинованої соди шляхом використання як сировини не вапняку, а доломіту — CaCO3 * MgCO3. При його випалюванні отримують суміш MgO і CaO. При обробці фільтровою рідини такої суміші NH4Cl вступає у взаємодію з CaO, тому на стадії дистиляції отримують дістіллерной рідину, що містить NaCl і CaCl2, а гідратований MgO залишається в осаді. Цю суспензію піддають карбонізації: [34, c. 198].

CaCl2 + MgO + СО2 = MgCl2 + CaCO3.

Після видалення карбонату кальцію з утворюється суспензії розчин складається в основному з MgCl2 і NaCl. Цей розчин упарюють, причому спочатку в осасдок випадає кухонна сіль, яка може бути повернута у виробництво, а потім кристалізується MgCl2 * 6 H2O. Цей продукт є хорошим сировиною для отримання металевого магнію. Одним із шляхів утилізації дістіллерной рідини є організація комбінованого виробництва шляхом регенерації аміаку оксидом магнію з подальшим використанням виділяється HCl. У цьому процесі оксид магнію не використовується, а рециркулює, виробничі втрати компенсуються введенням його свіжих порцій. Процес може бути здійснений за трьома напрямками. [34, c. 198].

1. Отримання кухонної солі і концентрованого HCl. Хімізм процесу :

Mg (OH) 2 + 2 NH4Cl > MgCl2 +2 NH4 OH.

MgCl2 + H2O > MgO + 2 HCl.

NH4 OH > NН3 + H2O.

Упариванv розчину MgCl2 і NaCl, т. е дістіллерной рідини, отримують NaCl, який після промивання і сушіння є товарним продуктом.

2. Отримання хлориду кальцію та харчової кухонної солі. У доповненні до розглянутого вище вапняну дрібниця обробляють газоподібним HCl:

CaCO3 + 2 HCl > CaCl2 + СО2 + HO.

Зміст CaCl2 становить 94%; СОз повертають на карбонізацію .

3. Використання соляної кислоти для розкладання фосфатів з метою отримання преципітату і хлориду кальцію :

CaF (PO4) 3 + 10 HCl > 3H3PO4 +5 CaCl2 + HF.

CaCO3 +2 HCl > CaCl2 + СО3 + H2O.

H3PO4 + CaCO3 + H2O > CaHPO4 * 2H2O + СО2.

Отримання Na2CO3 за цими схемами дозволяє знизити собівартість соди в l, 6 рази. Наприклад розрахунковий річний: економічний 'ефект виробництві 675 тис. т Na2CO3; 330 тис. т повареної солі і 675 тис. т. хлориду кальцію (100%) складе 45,6 млн руб. на рік у порівнянні з роздільним отриманням цих продуктів; ця ж величина при тому ж обсязі виробництва соди і 337 тис. т, 656 тис.т. кормового преципітату, 923 тис. т. хлориду кальцію становить 53,5 млн. руб / рік .

Були проведені роботи по заміні аміаку в методі Сольве деякими амінами, знижувальними розчинність NаНСО3. У зв’язку з цим ступінь використання хлориду натрію в такому процесі збільшується з 70−75 до 92−95% і зменшується кількість NaCI, скидного з дістіллерной рідиною.

Проте використання амінів не знайшло практичного застосування через високу їх вартість. [34, c. 198].

У лабораторних умовах А. П. Белопольським (НІУІФ) досліджений аміачний метод з використанням замість хлориду натрію сульфату натрію. У цьому випадку процес протікає за схемою:

Na2SO4 +2 NН3 + 2H2O + СО3 — 2 NaHCO3 + (NH4) 2SO4.

Відходом, одержуваних за цією технологією є не CaCl2, який не має широкого збуту, а сульфат амонію, широко застосовується в сільському господарстві азотне добриво. Однак цей процес виявився більш складним і дорогим.

Деякий інтерес представляє процес, в якому в якості вихідної сировини застосовують не NaCl, а нітрат натрію. Процес протікає па рівнянням: [34, c. 198].

NaNO3 + NН3 + H2O + СО3 = NH4NO3 + NaHCO3.

Як видно, крім кальцинованої садки в цьому випадку можна в якості побічного продукту отримувати аміачну селітру, яка є хорошим азотним добривом. Однак застосування цього, по суті безвідходного методу стримується обмеженими запасами нітрату натрію.

Ступінь використання дістіллерной рідини в промисловому масштабі досить незначна, і тому вона зазвичай направляється в шламонакопичувачі, або так звані «білі моря».

Шламонакопичувачі - спеціально підготовлені площі на поверхні землі, обнесені дамбами висотою 20 м. Зазвичай вони займають значні земельні площі, крім того є джерелами інтенсивного забруднення підземних і поверхневих вод хлоридами натрію і кальцію. Утворені у великих кількостях відходи содового виробництва обмежують подальший розвиток діючих содових заводів. [34, c. 198].