Каталог Рефератов - Создание безотходной технологии в производстве кальцинированной соды

	Информационно-образоательный портал
	Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,



МЕНЮ\|

поиск

Создание безотходной технологии в производстве кальцинированной соды

ис. 1.1 - Диаграмма системы NaCl-NH4Cl-NH4HCO3-NaHCO3

Аммиак обычно регенерируют из хлорида аммония и возвращают в производство. С этой целью раствор, содержащий хлорид аммония подвергают обработке известковым молоком (уравнение 1.4). Образующийся аммиак отгоняют из раствора и направляют на абсорбцию.

Для получения известкового молока необходим оксид кальция, который получают путем обжига карбонатного сырья (мела или известняка) в известково-обжигательных печах при температуре 1100-1200 °С (уравнение 1.1). Образующийся диоксид углерода используют в отделении карбонизации, а СаО используют для получения известкового раствора (уравнение 1.2).

Поступающий сырой рассол (водный раствор хлорида натрия) подвергают предварительной очистке от примесей солей кальция и магния с помощью Na2CO3 и Са(ОН)2. В процессе очистки образуются плохо растворимые Mg(OH); и СаСО3, выпадающие в осадок:

MgCl2 + Ca(OH)2 > Mg(OH)2v + CaCl2 (1.6)

CaCl2 + Na2CO3 > CaCO3v + 2NaCl (1.7)

Осадки Mg(OH)2 и СаСО3 удаляют, а очищенный рассол направляют дальше в производство.

2. РЕСУРСО-СЫРЬЕВАЯ БАЗА
Основным сырьем для получения кальцинированной соды на Украине является хлорид натрия, карбонатсодержащее сырьё и аммиак.

В технологии карбоната натрия используют не твердый хлорид натрия, а его водные растворы, содержащие 305-310 г/л соли. Различают естественные и искусственные рассолы.

Искусственные рассолы получают путем подземного выщелачивания соли водой. В настоящее время рассол получают наиболее совершенным способом, так называемым методом гидровруба. На Украине в качестве источников хлорида натрия при подземном выщелачивании используют Артемовско-Славянское месторождение каменной соли.

Естественные рассолы обычно отличаются низким содержанием хлорида натрия, поэтому их приходится донасыщать путем дополнительного растворения твердой поваренной каменной соли. Производство соды на ОАО "Крымский содовый завод" базируется на использовании местного сырья Крыма - рассолов озера Сиваш, площадь которого составляет 2500 км".

Примерный соляной и ионный состав рассолов, применяемых на заводах Украины, приведен в таблице 1.2 [5]:

Таблица 1.2 - Состав рассолов различных месторождений

Состав	Завод
	Лисичанский	Славянский	Крымский
			сырой (летний)	засульфаченый (зимний)
1	2	3	4	5
Ионный состав, н.д.
Са2+	1,67	0,4	0,74	0,74
Mg2+	0,33	0,2	4,87	5,43
SO42-	1,62	1,5	2,67	7,20
Cl-	106,00	105,5	106,20	103,00
Na+	105,62	106,4	103,26	104,03
Солевой состав (условный), н.д.
NaCl	104,20	105,04	102,6	99,09
CaSO4	0,06	0,06	0,06	0,06
CaCl2	1,61	0,34	0,68	0,68
MgSO4	0,13	0,08	1,95	2,20
MgCl2	0,20	0,12	2,92	3,23
Na2SO4	1,43	1,36	0,66	4,94

Концентрация растворов дана в так называемых нормальных делениях. Одно нормальное деление соответствует содержанию 1/20 эквивалентов вещества в 1 л раствора.

Для получения диоксида углерода и извести на содовых заводах используют СаСО3 двух модификаций: мел или известняк, причем наиболее предпочтительнее известняк.

Состав карбонатного сырья приведен в таблице 1.3 [2, 3]:

Таблица 1.3 - Химический состав карбонатного сырья используемого в содовом производстве

Компоненты сырья, % масс.	Известняк	Мел
СаСО3	92-96	83-86
MgCO3	2,0-2,1	0,6-1,0
SiO2 и нерастворимый осадок	0,5-3,5	1,2-2,0
CaSO4	0,3-0,5	0,1-0,3
Fe2О3+А12О3	0,3-0,6	0,2-0,4
Влага	до 0,5	12-15

Карбонатное сырьё к месту производства кальцинированной соды, как правило, транспортируют в крытых вагонах железнодорожным транспортом.

Аммиак в производстве кальцинированной соды совершает замкнутый цикл. При этом потери его в технологии неизбежны, поэтому эти потери компенсируются введением в схему аммиачной воды, поступающей с заводов по производству аммиака, а так же коксохимических заводов. Каменноугольная аммиачная вода является более предпочтительной, так как в ней содержатся компоненты препятствующие коррозии аппаратуры.

Химический состав каменноугольной аммиачной воды приведен в таблице 1.4 [2]:

Таблица 1.4 - Химический состав каменноугольной аммиачной воды

Компоненты сырья	1-й сорт	2-й сорт	3-й сорт
Аммиак, % не менее	19,9	18,3	18,0
Диоксид углерода, г/л, не более	70	80	100
Сероводород, г/л, не более	30	40	50

Применяется так же синтетическая аммиачная вода - аммиак водный, содержащий до 25 % масс. NH3 (для 1-го сорта) и 22 % масс. NH3 (для 2-го сорта). Аммиачную воду, как правило, транспортируют так же как и карбонатное сырье, железнодорожным транспортом.

Гидросульфид натрия (NaHS) - применяется для предотвращения коррозии чугунной и стальной аппаратуры в среде, содержащей хлориды натрия, аммония и углеаммонийных солей. Расход NaHS составляет 5-10 кг/т соды [2, 3].

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА Na2CO3
Производство кальцинированной соды по аммиачному способу включает восемь основных отделений [1]:

получение карбонатного сырья, подготовка и его транспортировка; переработка карбонатного сырья с получением диоксида углерода с последующей его подготовкой и извести с получением известковой суспензии;

подготовка и очистка сырого рассола;

абсорбция: отмывка в промывателях газов, выделяющихся на других стадиях, от аммиака, двухстадийное насыщение раствора хлорида натрия аммиаком и частично диоксидом углерода, поступающего со стадии дистилляции, охлаждение аммонизированного рассола;

карбонизация: отмывка от аммиака газа, покидающего стадию карбонизации, предварительная карбонизация с выделением гидрокарбоната натрия в осадительных колоннах, комприрование диоксида углерода, проступающего со стадии переработки карбонатного сырья и кальцинации;

фильтрация: отделение гидрокарбонат натрия на фильтрах;

кальцинация: обезвоживание и разложение гидрокарбоната натрия и очистка диоксида углерода;

регенерация аммиака (дистилляция): разложение содержащихся в фильтровой жидкости карбонатов и гидрокарбонатов аммония в конденсаторе и теплообменнике дистилляции, с получением диоксида углерода, аммиака и хлорида кальция.

Описанные стадии можно показать в виде принципиальной схемы производства кальцинированной соды, которая и изображена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. - Принципиальная схема производства кальцинированной соды аммиачным способом

На основании ряда научных работ была разработана принципиальная схема малоотходного совместного производства соды, хлоридов аммония, кальция и кальциевых продуктов (рис. 3.2).

Рис. 3.2 - Принципиальная схема производства Na2CO3, NH4Cl и кальциевых продуктов [2, 3]

Раствор хлорида натрия (рассол) подают в отделение очистки рассола I, куда подают известковую суспензию и кальцинированную соду. В отделении рассолоочистки происходит удаление кальциевых и магниевых примесей в виде нерастворимых соединений (раздел 1 уравнение 1.6-1.7). Очищенный рассол направляется в отделение абсорбции П. Здесь он насыщается аммиаком и частично диоксидом углерода, поступающим из отделений дистилляции, карбонизации и после вакуум-фильтров.

Рассол охлаждается в отделении карбонизации III, а затем насыщается диоксидом углерода, нагнетаемым компрессорами из известковых и содовых печей. В отделении карбонизации образуется гидрокарбоната натрия, выпадающий в осадок, и хлорид аммония, остающийся в растворе.

После карбонизации суспензия направляется в отделение фильтрации IV, где происходит отделение кристаллов гидрокарбоната натрия.

Сырой гидрокарбонат натрия поступает далее на кальцинацию V в содовые печи, где он разлагается с образованием кальцинированной соды, диоксида углерода и паров воды. Кальцинированная сода направляется на склад.

Газ кальцинации после охлаждения и промывки (отделение VI) компримируется и вновь подается на карбонизацию.

Маточная (фильтровая) жидкость после отделения гидрокарбоната натрия направляется на дистилляцию (отделение VII), где из неё отгоняют диоксид углерода, а затем аммиак. Отгонку ведут острым паром, причем для разложения хлорида аммония жидкость смешивают с известковой водой.

Образующийся парогазовый поток после охлаждения (VIII) поступает на абсорбцию (II), замыкая аммиачный цикл производства соды.

Известковую суспензию, подаваемую на дистилляцию, получают гашением извести (X), поступающей из обжигательных печей (IX). Диоксид углерода, образующийся при обжиге карбонатного сырья подают на карбонизацию.

Суспензию после дистилляции (VII) сбрасывают в специальные накопители - "белые моря" (традиционный способ производства соды) - либо используют для получения хлорида кальция (безотходный комплекс).

Существует дополнительный аммиачный цикл, по которому потоки слабых жидкостей и аммиачных конденсатов, образующихся при охлаждении газов кальцинации (VI) и дистилляции (VIII), направляют на малую дистилляция - отделение XI. Здесь аммиак и диоксид углерода десорбируются паром и соединяются с общим парогазовым потоком, направляемым на абсорбцию в отделение II. Жидкость после малой дистилляции вновь используется для промывки и охлаждения газа кальцинации и так же поступает на промывку гидрокарбоната натрия на вакуум-фильтрах IV и гашение извести X.

В таблице 3.1 приведена характеристика энергоносителей и воды применяемых в технологии производства кальцинированной соды [2].

Таблица 3.1 - Характеристика энергетических ресурсов

Виды энергии	Характеристика	Источник
Пар	Р*, МПа, 3,6; 1,5; 1,2; t °C, 400, 300, 280	Котельная
Вода оборотная	Напор 0,4 МПа, t *<26 °С	Система оборотного водоснабжения
Электроэнергия		Система электроснабжения
Природный газ	Малосернистый (теплота сгорания* =36 МДж/м3)	Система газоснабжения
Мазут (резервное топливо)	Малосернистый (теплота сгорания* =39 МДж/м3)	Привозной

Страницы: 1, 2, 3

© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.