Кальцинирленген сода алу технологиясы Сода өндірісінің негізгі әдістері
жүктеу/скачать 20,94 Kb.
|
Кальцинирленген сода алу технологиясы
|
Кальцинирленген сода алу технологиясы Сода өндірісінің негізгі әдістері Кальцинирленген сода (натрий карбонаты) өте ерте кезден белгілі. Оны Египетте және басқа да кейбір елдерде теңіз және тұзды көлдердің өсімдіктерінің күлінен алып отырған. Негізінен әйнек өндірісінде және жуатын зат ретінде пайдаланған. XVІІІ-ші ғасырдың аяғында оның өсіп жатқан қажеттілігі соданы алудың басқа да әдістерін іздестіруге мәжбүр етті. 1775 жылы фр. фармацевті Леблан соданы алудың жаңа жолын ұсынды. Na2SO4+CaCO3+2C-Na2CO3+CaS+2CO2 Сода негізінде көптеген натрий негізіндегі тұздарды мысалы NaНCO3, NaOH, NaSO4, NaНCO3 және т. б. тұздарды, ал олардың басқа заттармен әрекеттесуі нәтижесінде көптеген химиялық заттарды ала бастады. Сондықтан да сода заводтары химия өндірісінің орталығы болды. 1865 ж. белгия инженері Сольве деген кісі өндірістік көлемде соданы алудың аммиактік әдісін жасап шығарды. Бұл әдістің соданы алудың басқа әдістеріне , мысалы Леблан әдісіне қарағанда мынандай артықшылдығы бар:а) алынатын өнімнің жоғары сапасы; ә) өндірістің үздіксіз жұмыс жасауы; б) еңбектің жақсы жағдайы және жұмыс күшінің аз шығыны; в) жылу шығынының азаюы және т. б. Қазіргі кезде бүкіл әлемде сода өндірісі оны алудың негізгі төрт әдісіне сүйенеді: аммиактік әдіс (натрий хлоридынан алынады) , табиғи тұздан, нефелиннен және натрий гидрототығын карбонизациялау арқылы. Аммиактік әдіс.Техникалық-экономикалық бағалау Бұл әдістің бірнеше маңызды жетістіктері бар: осы әдісті іске асыруға қажетті шикізаттар-ас тұзы және кальций карбонаты жеңіл алынатын, кең таралған арзан заттар. Үдерістің негізгі реакциялары аса жоғары емес температурада (100оС) және атмосфералық қысымда өткізіледі; әдістің жақсы зерттелінгендігі және технологиялық үдерістердің бір қалыпқа келгендігі мен тұрақтылығы; алынатын өнімнің жоғары сапалылығы; кальцинирленген соданың салыстырмалы арзан өзіндік құны. Аммиактік әдіспен алынатын соданың артықшылығынан басқа мынандай кемшіліктері де бар:бастапқы шикізатты пайдаланудың төменгі дәрежесі, мысалы (натрий бар жоғы 2/3 дәрежеде, ал хлор мен кальций тіптен пайдаланылмайды) ; сұйық және қатты қалдықтардың жоюды, лақтыруды және ұзақ сақтауды қажет ететін үлкен мөлшерінің болуы; энергетикалық ресурстардың әжептеуір шығыны; сода өндірісін құру үшін қажетті капиталдың меншікті үлесінің үлкен болуы. Аммиактік әдіс табиғи шикізаттарды комплексті пайдалануға деген талаптардың күшеюіне және қоршаған ортаны ыластандырудан сақтауға, сол сияқты энергия бергіштердің азаюы мен қымбаттануына байланысты одан да ары күшейіп отыр. Сода өндірісінің аммиактік әдісін жетілдірудің жаңа жолы Жапонияда табылды. Ол әдісті Асахи әдісі деп атайды. Бұл әдіс энергияны бүкіл үдерісс бойына үнемдеуге мүмкіндік беріп шикізаттың шығынын азайтады. Бұдан басқа ол сода мен аммоний хлоридін бірлестіре өндіруге мүмкіндік беріп, аммиактік қондырғы негізінде сода өнімдерінің қатынастарын керекті шамаға реттеп отыруға мүмкіндік береді. Мұндай эффект жаңа түрдегі карбонизациялық қондырғыны және натрий гидрокарбонатын ажыратудағы соқпалы центрифуганы пайдалану негізінде мүмкін болып отыр. Қазіргі кезде әлемдегі жобаланып жатқан, салынып жатқан және салынған сода заводтарының барлығы (табиғи соданың қазба орны бар АҚШ, Кения және Мексикадан басқа) аммиактік әдіске негізделген. Кальцинирленген соданы табиғи содасы бар шикізаттан алу-аммиактік әдістің күшті конкуренті бола бастаған әлемдегі сода өндірісінің салыстырмалы жаңа саласы. Бұл әдіс баяғыдан белгілі, бірақ оның қанат жаюына 1938 ж. АҚШ-та аса бай трон (Na2CO3-NaНCO3-2H2O) қазбасының табылуы себепкер болып, ол осы шикізатты өңдеу технологиясының жылдам дамуына жол ашты. Қазіргі кезде АҚШ-та кальцинирленген соданы екі түрлі негізгі әдіспен алады. Олар-сесквикарбонатты және моногидратты. Бірінші әдіс бойынша ұнтақталған қазбаны қаныққан ерітінді алынғанша ерітіп, одан кейін оны тұндырып, сүзіп, органикалық бөтен бөлшектерден буландыру арқылы тазалайды да одан кейін суытады. Сесквикарбонат натрийдің түскен кристалдарын бөліп алып, оны 200 С температурада кальцинлендіреді. Мұнда төкпе массасы 0,800 кг/дм3 болатын таза өнім алынады. Екінші әдіс-моногидратты-1972 ж. ашылған, қазіргі кезде негізгі әдіс болып табылады. Бұл әдіс бойынша қазбаны кальцинлендіреді, алынған шикі соданы ерітеді, ерітіндіні тұндырады, сүзеді, органикалық бөтен бөлшектерден тазарту үшін активті көмірмен өңдейді және натрий карбонатының моногидратының өту нүктесінен төменгі температурада қатты буландырып сусыз содаға айландырады. Алынған натрий карбонатының моногидратының кристалдарын ажыратады және 150 С-ға жуық температурада дегидратациялайды да төкпе массасы 1,07 кг/дм3 болатын ауыр сода алады. Кальцинирленген соданы табиғи шикізаттан алу , оны аммиактік әдіспен өндіргенге қарағанда әлдеқайда тиімді. Меншікті капитал құю бойынша (1 тонна/жыл өндірістің қуаттылығына) табиғи соданы өндіретін кәсіпорынға 300 дол. , аммиактік содалы кәсіпорынға 546 дол. , соған сәйкес жұмыс күшінің жұмсалуы 1,1 және 1,88 адам/сағ, энергия шығыны 6,3 және 14, 2 кДж/т болады. 9 Экологиялық жағынан таза және тиімді табиғи сода АҚШ-та синтетикалық соданы тез ығыстыра бастады. Қазіргі кезде онда тек қана (Эллайд( фирмасының өнімділігі жылына 800-900 мың тонна/жыл болатын аммиактік сода алу заводы (географиялық жағдайының тиімділігіне байланысты) жұмыс істейді. Соңғы кезде АҚШ-та табиғи соданың бай қазба орны табылды. Оларнахколит (NaНCO3) және даусонит [NaAl(OH) 2CO3]. Нахколиттің мынандай минералогиялық қасиеті бар:оны құммен тікелей араластырып кальцилінатрийлі әйнек алуға болады. Даусонит-комплексті шикізат, одан бір мезгілде сода және глинозем алуға болады. Нахколит кальцинирленген сода алудың ең маңызды көзі. Құрамында өте көп мөлшерде нахколиті бар мүнай сланцынан кальцинирленген сода алу ісі жүзеге асты. Қазіргі кезде АҚШтағы сода өндірісіндегі табиғи соданың үлесі 90 %-ке жетті. Табиғи соданың кені АҚШ-тан басқа елдерде де аздаған мөлшерде бар. Олар: Бельгия, Бразилия, Венесуэла, Мексика, Индия, Пакистан, Қытай, Турция, Канада, ОАР , Кения және біздің елімізде. Өндірістік жолмен сода алудың үшінші жолы-нефелинді глиноземға, кальцинирленген содаға, поташқа және цементке комплексті өңдеу. Бұрынғы ССРО-да жасалынған бұл әдіс тек қана ТМД елдерінде ғана қолданылады. Оның негізінде кальцинирленген соданың әжептеуір мөлшері өндіріледі. Нефелинді комплексті өңдеу тиімді, өйткені ол әдеттегі шикізатқа негізделген кәсіпорындармен салыстырғанда капитал құюдың 15 %-ін және эксплуатациялық шығындардың 20 %-ін үнемдеуге мүмкіндік береді. Натрий гидроксидін карбонизациялап кальцинирленген сода алу әдісі 60-шы 70-ші жылдары дамыды. Ол кезде кальцинирленген содаға деген сұраныс жоғары, ал каустикалық сода өте көп болды. Одан кейінгі жылдардағы экономикалық кризиске байланысты кальцинирленген сода мен хлорға деген сұраныс төмендеді, ал каустикалық сода азая бастады да оны содаға айналдыру тиімділігін жоғалтты. Бүкіл әлемде осы кезде соданы каустикалық содадан алатын бірнеше ғана қондырғылар жұмыс істейді. Бұл әдістің әлемдегі сода өндіру ісіндегі үлесі 1,0 (-тен аз. Кальцинирленген сода өндірісінің экономикалық көрсеткіштері мынандай шамалармен сипатталады. Бір тонна өнімге жұмсалатын шикізаттар: Тұздық, м 3 : шикізат, м 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5,13 тазаланған (310 г/л) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5,08 100 % NaCl-ға есептегенде, кг . . . . . . . . . . . . . . ………… . . . . . . . . . 1590 Әк (85 % СаО) , кг . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . ... . .. . . . . . . . 734,4 оның ішінде магний тұздарынан тазалауға, кг. . …………………….. 4,4 Са тұздарынан тазалауға кететін каль. сода, кг. . . …………………. . 22 Аммиактік су (25,5 % NH3) , кг. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . 10 Натрий сульфиді, кг. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . − Кальцинирленген сода өндірісінде 1 т өнімге мынандай қалдықтар келеді [1, 2]: 10 − құрамында 115-125 г/л СаCl2, 55-58 г/л NaCl, 20-25 г/л Ca(OH)2, CaCO3 және 9,1 м 3 CaSO4-і бар хлорлы қалдықтар; − құрамында 250-300 г/л шамасында CaCO3 және 0,1 м 3 Mg(OH)2-і бар тұздықтың тазалануынан қалған шлам; − 55 кг шамасындағы бастапқы әкті өртегендегі , отынның күліндегі және басқа үдерістердегі жоғалулар; − шикізат құрамындағы хлор, кальций және 1/3 шамасындағы натрий өндірістік қалдықта қалады. 1 т өнімге есептегенде қалдықта шамамен 1 т СаCl2 ,0,5 т NaCl , 200 кг шлам және 55 кг жоғалулар, барлығы 1,75 т . Аммиактік әдіспен кальцинирленген сода өндіруде 1 т өнімнің жалпы материалдық индексі осы өндірістегі қатты қосылыстарға есептегенде 4,7 т болады. 1. 3 Кальцинирленген соданы аммиактік әдіспен өндіру Кальцинирленген соданы аммиактік әдіспен өндіру сегіз түрлі бөлімнен тұрады: 1) Карбонатты шикізатты алу:қазу, жарылыс жұмыстары, алу, ұсақтау, реттеу және тасымалдау; 2) Карбонатты шикізатты өңдеу:өртеу, СО2-ні суыту, және тазалау, әкті суспензияны алу үшін әкті сөндіру; 3) Тұздықты тазалау: шикі тұздықтың реактордағы реагенттермен әрекеттесуі және тұздықтың тұнуы; 4) Абсорбция: газдарды жуғыштарда басқа сатыларда алынған аммиактан тазалау, тұздықты (NaCl-ың ерітіндісі) аммиакпен екі сатылы қанықтыру және аздаған түрде дистилляция сатысынан келетін СО2-мен қанықтыру, аммонизацияланған тұздықты суыту; 5) Карбонизация:карбонизация сатысынан кететін (СО2-ің аздаған мөлшері аулап алынумен өтеді) газды аммиактан тазалау, алдын-ала карбонизациялау, тұндыру колонналарында NaНCO3-ті бөліп алып карбонизациялау; 6) Сүзу: NaНCO3-ті сүзгіштерде сүзіп алу және вакуум-насостармен ауаны сорып алу; 7) Кальцинация: NaНCO3-ті сусыздандыру және сода пештерінде ыдырату, СО2-ні сода пештерінен кейін тазалау; 8) Аммиактік регенерациялау (дистилляция) :сүзілген сұйық құрамындағы аммоний карбонаттары мен гидрокарбонаттарын дистилляцияның конденсаторы мен жылу алмастырғышында алдын-ала қыздырып диссоцияциялау, араластырғышта қыздырылған сұйықтың әкті суспензиямен араласуы мен әрекеттесуі және дистиллерде аммиактік айдау. жүктеу/скачать 20,94 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|