1495

Охлажденный раствор осадительных колонн с температурой 26—27° С, содержащий 70—72 н.д. связанного в NH4 CI аммиака, вместе с выпавшим в осадок гидрокарбонатом натрия непрерывно выдавливается из осадительных колонн 28 в мерники колонн 32 и из расположенного под ними корыта 33 самотеком направляется на вра­ щающиеся барабанные вакуум-фильтры 34.

На вакуум-фильтрах осадок гидрокарбоната натрия отделяется от маточного раствора и отмывается от хлоридов натрия и аммония. Процесс промывки производится слабым раствором, поступающим из промывателя газа содовых печей 39 в напорную емкость 35, а от­ туда в промывные устройства вакуум-фильтров. Вакуум на фильтре поддерживается вакуум-насосом.

Фильтровый раствор отделяется от воздуха в сепараторе филь­ тров и поступает по U-образной трубе в сборник 38, откуда он пода­ ется на стадию регенерации аммиака. Воздух, отделенный в сепара­ торе фильтра от маточного раствора, проходит через промыватель воздуха фильтров 7, в которых свежий очищенный рассол улавливает из него аммиак. Из промывателя 7 воздух отсасывается вакуум-насо­ сом 12 и выбрасывается в атмосферу.

Сырой гидрокарбонат натрия с вакуум-фильтров подается скреб­ ковыми транспортерами 36 и 64 в вертикальный смеситель 65, рас­ положенный непосредственно над загрузочными устройствами враща­ ющихся содовых печей 66. Из вертикального смесителя 65 сырой гидрокарбонат натрия поступает в барабанный ячейковый питатель содовых печей, снабженный метательной лопаткой, вращающейся со скоростью 200 об/мин. Этой лопаткой гидрокарбонат натрия забрасы­ вается внутрь барабана содовой печи на глубину 6—9 м и смешива­ ется с находящимся в барабане карбонатом натрия. Барабанная печь вращается со скоростью 4— 5 об/мин. Под передней частью содовой печи (со стороны загрузки гидрокарбоната) расположена топка, в ко­ торой сжигается топливо. Топочные газы омывают снаружи барабан содовой печи, имеющей обмуровку.

Образующийся в процессе разложения гидрокарбоната натрия в печи карбонат натрия специальными разгрузочными ковшами и вы­

подается в элеватор 61, а затем в последующие механизмы, транс­ портирующие его на склад готовой продукции.

Выделяющиеся в процессе разложения гидрокарбоната в содовой печи газы, содержащие диоксид углерода, водяные пары, а также не­ значительное количество аммиака, удаляются из передней части ба­ рабанной печи и поступают в циклон 63, в котором улавливается увлеченная газами пыль карбоната натрия. Осевшая в циклоне пыль карбоната натрия расположенными внутри циклона рамной мешалкой

94

и гребками передвигается к выгрузочному отверстию на дне цикло­ на, закрытому сигнальным клапаном. С приближением гребков к от­ верстию клапан автоматически открывается, и пыль карбоната натрия по течке возвращается в содовую печь.

Выходящий из циклонов газ поступает в коллектор газа содовых печей, а оттуда в холодильник газа содовых печей 41. С целью лик­ видации процесса забивания коллектора частично уносимой из цик­ лона пылью карбоната натрия его орошают слабым раствором с по­ мощью специальных брызгальных устройств. Раствор подается центробежным насосом 43 из сборника 42, расположенного под хо­ лодильником газа содовых печей 41.

В холодильнике газа содовых печей 41 газ движется в межтруб­ ном пространстве сверху вниз. Охлаждающая вода поступает в виде двух параллельных потоков и движется по трубам снизу вверх. С це­ лью очистки труб холодильника от оседающей на них пыли карбона­ та натрия и повышения коэффициента теплопередачи межтрубное пространство холодильника орошается слабым раствором карбоната натрия, подаваемым центробежным насосом 43 из сборника 42. Оро­ шающая жидкость в смеси с конденсатом, образующимся в холоди­ льнике в результате конденсации водяных паров, возвращается в сборник 42. Собирающийся в сборнике избыток слабых растворов центробежным насосом 43 перекачивается на станцию переработки слабых растворов. В холодильник газа содовых печей 41 подается также газ с концентрацией до 70% СОг, отсасываемый вакуум-насо­ сом 11 из промывателя газа абсорбции 9.

Завершающая очистка газа содовых печей от пыли карбоната на­ трия и аммиака производится в промывателе газа содовых печей 39, в нижнюю часть которого поступает газ из холодильника 41. Промыватель газа содовых печей 39 представляет собой скруббер с насад­ кой, орошаемой водой или слабыми растворами, содержащими кар­ бонат натрия, из которых аммиак отогнан на станции переработки слабых растворов.

Слабые растворы, содержащие карбонат натрия, направляются из промывателя газа содовых печей 39 в напорную емкость 35 для про­ мывки гидрокарбоната натрия на вакуум-фильтрах.

После промывателя газа содовых печей 39 газ смешивается с расчетным количеством газа известково-обжигательных печей и по­ ступает на компрессор 30, которым он нагнетается в нижнюю часть осадительных карбонизационных колонн 28.

Фильтровая жидкость из сборника 38 центробежным насосом 37 перекачивается в напорную емкость фильтровой жидкости 51. Для под­ держания постоянного уровня в напорном сборнике последний снаб­ жен поплавковым регулятором 50. Из напорного сборника фильтровая

95

жидкость поступает в конденсатор дистилляции 52. Поток жидкости в конденсаторе регулируется с помощью ограничительной шайбы.

Далее фильтровая жидкость поступает в трубное пространство верхней теплообменной секции конденсатора 52 и последовательно проходит через все теплообменные секции. Поступающий в конденса­ тор из теплообменника дистилляции 54 газ движется в межтрубном пространстве конденсатора дистилляции снизу вверх противотоком к фильтровой жидкости и подогревает ее от 26—21° С до 72—73° С. При этом содержащиеся в фильтровой жидкости карбонатные соли аммония частично разлагаются. Для отделения жидкости от газа, вы­ делившегося в процессе разложения этих солей, жидкость после каждой теплообменной секции конденсатора дистилляции поступает в специальный газоотделитель 53, разделенный перегородками соот­ ветственно числу теплообменных секций конденсатора дистилляции.

Газ из газоотделителя 53 присоединяется к основному потоку газа, выходящему из верхней секции конденсатора дистилляции. В конденсаторе дистилляции температура газа снижается с 83—85°С до 70—71° С.

Дальнейшее охлаждение газа производят в холодильнике газа ди­ стилляции 8, через который газ проходит по межтрубному простран­ ству. При этом в трубное пространство подается охлаждающая вода, которая проходит через все секции холодильника. Газ охлаждается до 56—58° С и поступает в нижнюю секцию второго абсорбера 16.

Конденсат, образующийся в межтрубном пространстве конденса­ тора дистилляции 52 и холодильника газа дистилляции 8 с раство­ рившимися в нем карбонатными солями аммония, выводят из этих аппаратов и направляют на станцию переработки слабых растворов.

Подогретая в конденсаторе дистилляции 52 фильтровая жидкость поступает самотеком в теплообменник дистилляции 54, расположен­ ный непосредственно под конденсатором дистилляции. Теплообмен­ ник дистилляции представляет собой аппарат барботажного типа с двенадцатью барботажными тарелками. Газ поступает в нижнюю секцию теплообменника дистилляции из ее смесителя и движется на­ встречу потоку жидкости.

В этом аппарате происходит дальнейшее разложение карбонатных солей аммония, содержащихся в фильтровой жидкости. При этом температура раствора повышается до 90—92° С.

Из теплообменника дистилляции 54 фильтровая жидкость, осво­ божденная от карбонатных солей аммония и содержащая аммиак в основном в виде хлорида аммония, поступает самотеком в смеситель дистилляции 59, снабженный мешальным устройством. Насосом 67 через напорную емкость 60 в смесь вводится водная суспензия окси­ да— гидроксида кальция. Хлорид аммония разлагается, а выделив-

96

шийся при этом аммиак в большей своей части остается растворен­ ным в жидкости. Часть аммиака переходит в газообразное состояние и присоединяется к потоку газа и пара, проходящему через газовую (верхнюю) часть смесителя дистилляции 59 при движении из дис­ тиллера 55 в теплообменник дистилляции 54.

Выходящий из нижней части смесителя дистилляции 59 раствор самотеком поступает в верхнюю барботажную секцию дистиллера 55 и проходит сверху вниз через все двенадцать барботажных секций дистиллера. В нижнюю секцию дистиллера 55 пар подается навстречу жидкости, из-за чего происходит полная отгонка аммиака из раствора. Пользуются обычно отработанным паром турбин и компрессоров.

Дистиллерная жидкость, имеющая после отгонки аммиака темпе­ ратуру 107— 110° С, поступает в испаритель дистилляции 56, в кото­ ром за счет снижения давления происходит выделение из раствора значительного количества пара, используемого на станции переработ­ ки разбавленных растворов.

После испарителя 56 дистиллерную жидкость разбавляют водой, подаваемой для снижения температуры растворов непосредственно в трубопровод. После пескоуловителя 57 жидкость насосом 58 удаляют в отброс.

Содержащийся в слабых растворах аммиак также регенерируют и используют в процессе аммонизации рассола. Поскольку в растворах аммиак находится исключительно в виде карбонатных солей, процесс проводят лишь подогревом паром.

Основными источниками слабых растворов являются:

1.Холодильник 41, в котором происходит конденсация водяных паров, содержащихся в газах содовых печей. Образующийся конден­ сат содержит растворенные карбонаты аммония и натрия.

2.Конденсат дистилляции 52 и холодильник газа дистилляции 8, в котором конденсируются водяные пары, содержащиеся в газе, выходя­ щем из теплообменника дистилляции 54. Образующийся в этих аппа­ ратах конденсат содержит растворенные карбонат аммония и аммиак.

Переработка неконцентрированных растворов осуществляется сле­ дующим образом. Раствор из напорной емкости 46 поступает в труб­ ное пространство верхней теплообменной секции конденсатора малой дистилляции 47. Подогрев раствора происходит за счет теплоты газа и пара, поступающих из малого дистиллера 48 и движущихся в меж­ трубном пространстве снизу вверх. Газ из конденсатора малой дис­ тилляции 47 поступает в расположенный непосредственно над ним холодильник газа малой дистилляции 45. Газ проходит через межт­ рубное пространство, а в трубное пространство подается охлаждаю­ щая вода. Охлажденный до 56—58°С газ направляется в третью (сверху) барботажную секцию первого абсорбера 15.

Подогретый в конденсаторе малой дистилляции 47 неконцент­ рированный раствор поступает самотеком в малый дистиллер 48, представляющий собой скруббер с деревянной хордовой насадкой. В нижнюю часть аппарата навстречу потоку неконцентрированного раствора поступает пар из испарителя дистилляции 56, к которому добавляется отработанный пар от турбин. Под действием этого происходит полное разложение карбонатно-аммонийных солей, со­ держащихся в неконцентрированных растворах. Освобожденный от аммиака и диоксида углерода раствор поступает в холодильник жидкости 49, в котором он охлаждается водой, а затем центробеж­ ным насосом 44 направляется в напорную емкость 40, а далее он поступает в промыватель газа содовых печей 39.

Водный раствор оксида — гидроксида кальция, необходимый для регенерации аммиака из фильтровой жидкости, готовят следующим образом. Добытый в карьере известняк или мел подается по подвес­ ной канатной дороге в бункер известково-обжигательной печи. Сюда же доставляется кокс или антрацит, который добавляется в каждую вагонетку известняка (мела) в количестве 7,5— 10% от массы загру­ женного в нее сырья. Количество загруженного топлива зависит от влажности исходного карбонатного сырья и от высоты печи. Шихта загружается в известково-обжигательную печь 89 через центральное загрузочное устройство 84, снабженное двойным затвором. Расчетное количество воздуха для горения топлива подается в печь вентилято­ ром 88. Образующийся в процессе обжига известняка (мела) диоксид углерода (37—39% COj) поступает с температурой 80— 100° С в скрубберную часть электрофильтра 83, заполненную хордовой насад­ кой и орошаемую водой. При этом газ охлаждается до 30° С и по­ ступает в электрофильтр для удаления пыли и брызг воды, увлечен­ ных из скрубберной части фильтра. Выходящий из электрофильтра газ подводится по газовому коллектору к компрессорам, подающим его в карбонизационные колонны.

Выгрузку образующегося оксида кальция (извести) из печи про­ водят непрерывно с помощью расположенного в нижней части печи вращающегося пода (улиты) 87, кольцевого транспортера 86 и бара­ банного ячейкового выгружателя 85.

Оксид кальция поступает непосредственно в приемную воронку пластинчатого или ковшового конвейера 82, которым он доставляется в запасные и расходные бункера 81 гасителей извести. Из расходного бункера 81 оксид кальция с помощью лоткового питателя подается в горизонтальный вращающийся гаситель оксида кальция 76. Процесс гидратации (частичной) оксида кальция производится теплой водой, для чего используется отработанная вода, поступающая в напорную емкость 69, снабженную поплавковым регулятором 70. Перед поступ­ лением в гаситель извести 76 оксида кальция теплая вода из напор-

98

Калий — химически очень активный элемент. Легко взаимодействует с кислородом воздуха, при котором образуются следующие соединения:

4К + 0 2 = 2К20

2К + 0 2 = К20 2

К + 0 2 = К02

При нагревании калия на воздухе он загорается. С водой и раз­ бавленными кислотами взаимодействует со взрывом и воспламенени­ ем. В процессе взаимодействия с серной кислотой в зависимости от соотношения исходных реагентов и условий проведения последняя восстанавливается до сероводорода, элементной серы и диоксида се­ ры, а калий образует различные кислородсодержащие соединения. Азотную кислоту калий разлагает до NO, N20 и N2. При 200—350°С калий реагирует с водородом по следующей схеме:

2К + Н2 = 2КН

Элементный калий в атмосфере фтора воспламеняется, взрывает­ ся при соприкосновении с бромом и растирании с иодом. Слабо взаимодействует с хлором. С серой, селеном и теллуром калий реа­ гирует при слабом нагревании:

16К + S8 = 8K2S

2К + Se = K2Se

2К + Те = К2Те

В процессе нагревания с элементным фосфором в атмосфере азо­ та калий образует соответствующие фосфиды:

12К + Р4 = 4К3Р 8К + 5Р4 = 4К2Р5

10—30° С. Калий при температуре выше 350—400° С разрушает стекло и платину.

Калий растворяется в жидком аммиаке (35,9 г в 100 мл при -70° С), анилине, этилендиамине, тетрагидрофуране и дигпиме с об­ разованием растворов с металлической проводимостью. Раствор ка­ лия в аммиаке имеет темно-синий цвет, а в присутствии платины и

101

следов воды разлагается, образуя KNH2 и Н2. Калий с азотом не реа­ гирует. В процессе взаимодействия калия с NH4 N3 в жидком аммиа­ ке образуется азид калия.

Калий не растворяется в жидких литии, магнии, кадмии, цинке, алюминии и галлии и не реагирует с ними. С натрием калий образует интерметаллид KNa2, плавящийся инконгруэнтно при 7°С. С рубидием

ицезием образует твердые растворы, для которых минимальные темпе­ ратуры плавления составляют соответственно 32,8° С (81,4%, масс. Rb)

и-37,5°С (77,3% Cs). С ртутью калий образует амальгаму, содержа­

щую два меркурида — KHg2 и KHg с температурой соответственно 270

К2РЬз, КРЬг и КРЬ4, с сурьмой — КзБЬ и KSb (температура плавления соответственно 812 и 605° С), с висмутом — К3 В1 , K3Bi2 и KBi2 (тем­ пература плавления соответственно 671, 420 и 553° С).

Калий энергично взаимодействует с оксидами азота, а при высоких температурах — с оксидом и диоксидом углерода. Восстанавливает В2Оз и Si02 соответственно до В и Si, оксиды Al, Hg, Ag, Ni и дру­ гие — до свободных металлов, сульфаты, сульфиты, нитраты, нитриты, карбонаты и фосфаты металлов — до оксидов или свободных метал­ лов. Со спиртами калий образует алкоголяты, с галогеналкилами и га-

становителем в неорганических и органических синтезах. КН — бес­ цветные кристаллы с кубической решеткой (а = 0,570 нм, z = 4, пространственная группа Fm3m); плотность 1,52 г/см3; температура плавления 619° С.

Гидрид калия разлагается при нагревании на элементы, сильный восстановитель. Воспламеняется во влажном воздухе в среде фтора и

Металлический калий получают взаимодействием металлического натрия с КОН при 380—450°С или КС1 при 760—890° С. Процесс проводят в атмосфере азота. Взаимодействие жидкого натрия с гид­ роксидом калия производят противотоком в тарельчатой колонке из никеля. В процессе пары натрия пропускают через расплав КС1. Об­ разующийся сплав K-Na ректифицируют и получают калий с содер­ жанием примесей (%, масс.): НО'3 Na и НО"* С1.

102