34) Кальцинация бикарбоната натрия.

Кальцинация – термическое разложение гидрокарбоната натрия – является заключительной стадией в производстве кальцинированной соды.

Основным назначением отделения кальцинации является получение определенного количества кальцинированной соды в виде непрерывного материального потока (продукта производства) со следующими технологическими показателями:

Содержание, %: карбоната натрия хлоридов в пересчете на NaCl	Не менее 99,2 Не более 0,6
Насыпная плотность, т/м3	0,5-0,55
Температура (в печах с ретуром), °C	140-160

35) Физико-химические основы процесса регенерации аммиака.

Регенерация аммиака из фильтровой и других жидкостей содового производства осуществляется в отделении дистилляции. Обычно часть растворенного аммиака связана с диоксидом углерода, поэтому при разложении карбонатов аммония вместе с аммиаком отгоняется и возвращается в производство диоксид углерода.

Гидрокарбонаты аммония гидролизуются в растворе. При этом мало растворимый диоксид углерода выделяется в газовую фазу, а хорошо растворимый аммиак остается в растворе, сдвигая равновесие в сторону образования средней соли:

Т.о., на 1 моль образующегося диоксида углерода затрачивается 30,4 кДж тепла.

Диоксид углерода начинает выделяться в газовую фазу уже при 35-40 °С. При аналогичном разложении более стабильной средней соли по реакции

затрачивается 100,9 кДж на образование 1 моль диоксида углерода, выделение которого в газовую фазу наблюдается только при 65-70 °С.

36) Технологическая схема станции дистилляции.

Рис. 47. Технологическая схема отделения дистилляции:

1 – дистиллер; 2 – теплообменник дистилляции; 3 – внешний перелив жидкости;

4 – конденсатор дистилляции; 5, 8 – щелевые расходомеры; 6 – напорный бак;

7 – мешалка известкового молока; 9 – смеситель;

10 – первый испаритель; 11 – второй испаритель; 12 – пескоуловитель.

Фильтровая жидкость из напорного бака 6 через расходомер 5 поступает в трубки кожухотрубчатого теплообменника 4 – конденсатора дистилляции (КДС) – и движется в нем сверху вниз. В межтрубном пространстве КДС противотоком жидкости движется горячая парогазовая смесь, выходящая из теплообменника дистилляции (ТДС) 2. В результате теплообмена фильтровая жидкость нагревается и NH₄HCO₃, находящийся в жидкости, разлагается. Выделяющийся диоксид углерода снижает интенсивность теплопередачи, поэтому он удаляется из трубок и присоединяется к основному потоку газа, выходящего из межтрубного пространства КДС.

Парогазовая смесь, проходя межтрубное пространство, охлаждается и из нее конденсируется водяной пар. В образующемся конденсате растворяется часть NH₃ и CO₂ из газа. Конденсат удаляется из КДС по линии «b» для отдельной регенерации аммиака. Газ из КДС направляют для дополнительного охлаждения и осушки в холодильник газа дистилляции (ХГДС), находящийся в отделении абсорбции. В результате охлаждения газа также образуется конденсат, содержащий NH₃ и СО₂, его направляют далее на малую дистилляцию.

После КДС фильтровая жидкость поступает через внешний перелив 3 в ТДС 2 и движется сверху вниз, нагреваясь при непосредственном контакте с поднимающейся из дистиллера (ДС) 1 горячей парогазовой смесью. При этом карбонаты аммония практически полностью разлагаются с выделением диоксида углерода в газовую фазу. В теплообменнике 2 заканчивается также разложение небольших количеств NaHCO₃ и Na₂CO₃ при взаимодействии их с хлоридом аммония. Разложение карбонатов и удаление CO₂ из жидкости и является основным назначением ТДС. После удаления диоксида углерода жидкость смешивается в смесителе 9 с известковым молоком, поступающим из мешалки 7 через расходомер 8. В результате взаимодействия Ca(ОН)₂ с NH₄Cl образуются CaCl₂ и NH₃. Оставшееся в жидкости небольшое количество карбоната аммония также реагирует с Са(ОН)₂, что приводит к излишнему расходу известкового молока и потере СO₂.

Жидкость из смесителя 9 поступает в дистиллер 1 для отгонки аммиака. В нижнюю часть ДС подают острый пар, который нагревает жидкость. При этом выделяется аммиак, его равновесное давление над раствором повышается, а парциальное давление в парогазовой фазе понижается. Последнее способствует десорбции аммиака из жидкости.

Парогазовая смесь из ДС поступает в ТДС, предварительно пройдя верхнюю часть смесителя, не заполненную жидкостью и выполняющую роль брызгоуловителя.

Для использования тепла горячую жидкость из ДС направляют в первый испаритель (ИС-1) 10, где в результате снижения давления до атмосферного выделяется пар, используемый в схеме малой дистилляции. При «горячем» режиме, когда температура жидкости в смесителе превышает 93 °С, а на выходе из ДС составляет 115°С, для более полного использования тепла жидкости ее направляют из ИС-1 во второй испаритель (ИС-2) 11. Здесь за счет вакуума, создаваемого термокомпрессором, выделяется дополнительное количество пара с пониженным давлением и температурой, используемого на стадии малой дистилляции.

Из ИС-2 дистиллерная жидкость идет в пескоуловитель 12 для сепарации крупных частиц гипса и карбоната кальция, отделившихся со стенок дистиллера, и затем с помощью центробежных насосов откачивается в накопитель отбросов (по цвету откачиваемой суспензии называемый «белым морем»).

В отделении дистилляции также регенерируется аммиак из указанных выше конденсатов и т.н. слабой жидкости, образующейся в процессе охлаждения и очистки от содовой пыли газа содовых печей.

Слабая жидкость в отличие от конденсатов содержит дополнительно Na₂CO₃ и NaHCO₃. Обычно в ней отсутствуют хлориды аммония и натрия, которые могут попадать в конденсат вследствие брызгоуноса фильтровой жидкости из ТДС. Обе эти жидкости целесообразно перерабатывать раздельно, т.к. при переработке слабой жидкости, содержащей Na₂CO₃ и NaHCO₃, и отгонки из нее диоксида углерода и аммиака получают раствор соды, который далее м.б. использован для промывки осадка NaHCO₃ на фильтрах или для получения содового раствора при производстве очищенного гидрокарбоната или едкого натра известковым способом. Горячие конденсаты из ХГДС и КДС после отгонки из них CO₂ и NH₃ могут быть использованы для гашения извести.