Приготовление аммонизированного рассола

Аммонизированный рассол, т.е. рассол, содержащий аммиак, получают в отделении абсорбции содового завода. В данное отделение поступают очищенный от примесей (соединений кальция и магния) рассол и газы, содержащие аммиак и углекислый газ, с отделений дистилляции, карбонизации и фильтрации.

Аммиак в содовом производстве служит для накопления в рассоле ионов НСО3-, необходимых для осаждения NaHCO3. Взаимодействуя с

диоксидом углерода, аммиак образует NH4HCO3, диссоциирующий на ионы NH4+ и HCO3-:

NH3 + CO2 + Н20 ↔ NH4НСО3 ↔ NH4+ + HCO3-

При высокой концентрации ионов HCO3- из рассола выделяется в осадок NaHCO3 по реакции:

NaCl(р) + NH4НСО3(р) ↔ NaHCO3 (тв) + NH4Cl(р) + 13.8 кДж

Как видно из этой реакции, аммиак необходим также для связывания иона CI- из NaCI.

Основное назначение отделения абсорбции состоит в получении определенного количества аммонизированного рассола в виде непрерывного материального потока, передаваемого в отделение карбонизации

Карбонизация аммонизированного рассола

Процесс карбонизации (насыщения аммонизированного рассола диоксидом углерода), в результате которого образуется гидрокарбонат натрия, является основным процессом содового производства

NaCl + NH3 + CO2 + H2O ↔ NH4Cl + NaHCO3

Фильтрование суспензии NаHCO3

Процесс фильтрации используется для отделения кристаллов гидрокарбоната натрия от маточного раствора (фильтровая жидкость). Кристаллы гидрокарбоната направляются в отделение кальцинации, а фильтровая жидкость – в отделение дистилляции для регенерации аммиака.

Бикарбонат натрия должен быть не только отделен от маточной жидкости, но и тщательно промыт. При промывке маточная жидкость, задержащаяся между кристаллами бикарбоната, вытесняется водой или слабой жидкостью, что снижает содержание хлоридов и углеаммонийных солей в отфильтрованном осадке. Для уменьшения влажности фильтр имеет отжимный валик.

Процесс получения карбоната натрия путём термического разложения бикарбоната натрия называется кальцинацией.

Кальцинация бикарбоната натрия

Основная реакция процесса кальцинации: 2NaHCO3(тв) →Na2CО3(тв) + СО2(газ) +H2О(пар)—125,6 кДж

Кроме того, при нагревании технического бикарбоната могут протекать дополнительные реакции:

Карбонат аммония легко разлагается при нагревании:

(NH4)2CO3 → 2NH3 + CO2 + H2O – 178,2 кДж

Хлорид аммония реагирует с гидрокарбонатом натрия:

NH4Cl + NaHCO3 → NaCl + NH3 + H2O + CO2

Таким образом, в результате кальцинации в твердой фазе остаются Na2CО3 и NaCl, а в газовую фазу переходят NH3, СО2, H2О.

Дистилляция аммиака и диоксида углерода

В отделении дистилляции производится регенерация аммиака и углекислого газа из аммиачных солей NH4Cl, (NH4)2СО3, NH4HCO3, (NH4)2SО4,

содержащихся в фильтровой жидкости (получаются при фильтрации NаHCO3) и в «слабых жидкостях»

(образуются при промывке газов и аппаратов и т.д.). NH4HCO3 → NH3 + CO2 + H2O – 239 кДЖ/кг

При нагревании раствора до 70-80 ºС разлагается также углекислый аммоний:

(NH4)2CO3 → 2NH3 + CO2 + H2O – 972 кДж/кг

2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH3 + 2H2O