SẢN XUẤT SODA VÀ CACBONAT doc

Các bước cơ bản của quá trình2.1 Sản xuất CO2 từ đá vôi và tái sinh NH3 Yếu tố quyết định cân bằng và tốc độ phân ly là nhiệt độ và áp suất.. Muốn tăng nhanh quá trình phân ly cần phải t

CHƯƠNG 5 – SẢN XUẤT SODA VÀ

CACBONAT

Bài - SẢN XUẤT SODA BẰNG PP AMONIAC

1 Mở đầu

2 Nguyên liệu

3 Cơ sở quá trình sản xuất

4 Qui trình cơng nghệ

SẢN XUẤT XÔĐA

Mở đầu

- Tính chất và Ứng dụng

- Lịch sử sản xuất:

Năm 1791, Bác sĩ người Pháp Nicolas Leblanc

xây dựng nhà máy sản xuất xoda ở Paris:

2NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2HCl

Na2SO4 + CaCO3 + 4C = CaS + Na2CO3 + 4CO

Năm 1861, Ernest Solvay, kỹ sư người

Bỉ đã phát minh ra phương pháp amoniac

để chế tạo xoda.

Năm 1865, công suất xưởng chế tạo

xoda theo phương pháp Solvay đạt 10

tấn/ngày.

Đến năm 1900, sản xuất xoda theo phương pháp Solvay chiếm 90% tổng sản lượng xoda.

Bài 2: SẢN XUẤT XÔĐA BẰNG PP AMONIAC

•1 Nguyên liệu:

Đá vôi; Dung dịch muối ăn gần bão hòa; Amoniăc

2 Cơ sở quá trình sản xuất:

NaCl + NH3 + CO2 + H2O Ỉ NaHCO3 + NH4Cl (1) Phản ứng (1) bao gồm nhiều phản ứng nối tiếp nhau như sau

- Pư monocacbonat hóa: 2NH3 + CO2Ỉ (NH4)2CO3 (2)

- Pư bicacbonat hóa: (NH4)2CO3 + CO2 + H2OỈ 2NH4HCO3 (3)

- Pư phân hủy trao đổi: NH4HCO3 + NaCl ỈNaHCO3↓ + NH4Cl (4)

U

U

U

U

Các bước cơ bản của quá trình

2.1 Sản xuất CO2 từ đá vôi và tái sinh NH3

Yếu tố quyết định cân bằng và tốc độ phân ly là nhiệt

độ và áp suất

Muốn tăng nhanh quá trình phân ly cần phải tăng nhiệt độ, giảm kích thước các cục đá vơi

Các chế độ hợp lý là nhiệt độ vùng nung 1100 –

12000C, kích thước đá vơi 40 – 120mm và than 40 – 80mm Hàm lượng CO2 trong khí lị khơng cao quá 40%

0

t

ZZZ X YZZ Z

Sữa vôi nhận được bằng cách tôi vôi với nước:

CaO + H2O → Ca(OH)2 Hàm lượng Ca(OH)2 ở dạng nhũ tương: 270 – 308 g/L

Sữa vôi được dùng để tái sinh lại amoniac từ nước cái

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

2.2 Giai đoạn chuẩn bị nước muối

Hòa tan muối rắn đến nồng độ gần bão hòa hoặc nước muối tự nhiên được bão hòa nhờ hòa tan thêm muối đến nồng độ 300 – 310 g/L Trước khi đem dùng để sản xuất xoda, nước muối phải được làm sạch các ion

Ca2+ và Mg2+

Mg2+ + Ca(OH)2 → Ca2+ + Mg(OH)2↓

Ca2+ + Na2CO3 → 2Na+ + CaCO3↓

Các kết tủa được lọc trong các bể lắng

2.3 Giai đoạn amon hóa

Amoniac tái sinh từ thiết bị chưng cất, các khí thải của các thiết bị khác nhau trong xưởng (các tháp hấp thụ, cacbonat hóa và lọc có chứa amoniac) Để bù vào lượng amoniac bị tổn thất người đưa nước amoniac vào tháp hấp thu (cứ sản xuất 1 tấn xoda cần 2,5kg NH3 bổ sung).

Thực chất giai đoạn này là tạo dung dịch amoniac hydrat:

2.4 Giai đoạn cacbonat hóa

Đây là giai đoạn trung tâm của quá trình, quá trình này được thực hiện trong thiết bị hấp thu Xảy ra các phản ứng 2, 3, 4

hiệu suất NaHCO3 (tính theo NaCl) khoảng 65 – 75% Giá trị hiệu suất này phụ thuộc vào nhiệt độ, hàm lượng NaCl trong nước muối, mức độ bão hòa NH3, CO2 và những yếu tố khác

Muốn tăng mức độ chuyển hóa (tính theo NaCl) cần tăng hàm lượng NaCl và NH3 trong dung dịch nước muối đã amon hóa, tăng nồng độ CO2 trong khí vào giai đoạn cacbonat hóa, giảm nhiệt độ cuối quá trình cacbonat hóa

Chế độ nhiệt độ trong tháp cacbonat hóa rất quan trọng

Ở phần giữa của tháp có sự hình thành các tinh thể NaHCO3 nên cần duy trì nhiệt độ khoảng 40 – 500C (nhiệt độ này có được nhờ nhiệt tạo thành của phản ứng) nhằm tạo điều kiện thu được những tinh thể có kích thước lớn, dễ lọc

Ở phần dưới của tháp, ở đó xảy ra giai đoạn cuối của quá trình kết tinh nên phải giảm nhiệt độ để giảm độ tan của NaHCO3 do đó sẽ làm tăng hiệu suất tạo NaHCO3

2300C để bay hơi nước và phân hủy nhiệt, cuối cùng sẽ thu được Na CO

Nếu sản phẩm là Na2CO3 và NH4Cl thì có QT CN:

Amôn hóa Cacbonat

hóa lọc

Phân hủy

Na2CO3

NH4Cl

NH3

Dd NaCl

3 Quy trình công nghệ

Nếu sản phẩm là Na2CO3 và CaCl2 thì có QT CN: