Tài liệu Công nghệ sản xuất Xô đa doc

SẢN XUẤT NATRI CABONAT THEO PHƯƠNG PHÁP SOLVAY 1.. Ðại cương về công nghệ sản xuất Xô Ða: 1.Khái niệm chung : Natri bicacbonat NaHCO3 ; Xô Ða tinh thể Na2CO3.10H2O và Nìa2CO3.H2O Nat

BÀI 5:

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XÔ ÐA

*****

1 Khái niệm chung

2 Các phương pháp sản xuất Xô Đa

II SẢN XUẤT NATRI CABONAT THEO PHƯƠNG PHÁP SOLVAY

1 Cơ sở lý thuyết của quá trình sản xuất

2 Điều chế muỗi amôn hóa

3 Cacbon hoá nước muối amôn hóa

4 Tái sinh amôniac

1 Cô đặc dung dịch thải theo hai giai đoạn

2 Sản xuất kết hợp Xô Đa và Amôm clorua

3 Sản xuất Xô Đa đồng thời với (NH4)2SO4

I Ðại cương về công nghệ sản xuất Xô Ða:

1.Khái niệm chung :

Natri bicacbonat NaHCO3 ; Xô Ða tinh thể (Na2CO3.10H2O và Nìa2CO3.H2O) Natricacbonat rất quan trọng thường dùng trong công nghiệp xà bông giấy xenlulozo, dệt,thủy tinh , luyện kim và nhiều nghành khác

2.Các phương pháp sản xuất Xô Ða:

a)Phương pháp Leslanc:

Nguyên lý :Ðiều chế Na2SO4 muối ăn và axít H2SO4

2NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2HCl

Sau đó nung trong lò quay cùng với than và Canxicacbonat ở 1000oC

Na2SO4 + 2C +CaCO3 = Na2SO4 + CaS + +2CO2

Phương pháp nay còn nhiều thiếu sót

b)Phương pháp Solvay hay phương pháp amôniac :

Nguyên liệu đầu là dung dịch NaCl, chuyển hóa bằng amôniac và khí CO2 để tạo thành sản phẩm trung gian NaHCO3

II.Sản xuất Natri cacbonat theo phương pháp Solvay:

1 Cơ sở lý thuyết của quá trình sản

xuất:

Quá trình điều chế Na2CO3 thực hiện qua 2 giai đoạn :

-Ðiều chế NaHCO3 :

NaCl +NH3 + CO2 + H2O ⇔ NaHCO3 + NH4Cl (1)

-Từ NaHCO3 diều chế NaCO3 :

2NaHCO3 ⇔ Na2CO3 + CO2 + H2O (2)

Phản ứng (1) tạo thành NaHCO3 có hiệu suất cao nhất 30→32% và dưới 84% CO2 được điều chế từ phản ứng nung vôi :

CaCO3 = Cao + CO2 (3)

Cao dùng dể điều chế Ca(OH)2 :CaO + H2O = Ca(OH)2

Ca(OH)2 dùng để tái sinh NH3 từ NH4Cl tạo thành trong phản ứng (1)

2NH4 Cl + Ca(OH)2 = 2NH3 + CaCl2 + 2H2O

Theo lý thuyết thì NH3 không bị tiêu hao ,do vậy trong thực tế nguyên liệu chủ yếu

để điều chế Na2CO3 là NaCl và đá vôi

-Dung dịch NaCl khoảng 350→310g/l cần phải loại bỏ các ion Ca2+ và Mg2+ -khí CO2 được sử dụng trong công nghiệp Xô Ða có hàm lượng khoảng 39 →40%

và nhiệt độ khoảng 30oC

*Giai đoạn 1:

Điều chế NaHCO3 bao gồm ba công đoạn

-Ðiều chế nước muối amôn

-Ðiều chế NaHCO3

-Lọc NaHCO3

*Giai đoạn 2:

-Công đoạn nung

-Công đoạn tái sinh amôniac

2.Ðiều chế muối amôn hóa:

Công đoạn này là cho nước hấp thụ NH3 để tạo thành nước muối amôn hóa

Khí NH3 và CO2 tan trong nước sẽ xảy ra các phản ứng :

2NH3 + CO2 + H2O = (NH4)2CO3 (4)

(NH4)2CO3 + CO2 + H2O = 2NH4HCO3 (5)

và cả phản ứng tạo thành cacbonat :

2NH3 + CO2 = NH2COONH4

Khí chưng có nhiệt độ 67 - 69oCđược đưa vào thiết bị làm lạnh (3) bằng nước.Sau đó đưa vào thiết bị hấp thụ (2) phần lớn NH3 và 1 phần CO2 trong khí chưng được hấp thụ trong thiết bị nay Khí lên tháp chưng (1) để tiếp tục hấp thụ khí NH3 và CO2 , sau đó vào tháp rửa (5) sau khi ra khỏi tháp (5) đã hấp thụ được khoảng 21,5g/l NH3 & 8,2 g/l CO2 được đưa vào tháp (1) Dung dịch nước muối amôn hóa ra qua hệ thống làm lạnh (11) để hạ nhiệt độ xuống

30oC rồi sang công đoạn cacbon hóa

3.Cacbon hóa nước muối amôn hóa :

Trong công đoạn này, nước muối amôn có tác dụng với CO2 tạo thành huyền phù Natri cacbonat - Quá trình này được gọi là cacbon hóa

2NH3 + CO2 + H2O = (NH4)2CO3 (4)

(NH4)2CO3 + CO2 + H2O = 2NH4HCO3 (5)

Khi lượng HCO3 đủ lớn ,bắt đầu xảy ra phản ứng trao đổi ion tạo thành NaHCO3 kết tủa

NH4HCO3+ NaCl ⇔ NaHCO3 + NH4Cl

Hiệu suất tạo thành NaHCO3 phụ thuộc vào nồng độ trong khí và vào nhiệt độ NaHCO3 được băng chuyền đưa vào phiễu (1) rồi vào lò nung Xô Ða (2) dài khoảng 25m.Thời gian nung khoảng 3 giờ ,lò đốt bằng mazut hoặc than Không khí dùng để đốt nhiên liệu được thổi qua thiết bị trao đổi nhiệt (3) tới 300oC ,rồi vào buồng đốt (4) NaHCO3 bị phân hủy thành Na2CO3 có hàm lượng khoảng 96 → 98% ,sản phẩm ra lò được (5) đưa vào kho ,sau khi đã làm sạch

Sau khi phân hủy cacbonat chủ yếu có CO2 ,hơi nước và một ít NH3 và bụi Xô Ða được đưa qua xyclon (6),khí có nhiệt độ 125oC tập trung vào ống thu khí (7)được làm sạch bằng khí lò Xô Ða ra

Sau đó khí vào phía dưới tháp rửa (9) có hàm lượng CO2 khoảng 90% và nhiệt độ là

30oC được đưa vào công đoạn cacbon hóa

4.Tái sinh amôniac :

Thu hồi NH3 từ dung dịch lọc chứa NH3 dưới dạng NH4Cl , (NH4)2CO3 , NH4HCO3 (NH4)2CO3 → NH3 + CO2 + H2O

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

NH3 tạo thành được tách khỏi dung dịch bằng cách chưng cất

III Vận dụng dung dịch thải của trình sản xuất dung dịch Xô Ða:

1.Cô đặc dung dịch thải theo 2 giai đoạn :

- Thu hồi NaCl để dùng trong công nghiệp thực phẩm và CaCl2 để sản xuất Bari clorua

-

2 Sản xuất kết hợp Xô Ða và amôn clorua:

Tại công đoạn đoạn chọn lọc dung dịch hấp thụ NH3 và CO2 rồi cho kết tinh , ta tách được NH4Cl dùng NH4Cl trong công nghiệp mạ ,pin ,dệt phân bón

3.Sản xuất Xô Ða đồng thời với

(NH 4 ) 2 SO 4

Theo phương pháp này thì thay NaCl của phương pháp Solvay bằng Na2SO4 theo phương trình phản ứng

Na2SO4 + 2NH3 + 2CO2 + 2H2O = 2NaHCO3 + (NH4)2SO4

(NH4)2SO4 dùng làm phân bón phương pháp này không quá quá trình tái sinh