Công nghệ sản xuất các chất vô cơ (ThS. Nguyễn Văn Hòa) - Chương 5

Chia sẻ: Nguyen Uyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

172
lượt xem 36
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 5. Sản xuất soda bằng pp amoniac - 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.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Công nghệ sản xuất các chất vô cơ (ThS. Nguyễn Văn Hòa) - Chương 5

CHƯƠNG 5 – SẢN XUẤT SODA VÀ CACBONAT Baøi - SAÛN XUAÁT SODA BAÈNG PP AMONIAC 1. Mở đầu 2. Nguyên liệu 3. Cơ sở quá trình sản xuất 4. Qui trình công nghệ 1 12/7/2010 604005 - Chuong 5
SAÛN XUAÁT XOÂÑA Môû ñaàu - Tính chất vaø ÖÙng duïng - Lòch söû saûn xuaát: Naêm 1791, Baùc só ngöôøi Phaùp Nicolas Leblanc xaây döïng nhaø maùy saûn xuaát xoda ôû Paris: 2NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2HCl Na2SO4 + CaCO3 + 4C = CaS + Na2CO3 + 4CO 2 12/7/2010 604005 - Chuong 5
Naêm 1861, Ernest Solvay, kyõ sö ngöôøi Bæ ñaõ phaùt minh ra phöông phaùp amoniac ñeå cheá taïo xoda. Naêm 1865, coâng suaát xöôûng cheá taïo xoda theo phöông phaùp Solvay ñaït 10 taán/ngaøy. Ñeán naêm 1900, saûn xuaát xoda theo phöông phaùp Solvay chieám 90% toång saûn löôïng xoda. 3 12/7/2010 604005 - Chuong 5
Baøi 2: SAÛN XUAÁT XOÂÑA BAÈNG PP AMONIAC •1. Nguyeân lieäu: Ñaù voâi; Dung dòch muoái aên gaàn baõo hoøa; Amoniaêc 2. Cô sôû quaù trình saûn xuaát: NaCl + NH3 + CO2 + H2O NaHCO3 + NH4Cl (1) Phản ứng (1) bao gồm nhiều phản ứng nối tiếp nhau như sau - Pö monocacbonat hoùa: 2NH3 + CO2 (NH4)2CO3 (2) - Pö bicacbonat hoùa: (NH4)2CO3 + CO2 + H2O 2NH4HCO3 (3) - Pö phaân hủy trao ñoåi: NH4HCO3 + NaCl NaHCO3↓ + NH4Cl (4) 4 12/7/2010 604005 - Chuong 5
Caùc böôùc cô baûn cuûa quaù trình 2.1 Saûn xuaát CO2 töø ñaù voâi vaø taùi sinh NH3 CaCO3 CaO + CO2 - 177,9 Kj t0 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 vôi. Các chế độ hợp lý là nhiệt độ vùng nung 1100 – 12000C, kích thước đá vôi 40 – 120mm và than 40 – 80mm. Hàm lượng CO2 trong khí lò không cao quá 40%. 5 12/7/2010 604005 - Chuong 5
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+ 6 12/7/2010 604005 - Chuong 5
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: NH3 + H2O NH3.nH2O +Q 7 12/7/2010 604005 - Chuong 5
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 ... 8 12/7/2010 604005 - Chuong 5
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. Sản phẩm NaHCO3 được nung nóng đến 160 – 2300C để bay hơi nước và phân hủy nhiệt, cuối cùng sẽ thu được Na2CO3. 9 12/7/2010 604005 - Chuong 5
3. Quy trình coâng ngheä Neáu saûn phaåm laø Na2CO3 vaø NH4Cl thì coù QT CN: CO2 CO2 Cacbonat loïc Dd NaCl NaHCO3 Phaân huûy Amoân hoùa hoùa NH3 NH4Cl Na2CO3 10 12/7/2010 604005 - Chuong 5
Neáu saûn phaåm laø Na2CO3 vaø CaCl2 thì coù QT CN: 11 12/7/2010 604005 - Chuong 5
12 12/7/2010 604005 - Chuong 5