Tiểu luận sản xuất sôđa

Trang 4 Chương 1:Tổng Quan Về Soda1.1.Khái niệm Natri cacbonat, hay còn gọi là sôđa, là một sản phẩm khoáng chất tồn tại tựnhiên ở quặng trona, nacolit và trong nước khoáng giàu natri ca

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC o0o Môn Học: Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản TIỂU LUẬN: Tiểu luận tìmSƠ hiểu SẢN XUẤT ĐA GVHD: Thạc sĩ Trần Văn Hịa Nhóm tiểu luận: Trần Thị Mai Hiên 2004110056 Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trần Văn Trường 2004110201 Nguyễn Công Trứ 2004110204 Nguyễn Văn Tuấn 2004110211 LỚP: 02DHHH1 Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2014 Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: Thạc sĩ Trần Văn Hòa Mục Lục: Chương 1:Tổng Quan Về Soda 1.1.Khái niệm 1.2.Lịch sử hình thành phát triển 1.3.Các nguồn soda tự nhiên 1.4.Tính chất sô đa .7 1.4.1.Tính Chất Vật Lý 1.4.2 Tính chất hóa học: Chương 2: Sản xuất sôđa .9 2.1.Sản xuất theo phương pháp hóa học 2.2.Khai thác sô đa thiên nhiên 2.3.Phương pháp Leslanc 10 2.4.Phương pháp Solvay hay phương pháp ammoniac : 10 Tiểu luận tìm hiểu 2.4.1.Cơ sở lý thuyết trình sản xuất: 10 2.4.2.Ðiều chế muối amôn hóa: 10 2.4.3.Cacbon hóa nước muối amơn hóa : 11 2.4.4.Tái sinh amôniac : 12 2.5 Phương pháp Solvay cải tiến 14 2.6.Phương pháp cacbonat hóa xút 16 2.7.Phương pháp LeBlanc: .16 Chương 3: Ứng dụng 18 3.1.Ứng dụng thủy tinh 18 3.2 Ứng dụng chất tẩy rửa 19 3.3 Ứng dụng hóa chất 20 3.4 Các ứng dụng khác .21 Sản Xuất Soda Trang Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: Thạc sĩ Trần Văn Hịa LỜI MỞ ĐẦU Sơ đa mặt hàng hóa chất mà lượng tiêu thụ có xu hướng tăng tỷ lệ thuận với tỷ lệ tăng dân số tốc độ tăng trưởng sản phẩm quốc dân nước Nhu cầu sô đa ngày tăng cơng nghiệp ngày phát triển sản lượng sơ đa tăng liên tục vịng 100 năm Trên giới có nước có cơng suất sản xuất sô đa triệu tấn/ năm là: Mỹ, Trung Quốc, Nga, Ấn Độ, Đức, Pháp, Italia, Ba Lan Anh Phần lớn nước sản xuất sơ đa hàng đầu giới có dân số lớn nhu cầu cao sản phẩm tiêu dùng sản xuất từ nguyên liệu sô đa Nhìn chung, so với nước cơng nghiệp phát triển, nước phát triển có xu hướng có tốc độ gia tăng nhu cầu sơ đa cao nghành sản xuất sô đa nước thường đạt tốc độ tăng trưởng cao Tiểu luận tìm hiểu thay đổi mạnh Đầu thập niên 1990 Trung Quốc cịn phải nhập nhiều sơ đa để cung cấp Trong mười năm qua, vai trò Trung Quốc thị trường sô đa giới cho ngành sản xuất thủy tinh, hoá chất chất tẩy rửa Nhưng từ đến cuối thập niên 1990, ngành sản xuất sô đa Trung Quốc phát triển nhanh đến mức có lúc trở thành nguồn cung ứng sô đa lớn cho ngành sản xuất nội địa, vượt qua nguồn nhập từ Mỹ Năm 2002, sản lượng sô đa Trung Quốc đạt 8,2 triệu Dự kiến năm 2003 sản lượng sô đa nước tăng 5,7%, đạt 8,7 triệu Có nhiều khả Trung Quốc sớm vượt Mỹ để trở thành nước sản xuất sô đa lớn giới Chính nhu cầu cao nên sô đa nước giới tập trung phát triển khơng ngừng nói chung Việt Nam nói riêng Chính nhóm chúng em tìm hiểu cách điều chế sô đa Một cách nhìn tổng qt sơ đa để người hiểu cách đơn giản Sản Xuất Soda Trang Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vơ Cơ Cơ Bản GVHD: Thạc sĩ Trần Văn Hịa Chương 1:Tổng Quan Về Soda 1.1.Khái niệm Natri cacbonat, hay cịn gọi sơđa, sản phẩm khống chất tồn tự nhiên quặng trona, nacolit nước khống giàu natri cacbonat nước biển Sơđa sử dụng cho nhiều ứng dụng ngành công nghiệp hóa chất Ngồi sản xuất từ loại quặng tự nhiên, sơđa cịn sản xuất tổng hợp từ ngun liệu đá vơi, muối amoniac.Quặng sơđa tìm thấy với số lượng lớn Botswana, Trung Quốc (TQ), Ai Cập, Ấn Độ, Kenia, Mêxicô, Pêru, Nam Phi, Thổ Nhĩ Kỳ Mỹ Hơn 60 loại quặng sôđa phát toàn giới, loại quặng chiếm 1/3 sản lượng tồn cầu (35 triệu tấn/năm) Cịn 2/3 sản lượng sản xuất phương pháp tổng hợp.Sơđa có dạng nặng dạng nhẹ Sơđa nặng, với khối lượng riêng kg/dm3, sử dụng cho sản xuất thủy tinh Cịn sơđa nhẹ, với khối lượng riêng 0,5kg/dm3, sử dụng để sản xuất loại hóa chất, xà phịng, chất Tiểu luận tìm hiểu tẩy rửa Sôđa sử dụng ứng dụng: loại bỏ lưu huỳnh từ khí thải ống khói, xử lý nước, tinh chế dầu, sản xuất chất nổ cao su tổng hợp Trong sản xuất cơng nghiệp nay, soda có vị trí quan trọng Nó len lỏi vào hầu hết trình cơng nghiệp từ ngành cơng nghiệp hố chất đến cơng nghiệp nặng, cơng nghiệp nhẹ…đều cần có mặt soda Nhu cầu soda đứng thứ 11 tính sản lượng so với hợp chất vô cơ, hữu cơ, kể hóa dầu Bởi tầm quan trọng mình, soda đề cập sản xuất từ năm 1775 Năm 1775, Viện Hàn lâm khoa học Pháp nêu giải thưởng cho phát minh tìm kiếm phương pháp sản xuất soda công nghiệp Natri bicacbonat NaHCO3 ; Xô Ða tinh thể (Na2CO3.10H2O Na2CO3.H2O) Natricacbonat quan trọng thường dùng công nghiệp xà giấy xenlulozo, dệt,thủy tinh , luyện kim nhiều nghành khác.  Sản Xuất Soda Trang Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: Thạc sĩ Trần Văn Hịa Tiểu luận tìm hiểu Sodium carbonate (Cacbonat natri) 1.2.Lịch sử hình thành phát triển Trong sản xuất cơng nghiệp nay, soda có vị trí quan trọng Nó len lỏi vào hầu hết q trình cơng nghiệp từ ngành cơng nghiệp hố chất đến cơng nghiệp nặng, cơng nghiệp nhẹ…đều cần có mặt soda Nhu cầu soda đứng thứ 11 tính sản lượng so với hợp chất vô cơ, hữu cơ, kể hoá dầu Bởi tầm quan trọng mình, soda đề cập sản xuất từ năm 1775 Năm 1775, Viện Hàn lâm khoa học Pháp nêu giải thưởng cho phát minh tìm kiếm phương pháp sản xuất soda công nghiệp Năm 1773 Va-lơ đề phương pháp sản xuất xút cách cho acid chì vào dung dịch muối ăn đặc, theo phản ứng: Sản Xuất Soda Trang Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: Thạc sĩ Trần Văn Hòa 2NaCl + H2O + xPbO = 2NaO[(x-1)PbO].PbCl2 Phương pháp khơng ứng dụng cơng nghiệp nồng độ xút tạo thành dung dịch nhỏ, mức độ chuyển hố phản ứng chậm, acid chì lại độc, hại cho sức khoẻ Vì phương pháp mang tính chất lịch sử khơng có tác dụng thực tế sản xuất Sau đó, Lê-bơ-lan đưa phương pháp chế tạo soda từ muối ăn, acid sulphuric đá vôi Năm 1791 Lê-bơ-lan xây dựng nhà máy sản xuất soda theo phương pháp gần Paris.Từ phương pháp Lê-bơ lan ngày hồn chỉnh chiếm độc quyền cơng nghiệp chế tạo hợp chất kiềm Phương pháp Lê-bơ-lan giải nhu cầu công nghiệp kỷ XVIII tồn nhiều nhược Tiểu luận tìm hiểu điểm: sản phẩm chưa tinh khiết, trình sản xuất phức tạp, nặng nhọc… Năm 1861, Solvay, kỹ sư người Bỉ phát minh phương pháp amoniac để chế tạo soda Năm 1865, công suất xưởng chế tạo soda theo phương pháp Solvay đạt 10 tấn/ngày Phương pháp Solvay lúc đầu bị cạnh tranh mạnh phương pháp Lê-bơlan Sau đó, tính ưu việt tinh khiết sản phẩm, giá thành thấp, điều kiện làm việc nhẹ nhàng so với phương pháp Lê-bơ-lan, không phương pháp Solvay chiếm ưu phát triển mạnh Cho đến năm 1900, sản xuất soda theo phương pháp chiếm tới 90% tổng sản lượng soda, sau chiến tranh giới lần I phương pháp Lêbơ- lan thực tế khơng cịn tồn cơng nghiệp Hiện công nghiệp tồn chủ yếu phương pháp amoniac, phương pháp Lê-bơ-lan tồn vài khâu trình cải tiến phương pháp soda từ nguyên liệu natrisunphat Sản Xuất Soda Trang Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: Thạc sĩ Trần Văn Hòa 1.3.Các nguồn soda tự nhiên Soda hay hợp chất kiềm nói chung hình thành tự nhiên cách hồn tồn khách quan Có thể nói thiên nhiên có hai dạng hợp chất kiềm khai thác cách dễ dàng: - Từ dạng rêu biển số vùng đại dương miền Tây Nam Tây Ban Nha có tới 25– 30% Na2CO3 tro - Từ hồ mỏ miền thung lũng có mưa nhiều, khơng khíkhơ gần núi đá vôi Các hợp chất kiềm nằm dạng muối ngậm nước: Na2CO3.nH2O, Na2CO3.NaHCO3.2H2O Tiểu luận tìm hiểu Nói chung dạng hợp chất kiềm dạng không tinh khiết, chứa nhiều hợp chất tan muối clorua, Sunphat chất khơng tan Một số nơi giới có hồ mỏ lớn natricacbonat: Magafdi Châu Phi, Bora, Tơ-ron châu Mỹ, vùng Cát Biên, Segadin Châu Âu, Lu-na Ấn Độ Hiện nguồn cacbonat thiên nhiên sử dụng, khai thác chế biến để dùng vào ngành cơng nghiệp hố chất luyện kim Năm 1926 Mỹ xây dựng nhà máy chế biến natricacbonat thiên nhiên theo phương pháp bốc tự nhiên nhân tạo dung dịch nước hồ chứa natricacbonat tới nồng độ 12-14% đem kết tinh Những nơi có natricacbonat nằm sâu đất người ta khai thác cách cho nước Sản Xuất Soda Trang Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: Thạc sĩ Trần Văn Hịa nóng xuống giếng khoan hoà tan tới nồng độ Na2CO3 đạt 32 độ Bo-mê đưa lên mặt đất đem kết tinh Muốn sản phẩm tinh khiết phải hoà tan kết tinh phân đoạn Nhờ soda khai thác tự nhiên có độ tinh khiết cao so với phương pháp tổng hợp 1.4.Tính chất sơ đa 1.4.1.Tính Chất Vật Lý Natri Cacbonat (Na2CO3) khan chất bột màu trắng, hút ẩm nóng chảy 850oC Na2CO3 tan nhiều nước, trình tan phát nhiều nhiệt tạo thành hidrat Từ dung dịch nhiệt độ 32,5 oC, Na2CO3 kết tinh dạng decacdirat Na2CO3.10H2O Đây tinh thể suốt, không màu, dễ tan nước   Tiểu luận tìm hiểu Dạng kết tinh Na2CO3 Khi tan nước, Na2CO3 bị thủy phân làm cho dung dịch có phản ứng kiềm (làm xanh giấy quỳ tím): Na2CO3 +H2O = NaHCO3 +NaOH -Sơđa có dạng nặng dạng nhẹ Sôđa nặng, với khối lượng riêng kg/dm 3, sử dụng cho sản xuất thủy tinh Cịn sơđa nhẹ, với khối lượng riêng 0,5kg/dm3, sử dụng để sản xuất loại hóa chất, xà phịng, chất tẩy rửa -Cơng thức hóa học là Na2CO3, là muối bền tự nhiên thường có nước khoáng, nước biển và muối mỏ lòng đất Sản Xuất Soda Trang Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vơ Cơ Cơ Bản GVHD: Thạc sĩ Trần Văn Hịa -Là thể màu trắng, dễ hoà tan nước, để khơng khí dễ chảy nước -Phân tử lượng: 106 g/mol -Có nhiệt độ nóng chảy ở 851oC (1124 K) và có nhiệt độ sôi ở 1600oC (2451K) -Độ hòa tan nước là 22 g/ 100ml( 20oC) 1.4.2 Tính chất hóa học: Vì Na2CO3 là muối của acid yếu nên có các tính chất hóa học sau: Tác dụng với dd axit: Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 + H2O - Na2CO3 tác dụng với nhiều axit giải phóng khí CO2 Phương trình ion rút gọn phản ứng: H CO 2−¿+2 +¿=H O+ CO2↑ ¿ ¿ Tác dụng với dd kiềm: TiểuNa luận tìm hiểu CO + Ba(OH) = BaCO ↓ + 2NaOH 3 Dựa theo thuyết Bronsted học, ta thấy ion cabonnat nhận proton, ion cacbonat có tính chất bazơ Muối Na2CO3 có tính bazơ Na2CO3 tác dụng với số dung dịch bazơ muối (lưu ý điều kiện xảy phản ứng trao đổi ion) Tác dụng với dd muối:  Na2CO3 + BaCl2 = BaCO3↓ + 2NaCl Tác dụng với dd muối axit:  Na2CO3 + Ba(HSO4)2 = Na2SO4 + BaSO4↓ + H2O + CO2↑  Na2CO3 + 2NaHSO4 = 2Na2SO4 + CO2 + H2O Bị phân li nước:  Na2CO3 + 2H2O = 2NaOH + H2O + CO2↑ Na2CO3 dạng dung dịch làm quỳ tím hóa xanh (do bị phân li tạo NaOH) Sản Xuất Soda Trang Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: Thạc sĩ Trần Văn Hịa Chương 2: Sản xuất sơđa 2.1.Sản xuất theo phương pháp hóa học Khi sản xuất sơđa theo phương pháp hóa học, người ta cacbonat hóa dung dịch xút (sản xuất phương pháp điện phân) theo phản ứng hóa học sau: NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O Sôđa tạo thành dung dịch xút, đạt nồng độ bão hòa tách khỏi dung dịch dạng muối ngậm nước, gọi sôđa nặng  Na2CO3.xH2O Nếu lọc kết tinh đem khử nước thu sôđa khan Na2CO3 loại thương phẩm Phương pháp thích hợp với nước có điện rẻ, thiếu clo thừa xút Hiện nay, sơđa sản xuất theo phương pháp hóa học chiếm 10% tổng sản lượng sôđa tổng hợp giới 2.2.Khai thác sô đa thiên nhiên Tiểu luận tìm hiểu Sơ đa thiên nhiên nằm dạng dung dịch nước có chứa muối khống, có khống Na2CO3 hịa tan Trong nguồn nước khống chứa sơ đa hồ Sirlis thuộc bang California, Mỹ có chứa - 6% Na2CO3 là nguồn khai thác sô đa thiên nhiên lớn giới Công ty American Postash and - Chemical Corp khai thác Với công suất 160.000 sơ đa/ năm phải xử lý triệu m3 nước khoáng, tiêu tốn nhiều nhiệt để bay nước, giá thành sản phẩm cao khó cạnh tranh thị trường Vì vậy, sản xuất sô đa từ nguồn muối tự nhiên chiếm 3% tổng lượng sản xuất hàng năm Sơđa tồn tự nhiên nhiều dạng khác nhau: tro số loại cây, số hồ nước khoáng, số mỏ khoáng đất.Các loại chứa sôđa hàm lượng thấp ý nghĩa khai thác cơng nghiệp Người ta tách sôđa từ tro chúng sau đốt cháy Các loại hồ nước chứa sôđa giới khơng nhiều tập trung vùng mưa khơng khí khơ Trước đây, Mỹ người ta sản xuất sôđa theo phương pháp khai thác đào lấy quặng, sau chở đến nhà máy xử lý để tiến hành chiết, thu sản phẩm sôđa Ngày nay, Sản Xuất Soda Trang Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: Thạc sĩ Trần Văn Hịa người ta áp dụng cơng nghệ hịa tan để sản xuất sơđa từ quặng Trước tiên, nước nóng bơm vào mỏ quặng, sau người ta bơm dung dịch lên tiến hành tách co Bùn chứa Na2CO3 thu bơm đến nhà máy xử lý để tách nước lấy sản phẩm sôđa khan Một phần sơđa khan chuyển hóa ngược lại thành NaHCO nhờ phản ứng với CO2 tách trước từ dung dịch ban đầu Phương pháp sản xuất cho phép giảm nhiều giá thành sản xuất, chi phí nhân cơng 1/3 so với phương pháp đào lấy quặng trực tiếp từ mặt đất Mặc dù sản xuất sơđa từ khống thiên nhiên trona, nahcolit  có nhiều ưu điểm giá thành hạ hơn, quốc gia khơng có nguồn tài nguyên mà lại có nguồn đá vơi, than đá muối ăn dồi phương pháp Solvay để sản xuất sơđa cơng nghệ thích hợp 2.3.Phương pháp Leslanc Nguyên lý :Ðiều chế Na2SO4 muối ăn và axít H2SO4  :   Tiểu luận tìm hiểu 2NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2HCl Sau nung lò quay với than và Canxi cacbonat ở1000oC  Na2SO4 + 2C +CaCO3 = Na2SO4 + CaS + +2CO2 2.4.Phương pháp Solvay hay phương pháp ammoniac : Nguyên liệu đầu dung dịch NaCl, chuyển hóa amơniac khí CO2 để tạo thành sản phẩm trung gian NaHCO3 2.4.1.Cơ sở lý thuyết trình sản xuất: Quá trình điều chế Na2CO3 thực qua giai đoạn :  -Ðiều chế NaHCO3 :  NaCl +NH3 + CO2 + H2O => NaHCO3 + NH4Cl (1)  -Từ NaHCO3 diều chế NaCO3 :  Sản Xuất Soda Trang Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vơ Cơ Cơ Bản GVHD: Thạc sĩ Trần Văn Hịa 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O (2) Phản ứng (1) tạo thành NaHCO3 có hiệu suất cao 30-32% 84%.  CO2 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 phản ứng (1)  2NH4 Cl + Ca(OH)2 = 2NH3 + CaCl2 + 2H2O  Theo lý thuyết NH3 không bị tiêu hao ,do thực tế nguyên liệu chủ yếu để điều chế Na2CO3 NaCl đá vơi   Tiểu luận tìm hiểu Dung dịch NaCl khoảng 350-.310g/l cần phải loại bỏ ion Ca2+ Mg2+.  khí CO2 sử dụng cơng nghiệp Xơ Ða có hàm lượng khoảng 39 ->40% 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   2.4.2.Ðiều chế muối amơn hóa: Cơng đoạn cho nước hấp thụ NH3 để tạo thành nước muối amơn hóa  Khí NH3 CO2 tan nước xảy phản ứng :  2NH3 + CO2 + H2O = (NH4)2CO3 (4)  Sản Xuất Soda Trang 10 Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: Thạc sĩ Trần Văn Hòa (NH4)2CO3 + CO2 + H2O = 2NH4HCO3 (5)  phản ứng tạo thành cacbonat :  2NH3 + CO2 = NH2COONH4  Khí chưng có nhiệt độ 67 - 69oCđược đưa vào thiết bị làm lạnh (3) nước.Sau đưa vào thiết bị hấp thụ (2) phần lớn NH3 phần CO2 khí chưng hấp thụ thiết bị Khí lên tháp chưng (1) để tiếp tục hấp thụ khí NH3 CO2 , sau vào tháp rửa (5) sau khỏi tháp (5) hấp thụ khoảng 21,5g/l NH3 & 8,2 g/l CO2 đưa vào tháp (1) Dung dịch nước muối amơn hóa qua hệ thống làm lạnh (11) để hạ nhiệt độ xuống 30oC sang công đoạn cacbon hóa 2.4.3.Cacbon hóa nước muối amơn hóa : Trong cơng đoạn này, nước muối amơn có tác dụng với CO2 tạo thành huyền phù Natri cacbonat - Q trình gọi cacbon hóa   2NH3 + CO2 + H2O = (NH4)2CO3 (4)  Tiểu luận tìm hiểu (NH4)2CO3 + CO2 + H2O = 2NH4HCO3 (5) Khi lượng HCO3 đủ lớn ,bắt đầu xảy phản ứng trao đổi ion tạo thành NaHCO3 kết tủa.  NH4HCO3+ NaCl NaHCO3 + NH4Cl  Hiệu suất tạo thành NaHCO3 phụ thuộc vào nồng độ khí vào nhiệt độ NaHCO3 băng chuyền đưa vào phiễu (1) vào lị nung Xơ Ða (2) dài khoảng 25m Thời gian nung khoảng ,lò đốt mazut than Khơng khí dùng để đốt nhiên liệu 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 lò (5) đưa vào kho ,sau làm sạch.  Sau phân hủy cacbonat chủ yếu có CO2 ,hơi nước NH3 bụi Xơ Ða đưa qua xyclon (6),khí có nhiệt độ 125oC tập trung vào ống thu khí (7)được làm khí lị Xô Ða   Sản Xuất Soda Trang 11 Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: Thạc sĩ Trần Văn Hịa Sau khí vào phía tháp rửa (9) có hàm lượng CO2 khoảng 90% nhiệt độ 30oC đưa vào công đoạn cacbon hóa.  2.4.4.Tái sinh amơniac : Thu hồi NH3 từ dung dịch lọc chứa NH3 dạng NH4Cl , (NH4)2CO3 , NH4HCO3  (NH4)2CO3 -> NH3 + CO2 + H2O  2NH4Cl + Ca(OH)2 = 2NH3 + CaCl2 + 2H2O  NH3 tạo thành tách khỏi dung dịch cách chưng cất Phương pháp Solvay có ưu điểm sau:  Nguyên liệu sản xuất chủ yếu muối ăn, đá vơi, ngun liệu rẻ tiền, sẵn có Quy trình sử dụng loại ngun liệu muối chất lượng khác CO2 thu hồi đốt nhiên liệu nung đá vơi Tiểu luận tìm hiểu  Các phản ứng thực nhiệt độ khơng cao (dưới 1000C) áp suất gần áp suất khí  Quá trình sản xuất thực liên tục dịng ngun liệu khí lỏng chủ yếu, dễ giới hóa tự động hóa sản xuất  Quá trình sản xuất phân đoạn cho phép thu hồi tối đa khí nguyên liệu NH3, CO2 theo khí phóng khơng, đảm bảo tổn thất NH 3 nhỏ, môi trường sản xuất sạch, điều kiện lao động tốt  Công đoạn làm nước muối amơn hóa nước muối cho phép loại triệt để tạp chất tan làm bẩn sản phẩm sôđa, chất lượng sơđa phương pháp Solvay cao thỏa mãn yêu cầu sử dụng sôđa cho ngành công nghệ truyền thống công nghệ cao  Với phương pháp Solvay, kết hợp tốt việc sử dụng ngun liệu NaCl, CO2, NH3 thì tạo cạnh tranh giá thành sản phẩm sôđa khu vực giới Sản Xuất Soda Trang 12 Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: Thạc sĩ Trần Văn Hòa Nhưng phương pháp Solvay có số nhược điểm sau:  Hiệu suất sử dụng nguyên liệu ban đầu thấp  Thải lượng phế thải lớn cần xử lý  Chi phí lượng cao  Đầu tư cho xây dựng lớn Ở quy trình Solvay, nguyên liệu NaCl không tận dụng triệt để hiệu suất chuyển hóa tối đa đạt 73%, lại 27% NaCl theo dung dịch nước lọc bãi thải Ngoài ra, lượng CaCl2 tạo thành tái sinh NH3 bằng sữa vơi bị thải ngồi theo dung dịch sau tái sinh Vì vậy, sản xuất sơđa theo phương pháp Solvay truyền thống (tuần hồn NH3) cần phải có bãi thải chứa chất khơng phản ứng chất khơng sử dụng Do đó, xây dựng nhà máy sản xuất sôđa cần phải lưu ý đến diện tích chứa chất thải 2.5 Phương pháp Solvay cải tiến Tiểu luận tìm hiểu Để khắc phục nhược điểm bãi thải phương pháp Solvay truyền thống, có số nước Trung Quốc nghiên cứu cải tiến phương pháp Solvay truyền thống thành phương pháp Solvay cải tiến: Thay tuần hồn NH3 bằng tuần hồn NaCl, cịn q trình khác thay đổi khơng giống Q trình sản xuất tạo sản phẩm sôđa phân đạm NH4Cl, bỏ qua công đoạn tái sinh NH3 và nung vôi, phải bổ sung thường xuyên lượng NH 3 cần thiết cho giai đoạn amon hóa Nước lọc sau tách NaHCO 3 được tuần hồn trở lại q trình amon hóa bổ sung NaCl rắn cho đủ nồng độ u cầu Như vậy, q trình sản xuất sơđa theo phương pháp Solvay cải tiến khơng có chất thải lỏng phương pháp Solvay truyền thống Tuy nhiên, phương pháp Solvay cải tiến địi hỏi phải có nguồn NH3 bổ sung nguồn CO2 khơng lấy từ lị vơi Do không dùng sữa vôi cho tái sinh NH 3 nên công đoạn nung vôi bỏ qua Như vậy, sản xuất sôđa theo Solvay cải tiến công nghệ gọn đầu tư cho công đoạn nung vôi tái sinh NH 3 là hai cơng đoạn có chi phí đầu tư lớn làm việc nhiệt độ cao Nhưng nhà máy sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay cải tiến cần Sản Xuất Soda Trang 13 Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: Thạc sĩ Trần Văn Hòa phải kết hợp với nhà máy sản xuất NH 3 trong khu vực để có nguồn CO2 và NH3 phục vụ cho sản xuất sơđa, cần có ngun liệu NaCl bậc cơng nghiệp Với phương pháp tuần hoàn dung dịch NaCl, cần phải bổ sung NaCl rắn có độ yêu cầu theo số sau:  Hàm lượng NaCl ≥ 99,5%  Tạp chất tan Mg2+ ≤ 0,1% Ca2+ ≤ 0,02% SO42- ≤ 0,19%  Tạp chất không tan  0,03% Hiện muối NaCl thu từ đồng muối nói chung khơng đạt chất lượng này, cần phải có biện pháp xử lý tiếp Dự án Tổng Công ty  Muối Việt Nam triển khai vài sở cho phép sản xuất NaCl đạt chất lượng Vì vậy, vấn đề sản xuất muối NaCl rắn đạt chất lượng cho sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay cải tiến Tiểu luận tìm hiểu có sở để triển khai Nếu dùng NaCl chất lượng cao hệ thống sản xuất sơđa không cần công đoạn tinh chế nước muối phương pháp Solvay truyền thống với nguyên liệu muối công nghiệp hay nước muối bão hòa khai thác ngầm từ mỏ muối đất Đầu tư cho xưởng làm nước muối phương pháp Solvay cải tiến nhỏ đầu tư cho phận tinh chế muối thô thành muối tinh Với thành phần tạp chất tan muối tinh chế nêu trên, sau q trình amơn hóa cácbonat hóa sơ để tách NH4Cl tạp chất bị tách theo, đảm bảo nước muối bão hịa cho giai đoạn kết tinh NaHCO3 có độ u cầu Do chất lượng sơđa tổng hợp không thay đổi dùng muối rắn NaCl vào sản xuất sôđa thay cho dung dịch nước muối 2.6.Phương pháp cacbonat hóa xút Phương pháp cacbonat hóa xút phương pháp đơn giản nhất, cần dùng CO2 xúc qua dung dịch xút thu sô đa theo phản ứng:         Sản Xuất Soda CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O Trang 14 Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: Thạc sĩ Trần Văn Hịa Sau làm nguội kết tinh Na 2CO3 .10 H2O lọc tách làm nước thu sô đa (Na2CO3) Tuy nhiên nguyên liệu xút lại đắt sô đa phải qua giai đoạn điện phân, cô đặc dẫn đến tiêu hao nhiều lượng nên giá thành xút cao, nước có giá điện rẻ sử dụng phương pháp Tỷ lệ sô đa từ xút giới chiếm 10% tổng lượng sô đa sản xuất sức cạnh tranh 2.7.Phương pháp LeBlanc: Nung hỗn hợp Natri Sunfat, đá vơi than 1000oC Hịa tan hỗn hợp sản phẩm phản ứng vào nước tách CaS tan khỏi Na 2CO3 Phương pháp điều chế Na2CO3 công nghiệp sử dụng phổ biến phương pháp amoniac kĩ sư người Bỉ tên E Solvay (1838 – 1922) đề năm 1864 Tiểu luận tìm hiểu Các trình diễn tả phản ứng: Các sản phẩm phụ sau phản ứng chế hóa lại để sử dụng lại trình điều chế Natri Cacbonat Sản Xuất Soda Trang 15 Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: Thạc sĩ Trần Văn Hòa Chương 3: Ứng dụng Muối Natri Cacbonat dùng rộng rãi ngành công nghiệp thủy tinh, đồ gốm, xà phòng, phẩm nhuộm, giấy,…, đặc biệt dùng chất đầu điều chế nhiều hợp chất quan trọng natri xút ăn da, borac, thủy tinh tan, cromat đicromat Dung dịch Na2CO3 dùng để tẩy vết dầu mỡ bám chi tiết máy trước sơn, tráng kim loại.Na2CO3 cịn dùng cơng nghiệp sản xuất chất tẩy rửa 3.1.Ứng dụng thủy tinh Sôđa chiếm 13 - 15% số nguyên liệu đưa vào cho sản xuất thủy tinh, sử dụng để nấu thủy tinh, làm giảm nhiệt độ nấu chảy cát silic trình nấu chảy làm tăng tính mềm dẻo Mặc dù sơđa vật liệu có khối lượng lớn thứ hai sản xuất thủy tinh, lại chiếm tới 50 - 60% tổng chi phí Tiểu luận tìm hiểu ngun liệu đầu vào VD:Thủy tinh Soda lime Thủy tinh Soda lime Sản Xuất Soda Trang 16 Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vơ Cơ Cơ Bản GVHD: Thạc sĩ Trần Văn Hịa Ưu điểm: - Sản xuất lị thủy tinh có công nghệ điện trợ nấu Việt Nam - Sản phẩm đạt tiêu chuẩn RoHS, bảo vệ môi trường - Thủy tinh chất lượng cao giúp tăng hiệu suất phát quang đèn  - Có thể sản xuất theo đơn đặt hàng, đáp ứng tiêu chuẩn xuất 3.2 Ứng dụng chất tẩy rửa Sôđa sử dụng làm chất độn chất phụ gia xà phịng chất tẩy rửa; đặc Tiểu luận tìm hiểu biệt nhu cầu sôđa cho chất tẩy rửa chiếm khoảng 10 - 12% toàn giới Hiện mức tiêu thụ sôđa cho thị trường chất tẩy rửa tăng khoảng 100 nghìn tấn/năm giảm sử dụng perborat (vì thay percacbonat) Sản Xuất Soda Trang 17 Công Nghệ Sản Xuất Các Chất Vô Cơ Cơ Bản GVHD: Thạc sĩ Trần Văn Hịa Tiểu luận tìm hiểu Xà phòng có sử dụng phụ gia Soda 3.3 Ứng dụng hóa chất Sơđa sử dụng làm ngun liệu cho nhiều sản phẩm hóa chất gốc natri, chiếm 30% nhu cầu Các sản phẩm hóa chất sử dụng nhiều ứng dụng như: nông nghiệp, tác nhân làm phụ gia thực phẩm Mặc dù, xút lỏng dùng thay cho sơđa sơđa lựa chọn sẵn có chi phí thấp Sản Xuất Soda Trang 18