SẢN XUẤT SODA VÀ CACBONAT doc

12/7/2010 604005 - Chuong 5 1 CHƯƠNG 5 – SẢN XUẤT SODA VÀ CACBONAT Baøi - SAÛN XUAÁT SODA BAÈNG PP AMONIAC 1. Mởđầu 2. Nguyên liệu 3. Cơ sở quá trình sảnxuất 4. Qui trình công nghệ 12/7/2010 604005 - Chuong 5 2 SẢN XUẤT XÔĐA Mở đầu -Tínhchất và Ứng dụng - Lòch sử sản xuất: Năm 1791, Bác só người Pháp Nicolas Leblanc xây dựng nhà máy sản xuất xoda ở Paris: 2NaCl + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + 2HCl Na 2 SO 4 + CaCO 3 + 4C = CaS + Na 2 CO 3 + 4CO 12/7/2010 604005 - Chuong 5 3 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. 12/7/2010 604005 - Chuong 5 4 Bài 2: SẢN XUẤT XÔĐA BẰNG PP AMONIAC •1. Nguyên liệu: Đá vôi; Dung dòch muối ăn gần bão hòa; Amoniăc 2. Cơsởquátrìnhsảnxuất: NaCl + NH 3 + CO 2 + H 2 O Ỉ NaHCO 3 + NH 4 Cl (1) Phản ứng (1) bao gồmnhiềuphản ứng nốitiếpnhaunhư sau - Pư monocacbonat hóa: 2NH 3 + CO 2 Ỉ (NH 4 ) 2 CO 3 (2) - Pư bicacbonat hóa: (NH 4 ) 2 CO 3 + CO 2 + H 2 2NH 4 HCO 3 (3) - Pư phân hủytraổi: NH 4 HCO 3 + NaCl ỈNaHCO 3 ↓ + NH 4 Cl (4) U U U U 12/7/2010 604005 - Chuong 5 5 Các bước cơ bản của quá trình 2.1 Sản xuất CO 2 từ đá vôi và tái sinh NH 3 CaCO 3 Ỉ CaO + CO 2 - 177,9 Kj Yếu tố quyết định cân bằng và tốc độ phân ly là nhiệt độ và áp suất. Muốn tăng nhanh q 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 – 1200 0 C, kích thước đá vơi 40 – 120mm và than 40 – 80mm. Hàm lượng CO 2 trong khí lò khơng cao q 40%. 0 t Z ZZX YZZZ 12/7/2010 604005 - Chuong 5 6 Sữa vôi nhận được bằng cách tôi vôi với nước: CaO + H 2 O → 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 2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 → CaCl 2 + 2NH 3 ↑ + H 2 O 2.2 Giai đoạn chuẩnbị nướcmuối Hòa tan muốirắn đếnnồng độ gần bão hòa hoặcnước muốitự nhiên được bão hòa nhờ hòa tan thêm muối đếnnồng độ 300 – 310 g/L. Trướckhiđem dùng để sảnxuất xoda, nướcmuốiphải đượclàmsạch các ion Ca 2+ và Mg 2+ 12/7/2010 604005 - Chuong 5 7 Mg 2+ + Ca(OH) 2 → Ca 2+ + Mg(OH) 2 ↓ Ca 2+ + Na 2 CO 3 → 2Na + + CaCO 3 ↓ Các kếttủa đượclọctrongcácbể lắng 2.3 Giai đoạn amon hóa Amoniac tái sinh từ thiếtbị chưng cất, các khí thảicủacác thiếtbị khác nhau trong xưởng (các tháp hấpthụ, cacbonat hóa và lọccóchứa amoniac). Để bù vào lượng amoniac bị tổnthấtngười đưanước amoniac vào tháp hấpthu(cứ sản xuất1 tấnxodacần2,5kg NH 3 bổ sung). Thực chất giai đoạn này là tạo dung dịch amoniac hydrat: NH 3 + H 2 O Æ NH 3 .nH 2 O+ Q U 12/7/2010 604005 - Chuong 5 8 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 NaHCO 3 (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 NH 3 , CO 2 và những yếu tố khác. Muốn tăng mức độ chuyển hóa (tính theo NaCl) cần tăng hàm lượng NaCl và NH 3 trong dung dịch nước muối đã amon hóa, tăng nồng độ CO 2 trong khí vào giai đoạn cacbonat hóa, giảm nhiệt độ cuối quá trình cacbonat hóa 12/7/2010 604005 - Chuong 5 9 Chế độ nhiệt độ trong tháp cacbonat hóa rất quan trọng. Ở phần giữa của tháp có sự hình thành các tinh thể NaHCO 3 nên cần duy trì nhiệt độ khoảng 40 – 50 0 C (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 NaHCO 3 do đó sẽ làm tăng hiệu suất tạo NaHCO 3 . Sản phẩm NaHCO 3 được nung nóng đến 160 – 230 0 C để bay hơi nước và phân hủy nhiệt, cuối cùng sẽ thu được Na 2 CO 3 . 12/7/2010 604005 - Chuong 5 10 Nếu sản phẩm là Na 2 CO 3 và NH 4 Cl thì có QT CN: Amôn hóa Cacbonat hóa lọc Phân hủy Na 2 CO 3 NH 4 Cl NH 3 Dd NaCl CO 2 CO 2 NaHCO 3 3. Quy trình công nghệ . 1 CHƯƠNG 5 – SẢN XUẤT SODA VÀ CACBONAT Baøi - SAÛN XUAÁT SODA BAÈNG PP AMONIAC 1. Mởđầu 2. Nguyên liệu 3. Cơ sở quá trình sảnxuất 4. Qui trình công nghệ 12/7/2010 604005 - Chuong 5 2 SẢN XUẤT XÔĐA Mở. khác nhau trong xưởng (các tháp hấpthụ, cacbonat hóa và lọccóchứa amoniac). Để bù vào lượng amoniac bị tổnthấtngười đưanước amoniac vào tháp hấpthu(cứ sản xuất1 tấnxodacần2,5kg NH 3 bổ sung). Thực. pháp Solvay đạt 10 tấn/ngày. Đến năm 1900, sản xuất xoda theo phương pháp Solvay chiếm 90% tổng sản lượng xoda. 12/7/2010 604005 - Chuong 5 4 Bài 2: SẢN XUẤT XÔĐA BẰNG PP AMONIAC •1. Nguyên liệu: Đá