Quy trình sản xuất Natri cacbonat (Soda)

QUY TRÌNH SẢN XUẤT SODA 6/22/20 N H Ĩ M 09 NỘI DUNG Khái quát chung soda Ứng dụng soda Các phương pháp sản xuất soda Sản xuất soda theo phương pháp Solvay Phần KHÁI QUÁT CHUNG VỀ SODA 6/22/20 Soda gì? 6/22/20 Natri cacbonat (Na2CO3), hay gọi soda, sản phẩm khoáng chất tồn tự nhiên quặng trona, nacolit nước khoáng giàu natricacbonat nước biển Tính chất soda  Tính chất vật lý: – Là chất bột màu trắng, hút ẩm, nóng chảy 850oC, sơi 1600oC – Tan nhiều nước trình phát nhiệt – Kết tinh dạng Na2CO3.10H2O Tính thể suốt khơng màu dễ tan nước  Tính chất hóa học: – Bị phân li H2O: Na2CO3 + 2H2O → 2NaOH + H2O + CO2 – Tác dụng với axit: Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O – Tác dụng với muối: Na2CO3 + BaCl2 → 2NaCl + BaCO3 – Tác dụng với bazo: Na2CO3 + Ca(OH)2 → CaCO3 + 2NaOH 6/22/20 Phần ỨNG DỤNG CỦA SODA 6/22/20 6/22/20 Phần CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT SODA 6/22/20 Phương pháp Valo Các phương pháp sản xuất soda Phương pháp cacbonat xút hóa Phương pháp Criolit Phương pháp Leslanc Phương pháp Solvay 6/22/20 Phương pháp Valo • Phương pháp Valo đời năm 1773 • Ngun tắc: Cho axit Chì vào dung dịch muối ăn đậm đặc 2NaCl + H2O + xPbO → 2NaO[(x-1)PbO].PbCl2 • Nhược điểm: Chuyển hóa phản ứng chậm; nồng độ xút tạo thành nhỏ; axit chì độc Không xử dụng nhiều công nghiệp 6/22/20 10 Phương pháp cacbonat xút hóa • Ngun tắc: cần dùng CO2 sục qua dung dịch xút thu sô đa theo phản ứng: CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O • Làm nguội kết tinh Na2CO3 10 H2O lọc tách làm nước thu sơ đa (Na2CO3) 6/22/20 11 Phương pháp Criolit • Ngun tắc : Phản ứng cryolit nhiệt độ cao với canxi cacbonat tạo natri aluminat hòa tan nước sục CO cho soda nhom hyđroxit kết tủa: Na3AlF6 + 3CaCO3 → Na3AlO3 + 3CaF2 + 3CO2 2Na3AlO3 + 3H2O + 3CO2 → 3Na2CO3 + 2Al(OH)3 6/22/20 12 Phương pháp Leslanc • Năm 1791, Leblanc xây dựng nhà máy sản xuất soda theo phương pháp gần Paris 6/22/20 13 Phương pháp Solvay • 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 6/22/20 14 Ưu, nhược điểm phương pháp điều chế Phương pháp điều chế Ưu điểm Nhược điểm Criolit • Thu sản phẩn có giá trị kinh tế • Là sản phẩm phụ, kinh tế tốn Leslanc • Là phương pháp đơn giản, dễ sản xuất • Thu HCl • Hiểu khơng cao • Thải CO2 Cacbonat hố xút • Là phương pháp đơn giản • Nguyên liệu đắt Solvay • Nguyên liệu dễ kiếm • Hiệu kinh tế • Chất thải soda có giá trị kinh tế • Phải trải qua nhiều giai đoạn khác 6/22/20 15 Phần SẢN XUẤT SODA THEO PHƯƠNG PHÁP SOLVAY 6/22/20 16 Cơ sở lý thuyết • Nguyên liệu chủ yếu là: NaCl, NH3 CaCO3 • Nguyên tắc: Quá trình điều chế Na2CO3 thực qua giai đoạn  Giai đoạn 1: Điều chế NaHCO3: Phương trình: NaCl + NH3 + H2O + CO2 ↔ NH4Cl + NaHCO3  Đây phản ứng thuận nghịch tạo NH4Cl NaHCO3 Phản ứng diễn bình Solvay cao 25m  Giai đoạn 2: Từ NaHCO3 điều chế NaCO3 • Cơng đoạn nung: 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O • Cơng đoạn tái sinh amoniac (NH4)2CO3 → NH3 + CO2 + H2O Ca(OH)2 + 2NH4Cl → CaCl2 + 2NH3 + 2H2O 6/22/20 17 Các phản ứng xảy CaCO3 → CaO + CO2 NH3 + H2O → NH4OH NH4OH + CO2 → (NH4)2CO3 + H2O (NH4)2CO3 + CO2 + H2O → 2NH4HCO3 NH4HCO3 + NaCl → NH4Cl + NaHCO3 NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O C + O2 → CO2 CaO + H2O → Ca(OH)2 NH4Cl + Ca(OH)2 → NH3 + CaCl2 + 2H2O NH4HCO3 +NH3→ (NH4)2CO3 (NH4)2CO3 →NH3+CO2+H2O 6/22/20 18 6/22/20 19 Phương pháp Solvay cải tiến • Nguyên liệu từ nguồn CO2, NaCl MgCl2/MgO • Khơng dùng phương trình nung vơi • Phương trình cải tiến: MgCl2 + H2O → MgO + HCl MgO + 2NH4Cl → NH3+ MgCl2 + H2O 6/22/20 20 Phương pháp Solvay cải tiến Sơ đồ điều chế soda theo phương pháp Solvay cải tiến 6/22/20 21 Phương pháp Solvay cải tiến Thiết bị kết hợp hai buồng phản ứng để thực phản ứng 6/22/20 22 Phương pháp Solvay cải tiến ƯU ĐIỂM SO VỚI PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN THỐNG • Cắt giảm tới 3x107 khí thải CO2 hàng năm loại bỏ khỏi mơi trường, tương ứng 0.1% lượng khí CO2 thải tồn giới • Sử dụng lương mặt trời qua trình thực lượng tái tạo • Nhiệt độ phản ứng cao cho trình khoảng Tpu=525°C (phương trình (4) nhận chảo parabol mặt trời Ở nhiệt độ phản ứng (4) thoát HCl đạt tới 98%) 6/22/20 23 6/22/20 24 ... dụng soda Các phương pháp sản xuất soda Sản xuất soda theo phương pháp Solvay Phần KHÁI QUÁT CHUNG VỀ SODA 6/22/20 Soda gì? 6/22/20 Natri cacbonat (Na2CO3), hay gọi soda, sản phẩm khoáng chất tồn... ỨNG DỤNG CỦA SODA 6/22/20 6/22/20 Phần CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT SODA 6/22/20 Phương pháp Valo Các phương pháp sản xuất soda Phương pháp cacbonat xút hóa Phương pháp Criolit Phương pháp Leslanc... Nhược điểm Criolit • Thu sản phẩn có giá trị kinh tế • Là sản phẩm phụ, kinh tế tốn Leslanc • Là phương pháp đơn giản, dễ sản xuất • Thu HCl • Hiểu khơng cao • Thải CO2 Cacbonat hố xút • Là phương