Создание безотходной технологии в производстве кальцинированной соды (165967)

Посмотреть архив целиком

Міністерство освіти та науки України

Національний технічний університет

Харківський політехнічний інститут”

Кафедра Хімічної технології неорганічних речовин, каталізу та екології










Контрольна робота

З курсу Сировина галузі, основи безвідходного виробництва

На тему Створення безвідходної технології

у виробництві кальцинованої соди



Студентки 4 курсу

Групи НЗ–16








Харків


СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ

1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА Na2CO3

2. РЕСУРСО-СЫРЬЕВАЯ БАЗА

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА Na2CO3

4. ОСНОВНОЙ АППАРАТ

5. ТЕХНИКО–ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ

6. ОТХОДЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ СОДЫ И МЕТОДЫ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ

6.1 ПЕРЕРАБОТКА ЖИДКИХ ОТХОДОВ

6.2 ПЕРЕРАБОТКА ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ

7. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



ВВЕДЕНИЕ


В настоящее время трудно себе представить какую-нибудь отрасль какой-либо страны, где бы не применялась сода или продукты из неё. Крупнейшими потребителями соды являются такие отрасли, как химическая, металлургическая, пищевая и другие. Важнейшие из областей применения соды показаны на рис. 1 [1, 2].


Рис. 1 Отрасли применения кальцинированной соды.


В химической промышленности сода применяется для получения NaOH химическими методами, NaHCO3, соединений хрома, сульфитов и фторидов, фосфатов, NaNO2 и NaNO3, для очистки рассолов, а также используется для производства различных видов стекол.

Большое количество карбоната натрия используется в цветной металлургии: для производства глинозема, при переработке свинцово-цинковых, кобальт-никелевых, вольфрамомолибденовых руд.

Черная металлургия применяет Na2CO3 для удаления серы и фосфора из чугуна и извлечения ряда химических продуктов из смол в коксохимическом производстве.

В машиностроении содопродукты необходимы для пассивирования и обезвреживания деталей машин и инструмента. Кроме того, применяется сода и в литейном производстве.

Значительное количество соды используется в целлюлозно-бумажной промышленности для производства различных продуктов.

Медицинская промышленность использует соду в производстве различных медикаментов. Следует указать на применение соды в изготовлении электровакуумного стекла в электронной промышленности.

Большое значение имеет использование соды для очистки различных сточных вод, очистки воды питающей паровые котлы.

В легкой промышленности кальцинированная сода используется для беления и крашения тканей, получения искусственного щелка, нитроцеллюлозы.

Большое значение имеет применение соды для производства мыла и моющих средств, без которых современная жизнь кажется невозможной [1–3].

Уровень потребления кальцинированной соды на душу населения в странах СНГ составляет 15–20 кг/человека. Мировая потребность в Na2CO3 по состоянию на 1995 год составила 35 млн т/год. Потребление соды в 2000 году составило около 39–41 млн т [2].

Приведенные данные указывает на то, что сода является востребованным крупнотоннажным продуктом основной химии.



1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА Na2CO3


Требования к выпускаемой кальцинированной соде (легкой) в соответствии с данными ГОСТ 5100–85 [4] приведены в таблице 1.1:


Таблица 1.1 Показатели качества кальцинированной соды

Наименование показателя

Норма для марки и сорта

Марка А ОКП 21 3111 0200

Марка Б ОКП 21 3111 0100

Высший сорт ОКП

21 3111 0220

Первый сорт ОКП

21 3111 0230

Второй сорт ОКП

21 3111 0240

Высший сорт ОКП

21 3111 0120

Первый сорт ОКП

21 3111 0130

Второй сорт ОКП

21 3111 0140

1

2

3

4

5

6

7

1. Внешний вид

Гранулы белого цвета

Порошок белого цвета

2. Массовая доля углекислого натрия (Na2CO3), %, не менее

99,4

99,0

98,5

99,4

99,0

99,0

3. Массовая доля углекислого натрия (Na2CO3) в пересчете на непрокаленный продукт, %, не менее

98,7

98,2

97,0

98,9

98,2

97,5

4. Массовая доля потери при прокаливании (при 270–300) ºС, %, не более

0,7

0,8

1,5

0,5

0,8

1,5

5. Массовая доля хлоридов в пересчете на NaCl, %, не более

0,2

0,5

0,8

0,4

0,5

0,8

6. Массовая доля железа в пересчете на Fe2О3, %, не более

0,003

0,005

0,008

0,003

0,003

0,008

7. Массовая доля веществ, нерастворимых в воде, %, не более

0,04

0,04

0,08

0,03

0,04

0,08

8. Массовая доля сульфатов в пересчете на Na4SO4, %, не более

0,04

0,05

не нормируется

0,04

0,05

не нормируется

9. Насыпная плотность, г/см3, не менее

1,1

0,9

0,9

не нормируется

10. Магнитные включения размером более 0,25 мм

отсутствуют

не нормируется

не нормируется


Кальцинированную соду упаковывают в четырехслойные бумажные мешки; соду, поставляемую для производства электровакуумного стекла – в пятислойные бумажные или пятислойные ламинированные мешки. Транспортируют соду насыпью в специальных контейнерах грузоотправителя, содо–, саже- и цементовозах, а упакованную в мешки – в крытых железнодорожных вагонах, контейнерах, судах.

Сода гигроскопична, при хранении на воздухе поглощает диоксид углерода и слеживается.

В настоящее время в мире производство кальцинированной соды базируется на четырех основных способах: аммиачном, из природной соды, комплексной переработкой нефелинов, карбонизацией гидроксида натрия [1, 2].

Карбонизация гидроксида натрия как промышленный способ получения кальцинированной соды получила некоторое распространение в конце 60-х–начале 70-х годов. В настоящее время во всем мире действует лишь несколько небольших установок по получению соды с использованием этого способа, и доля его в мировом производстве кальцинированной соды составляет около 1 % [2].

Процесс переработки нефелинов с получением глинозема, кальцинированной соды, поташа и цемента на основе апатит-нефелиновых месторождений, а также нефелиновых руд – третий по значимости из промышленных способов получения соды [1–3, 5–7].

Вторым по значимости способом, по которому получают соду, является получение соды из природного содосодержащего сырья. Особенно этот способ получил распространение за рубежом, в США, после того, как там были открыты залежи троны (Na2CO3NaHCO3–2H2O). С 1977 года в США для производства соды используют также рапу озера Сиэрлз (Калифорния).

Недавно в США были открыты новые богатейшие залежи природной соды - нахколита (NaHCO3) и даусонита (NaАl(ОН)2СО3). Источники природной соды, но несравненно меньше чем в США имеют и другие страны: Бельгия, Бразилия, Индия, Китай, Турция, Канада, ЮАР. В 1990–1993 годах долю соды, получаемой из природного содосодержащего сырья в мировой практике можно оценить в 32,1 % [2].

Аммиачный способ получения соды продолжает оставаться основным и на сегодняшний день. По состоянию на 1993 год его доля в производстве карбоната натрия составила около 65 %.

Следует упомянуть о разновидности аммиачного способа, который основан на замене аммиака органическими соединениями алифатическими аминами. Однако этот способ на сегодняшний день не получил достаточного широкого распространения [7] и на Украине не применяется.

Украина имеет лишь незначительные запасы нефелиновых руд, и не обладает природными запасами, содержащими соду. Поэтому на сегодняшний день единственным способом, по которому производят соду на Украине, является аммиачный способ. Рассмотрим аммиачный способ более подробно.

В общем виде для любых химико-технологических систем химизм основных стадий аммиачно-содового процесса можно представить в виде следующих уравнений [1–3, 5–6]:



(1.1)

CaO + H2O = Ca(OH)2(1.2)

(1.3)

2NH4Cl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2NH3 +2H2O(1.4)

2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O + CO2(1.5)


На содовых заводах гидрокарбонат аммония получают из аммиака и углекислого газа, растворяя их в водных растворах NaCl (уравнение 1.3). Это уравнение характеризует только конечный результат взаимодействия хлорида натрия и гидрокарбоната аммония. В действительности процесс карбонизации протекает гораздо сложнее.






Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.