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

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.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Công nghệ sản xuất các chất vô cơ (ThS. Nguyễn Văn Hòa) - Chương 5 CHƯƠNG 5 – SẢN XUẤT SODA VÀ CACBONATBaøi - SAÛN XUAÁT SODA BAÈNG PP AMONIAC 1. Mở đầu 2. Nguyên liệu 3. Cơ sở quá trình sản xuất 4. Qui trình công nghệ 112/7/2010 604005 - Chuong 5 SAÛN XUAÁT XOÂÑAMôû ñaàu- Tính chất vaø ÖÙng duïng- Lòch söû saûn xuaát:Naêm 1791, Baùc só ngöôøi Phaùp Nicolas Leblancxaây döïng nhaø maùy saûn xuaát xoda ôû Paris:2NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2HClNa2SO4 + CaCO3 + 4C = CaS + Na2CO3 + 4CO 212/7/2010 604005 - Chuong 5 Naêm 1861, Ernest Solvay, kyõ sö ngöôøiBæ ñaõ phaùt minh ra phöông phaùp amoniacñeå cheá taïo xoda. Naêm 1865, coâng suaát xöôûng cheá taïoxoda theo phöông phaùp Solvay ñaït 10taán/ngaøy. Ñeán naêm 1900, saûn xuaát xoda theo phöông phaùpSolvay chieám 90% toång saûn löôïng xoda. 312/7/2010 604005 - Chuong 5Baøi 2: SAÛN XUAÁT XOÂÑA BAÈNG PP AMONIAC •1. Nguyeân lieäu: Ñaù voâi; Dung dòch muoái aên gaàn baõo hoøa; Amoniaêc2. 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 nhiệtđộ và áp suất. Muốn tăng nhanh quá trình phân ly cần phải tăngnhiệt 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%. 512/7/2010 604005 - Chuong 5Sữa vôi nhận được bằng cách tôi vôi với nước: CaO + H2O → Ca(OH)2Hàm lượng Ca(OH)2 ở dạng nhũ tương: 270 – 308 g/LSữa vôi được dùng để tái sinh lại amoniac từ nước cái2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH3↑ + H2O2.2 Giai đoạn chuẩn bị nước muốiHòa tan muối rắn đến nồng độ gần bão hòa hoặc nướcmuối tự nhiên được bão hòa nhờ hòa tan thêm muốiđến nồng độ 300 – 310 g/L. Trước khi đem dùng đểsản xuất xoda, nước muối phải được làm sạch các ionCa2+ và Mg2+ 612/7/2010 604005 - Chuong 5Mg2+ + Ca(OH)2 → Ca2+ + Mg(OH)2↓Ca2+ + Na2CO3 → 2Na+ + CaCO3↓Các kết tủa được lọc trong các bể lắng2.3 Giai đoạn amon hóaAmoniac tái sinh từ thiết bị chưng cất, các khí thải của cácthiết bị khác nhau trong xưởng (các tháp hấp thụ, cacbonathóa và lọc có chứa amoniac). Để bù vào lượng amoniac bịtổn thất người đưa nước amoniac vào tháp hấp thu (cứ sảnxuất 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 52.4 Giai đoạn cacbonat hóaĐây là giai đoạn trung tâm của quá trình, quá trình nàyđược thực hiện trong thiết bị hấp thu. Xảy ra các phảnứng 2, 3, 4.hiệu suất NaHCO3 (tính theo NaCl) khoảng 65 – 75%.Giá trị hiệu suất này phụ thuộc vào nhiệt độ, hàm lượngNaCl trong nước muối, mức độ bão hòa NH3, CO2 vànhững yếu tố khác.Muốn tăng mức độ chuyển hóa (tính theo NaCl) cần tănghàm lượng NaCl và NH3 trong dung dịch nước muối đãamon hóa, tăng nồng độ CO2 trong khí vào giai đoạncacbonat hóa, giảm nhiệt độ cuối quá trình cacbonat hóa... 812/7/2010 604005 - Chuong 5Chế độ nhiệt độ trong tháp cacbonat hóa rất quan trọng.Ở phần giữa của tháp có sự hình thành các tinh thểNaHCO3 nên cần duy trì nhiệt độ khoảng 40 – 500C(nhiệt độ này có được nhờ nhiệt tạo thành của phảnứng) nhằm tạo điều kiện thu được những tinh thể cókích thước lớn, dễ lọc. Ở phần dưới của tháp, ở đó xảy ra giai đoạn cuốicủa quá trình kết tinh nên phải giảm nhiệt độ để giảm độtan của NaHCO3 do đó sẽ làm tăng hiệu suất tạoNaHCO3. Sản phẩm NaHCO3 được nung nóng đến 160 –2300C để bay hơi nước và phân hủy nhiệt, cuối cùng sẽthu được Na2CO3. 9 12/7/2010 604005 - Chuong 53. Quy trình coâng ngheäNeáu saûn phaåm laø Na2CO3 vaø NH4Cl thì coù QT CN: CO2 CO2 ...