Виробництво кальцинованої соди (стр. 2 из 3)

Через наявність домішок у сировині не вдається одержати чистий розсіл для безпосереднього використання у виробництві соди. Він містить домішки солей Са і Mg. Якщо їх не видалити, то на наступній стадії – абсорбції – при поглинанні аміаку і диоксида вуглецю з розсолу будуть випадати в осад погано розчинні у воді сполуки СаСО₃, Mg(OH)₂, NaCl×Na₂CO₃×MgCO₃ і (NH₄)₂CO₃×MgCO₃, що приведе до забруднення апаратури, трубопроводів, а також до забруднення готової продукції – соди. Тому розсіл піддають очищенню від солей кальцію і магнію. На содових заводах розсіл очищають від домішок вапняно-содовим способом [1]: для осадження солей кальцію використовують соду, для осадження солей магнію – вапняну суспензію. У процесі очищення магній осаджується з розсолу у виді гидроксиду, а кальцій – у виді карбонату. Отримана суспензія відстоюється. З відстійника розсіл надходить у відділення абсорбції. Після відстоювання утворюється очищений розсіл з вмістом зважених часток на рівні слідів і шлам з вмістом твердих речовин СаСО₃ і Mg(OH)₂ 250±20 г/л [2]. Щільність розсолу перед відстоюванням розрахуємо за принципом адитивності:

де

- щільність і-го компонента;

n_i – масова частка і-го компонента.

Речовина	, кг/дм³ [3]
NaCl	2,165
Mg(OH)₂	2,350
CaCO₃	2,930
Na₂SO₄	2,698
NaOH	2,130
H₂O	1,000
Na₂CO₃	2,533

2,165 0,1957+2,35 0,0034 2,93 0,0548+2,698 0,065+2,13 0,0005+1 0,6777+2,533 0,0029=1,31 кг/дм³.

При такій щільності об’єм, що займає 1075,86 кг суспензії, складе

дм³.

Вміст у ньому зважених часток CaCO₃ і Mg(OH)₂ складає

кг/дм³=76 г/дм³.

За умови, що після відстоювання розсіл не містить зважених часток, а шлам містить (у середньому) 250 г/л зважених часток, то кількість шламу, що утворюється з неочищеного розсолу складе

кг.

Вміст твердих часток CaCO₃ і Mg(OH)₂ складає 62,61 кг або 62,61/327,06∙100=19,14%. Кількість розсолу, що міститься в шламі, складе:

327,06-62,61=264,45 кг або 264,45/327,06 100=80,86%.

Для визначення кількості NaCl, Na₂SO₄, NaOH і H₂O у шламі розрахуємо його склад у відсутності зважених часток. Маса розсолу без зважених часток складає:

1075,86-58,94-3,67=1013,25 кг.

Тоді вміст NaCl, Na₂SO₄, NaOH і H₂O відповідно складе:

;

Вміст цих речовин у шламі складе:

NaCl: 264,45 0,2078=55 кг;

Na₂SO₄: 264,45 0,069=18,3 кг;

NaOH: 264,45 0,0005=0,13 кг;

H₂O: 264,45∙0,726=190,3 кг.

Таким чином, при одержанні 1т очищеного і проясненого розчину утвориться шламу:

кг,

з вмістом у ньому:

СaCO₃+Mg(OH)₂ – 19

NaCl:

;

Na₂SO₄:

;

NaOH:

;

H₂O:

Шлам через шламопроводи дистилерної рідини направляють на виробництво меліоранта (або інших продуктів на основі карбонатної сировини, наприклад, хлориду кальцію). На рис.2 приведена схема виробництва меліоранта. Дистилерна суспензія надходить у відстійник 1, відкіля прояснена фаза направляється у виробництво хлориду кальцію, а згущена – у проміжну ємність 2 і потім у камерний фільтр-прес 3. Фільтрат зі збірника 4 направляється у виробництво хлориду кальцію. Промивний фільтрат, а також регенераційну рідину після промивання фільтрової тканини збирають у ємності 5 і направляють на гасіння вапна, готування вапняного молока й ін. технологічні потреби. Відфільтрований осад транспортером 6 подається в бункер-вібродозатор 7 і далі – у змішувач 8. У змішувач же надходить частина продукту в якості ретура (відношення 1:1,5). Після змішання вологого шламу і ретура матеріал завантажують у барабанну сушарку 10, де він висушується до вологості 8%. Після сушіння матеріал подрібнюється в молотковій дробарці 11 і надходить у пневмоустановку 9, а далі в силос 12. Із силосу 12 продукт направляється споживачеві.

Рис.2. Схема виробництва меліоранта: 1 – відстійник; 2 – проміжна ємність; 3 – камерний фільтр-прес; 4 – збірник фільтрату; 5 – збірник промивних вод; 6 – транспортер; 7 – бункер-вібродозатор; 8 – змішувач; 9 – пневмоустановка; 10 – барабанна сушарка; 11 – молоткова дробарка; 12 – силос

Дистилерна суспензія, що надходить у цех хлориду кальцію [1], проходить попередню карбонізацію газом, що містить диоксид вуглецю, у карбонаторе 1, після чого направляється на відстій від зважених часток у відстійник 2. Шлам (тверда фаза) з відстійника направляють на подальшу переробку у виробництво вапняного меліоранта і кормових добавок, а прояснений розчин зливають у ємність 3. Сюди додають ініціювання з активного ангідриту CaSO₄ для запобігання інкрустування теплопередаючих поверхонь випарної батареї.

Прояснена дистилерна рідина з ініціюванням з ємності 3 насосом 4 подається в трикорпусну прямоточну батарею 5, де рідина випарюється до вмісту 18% CaCl₂. З останнього корпуса випарної установки суспензія зливається у відстійник 7. Згущену суспензію, що представляє собою ініціювання, через ємність з мішалкою 8 насосом 9 повертають у ємність 3 для подальшого використання ініціювання.

Частково випарена і прояснена від ініціювання дистилерна рідина з бака 10 насосом 11 направляється на другу випарну трикорпусну прямоточну установку 12. Тут дистилерна рідина концентрується до 38% за хлоридом кальцію і виділяється основна маса хлориду натрію. Останні корпуси випарних установок 5 і 12 працюють під вакуумом. Вторинна пара з останніх корпусів направляється в конденсатори змішання 6 і 13. Повітря і пара, що нескондесувалася, з конденсаторів відсмоктуються вакуум-насосами. Конденсат, що утворився у випарних установках, направляється на розсолопромисел, що дозволяє відповідно зменшити витрату чистої води.

Суспензія хлориду натрію в 38%-ном розчині хлориду кальцію зливається у відстійник 14. Згущена частина з відстійника далі надходить на центрифугу 15, відкіля твердий хлорид натрію направляється споживачам або повертається у виробництво соди. Фугат через збірник фугата 16 насосом 17 повертається у відстійник 14. Прояснений 38%-ный розчин хлориду кальцію зливається в ємність 18, а потім насосом 19 подається на усмоктувальну лінію циркуляційного насоса вакуум-кристалізаційної установки. У вакуум-кристалізаторі 20 відбувається подальше концентрування розчину до вмісту 40% CaCl₂, причому у тверду фазу виділяється додаткова кількість хлориду натрію. Суспензія хлориду натрію в 40%-оум розчині хлориду кальцію з вакуум-кристалізатора направляється у відстійник солі 21; згущена соляна пульпа далі надходить у відстійник 14.

Прояснений 40%-ний розчин хлориду кальцію подається у випарний апарат 22, що працює при атмосферному тиску, де розчин випарюється до стану плаву (72% CaCl₂). Вторинна пара апарата 22 використовується для обігріву апарата-утилізатора 23, що працює (по струму рідини) паралельно випарній установці 5. Плав хлориду кальцію надходить у корито апарата лускування 24, а в барабан апарата подається охолоджена вода. "Сира" лусочка зрізується з барабана ножем і за допомогою транспортера 25 направляється в апарат для загартування 26.

Рис.3. Схема виробництва хлориду кальцію: 1 – карбонатор; 2,7,14,21 – відстійники; 3,8,18 – ємності; 4,9,11,17,19 – насоси; 5,12 – випарні установки; 6,13 – конденсатори змішання; 10 – бак; 15 – центрифуга; 16 – збірник фугата; 20 – вакуум-кристалізатор; 22 – апарат плаву; 23 – утилізатор; 24 – апарат лускування; 25,31 – транспортери; 26 – апарат загартування; 27 – топка; 28 – циклон; 29 – вентилятор; 30 – барабан для охолодження