ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физико-химические основы аммиачно-содового процесса из "Общая химическая технология Том 1" Развитие аммиачно-содового процесса шло в течение долгого времени эмпирическим путем. Только за последние десятилетия были предприняты физико-химические исследования для более глубокого изучения производственного процесса с целью его интенсификации и повышения степени использования сырья. Важные выводы из этих исследований позволили теоретически подтвердить целесообразность тех усовершенствований, которые практика содового дела вводила на протяжении своей девяностолетней истории. [c.523] Одним из основных вопросов, которые ставились перед теорией аммиачно-содового процесса, являлся вопрос о предельном выходе бикарбоната при насыщении двуокисью углерода аммиачно-соляного раствора и о зависимости этого выхода от различных переменных условий производства концентрации растворов поваренной соли, температуры, степени насыщения двуокисью углерода и др. [c.523] Интересующая нас система изучена рядом авторов. Классическое исследование этой системы принадлежит русскому ученому П. П. Фе-дотьеву. Глубокие исследования аммиачно-содового процесса были проведены также советскими химиками (Е. И. Орловым, А. П. Белопольским и др.). [c.524] На рис. 235 изображена изотермическая диаграмма при 15°, изученная П. П. Федотьевым также и для других температур (0°, 30°). На рисунке представлена горизонтальная проекция изотермы. [c.524] Точки Рг и Pi соответствуют растворам, насыщенным тремя солями Na l, NH4 I, NaH Oa (точка Рг) и NaH Os, NH4H O3, NH4 I точка Pi). [c.525] Так как с точки зрения максимальных выходов двууглекислого натрия наиболее интересным является участок поля NaH Os, соответствующий большому содержанию NH4 I и малому содержанию Na l, можно ограничиться анализом правой части бикарбонатного поля, примыкающей к точке Pi. [c.525] В табл. 37 приводятся концентрации нескольких насыщенных растворов на линиях Р2—Р1 и P —IV. [c.525] Зная концентрации конечных растворов после насыщения двуокисью углерода, легко подсчитать коэффициент использования исходных Na l и NH3, а также исходные концентрации этих реагентов, приводящие к данному конечному раствору. [c.525] Отсюда легко вычислить концентрацию исходного раствора. [c.526] Указанным способом в табл. 37 вычислены коэффициенты использования Na l и NH3, а также концентрации исходных растворов. [c.526] Из табл. 37 видно, что коэффициент использования Na l на обеих кривых Р —IV и Рч—Р ) растет при приближении к точке Pi, где он достигает максимального значения 78,8%. По мере перехода от точки Р внутрь поля выход NaH Os снижается. Так, например, состав растворов, обозначенных на рис. 235 звездочками, соответствует коэффициентам использования натрия 62,5 68,5 и 73,4% (наибольший выход соответствует раствору, состав которого обозначен ближайшей к точке Р звездочкой). [c.526] Максимально достижимый выход NaH Oa при 15° не превышает 78,8%. [c.526] Диаграмма равновесия системы Na l—NH4H O3—Н2О при других температурах имеет аналогичный характер. На всех изотермах точка Р отвечает максимальному Что касается, то он увеличивается по направлению к точке Рг, имея, однако, и в точке Р относительно высокое значение. В табл. 38 сопоставлены коэффициенты использования натрия и аммиака в точках Р и Рг для различных температур. [c.526] Из табл. 38 видно, что увеличивается с повышением температуры, а этом мало меняется. [c.526] Наибольший выход NaH Oз (по Федотьеву — 84%) может быть получен при температуре между 30 и 32°. Для аммиачного процесса получения соды эта цифра представляет тот предел, который может быть достигнут и к которому практика должна стремиться. [c.526] Ряд ограничений, налагаемых практикой (отношение Т Ж в процессе насыщения двуокисью углерода, режим охлаждения, понижение растворимости Na l при повышении содержания NH3 в исходном растворе и др.), при современном аппаратурном оформлении аммиачносодового процесса не позволяют применять нормы реагентов, соответствующие оптимальной точке политермы системы Na l—NH4H O3—Н2О (точка Р при температуре, близкой к 32°). На практике пользуются растворами, насыщение которых двуокисью углерода приводит к конечным растворам, изображенным на диаграммах равновесия точками внутри поля бикарбоната (например, в заштрихованной области изотермы 15°, рис. 235). [c.527] Так как растворимость NaH Os при заданном содержании Na l и NH4 I уменьшается с понижением температуры, то выход NaH Os может быть увеличен путем понижения температуры в конце насыщения двуокисью углерода. На практике выходящая из колонны жидкость охлаждается до 25—30°. Дальнейшее снижение температуры в нижней части колонны может способсгвовать увеличению выхода бикарбоната. [c.527] Следует подчеркнуть, что сказанное не противоречит сделанному ранее выводу об увеличении максимального выхода бикарбоната с повышением температуры. Различные выходы в точках Р для разных температур относятся и к разным исходным нормам реагентов. Здесь же речь идет о зависимости выхода от температуры при одном и том же содержании реагентов, дающем конечный раствор в поле двууглекислого натрия. Такие растворы при охлаждении выделяют добавочное количество NaH Os, причем точка, соответствующая равновесному составу маточного раствора, в зависимости от положения точки состава исходного раствора в поле диаграммы, приближается к линии Рг—Р или к линии Pi—IV. [c.527] Анализ диаграммы равновесия, подобный приведенному для аммиачно-содового процесса (стр. 524) и для процессов переработки калийных солей (стр. 430—432), играет в современной технологии солевых производств очень большую роль. При изучении условий переработки природных солей, получения различных синтетических солей, силикатных материалов, металлических сплавов и т. п., физико-химический анализ равновесных водно-солевых систем служит основанием для сознательного расчетного решения ряда практических вопросов и значительно облегчает выбор рациональной схемы производства. [c.527] Вернуться к основной статье