ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физико-химические основы процесса карбонизации из "Производство кальцинированной соды" Карбонизация аммонизированного рассола, т. е. насыщение его углекислым газом, производится в карбонизационных колоннах на станции карбонизации. В результате карбонизации аммонизированного рассола образуется бикарбонат натрия, выделяющийся в виде кристаллического осадка. [c.101] Эта реакция обратима, и поваренная соль аммонизированного рассола не полностью превращается в бикарбонат натрия. Степень использования натрия поваренной соли в процессе карбонизации зависит от температуры, давления Oj и концентрации Na l и NHg в растворе. [c.101] В 1888 г. Шрайб установил, что растворимость Na l уменьшается с повышением концентрации аммиака в растворе. Аналогичные данные были получены позднее Те-Пан-Го (табл. 4). [c.101] СОЛЬ во время процесса карбонизации. Однако этот метод до настоящего времени не нашел применения на содовых заводах вследствие того, что бикарбонат натрия загрязняется хлористым аммонием и выпадающими в осадок солями кальция и магния, всегда имеющимися даже в чистой каменной соли. [c.102] На содовых заводах эту реакцию проводят при такой температуре и концентрации раствора, при которой NaH Og выпадает в осадок, в то время как аммонийные соли остаются в маточной жидкости. Реакция протекает слева направо (с выделением бикарбоната натрия) до установления равновесия в неоднородной (гетерогенной) системе, состоящей из раствора, газовой фазы (СО2, NHg и водяные пары) и твердого осадка (NaH Og). [c.102] Федотьев провел большую экспериментальную работу по изучению растворов, насыщенных одной, двумя и тремя солями, принимающими участие в рассматриваемой реакции. Некоторые из полученных им данных приведены в табл. 5, 6, 7, 8. [c.102] Отложив в определенном масштабе от вершины О этого полуоктаэдра растворимости солей NaH Og, Na l, NH4 I и NH4H O3 при определенной температуре, Федотьев получил точки А, В, С я D. [c.103] На плоскостях—гранях полуоктаэдра—были нанесены кривые совместной растворимости каждой пары солей, имеющих общий ион, для положения, когда одна из солей насыщает раствор при изменяющейся концентрации другой соли. [c.103] Однако не все эти сочетания возможны. Необходимым условием существования раствора, насыщенного одновременно четырьмя солями, образующими две взаимно растворимые пары, согласно правилу Вант-Гоффа, является равенство произведений растворимости солей, образующих каждую из обратимых пар. Если при данной температуре произведение растворимости одной из пар солей больше, чем другой, то эти пары будут находиться в состоянии неустойчивого равновесия по отношению друг к другу. Одна пара солей поэтому переходит из осадка в раствор, превращаясь во вторую пару солей. [c.104] Произведение растворимости Na l и NH4H O3 в интервале температур 15—30° примерно в 2 раза больше, чем для NaH Og и NH4 I. Следовательно, при указанных температурах хлористый натрий и двууглекислый аммоний не могут вместе находиться в осадке. Поэтому из четырех перечисленных выше сочетаний солей в осадке возможны только два последних, а именно NH4H O3, NaH Og, NH, 1 и Na l, NH l, NaH Og. [c.104] Если соединить точки Р и Р между собой и с точками 1,11, III я IV, то получится полная схема всех условий растворимости (см. рис. 33). Линии на этой схеме изображают растворы трех солей, насыщенные двумя из них. [c.104] Любая точка n внутри октаэдра представляет раствор с определенной концентрацией каждой из четырех солей. [c.105] На рис. 34 изображена горизонтальная проекция пространственной фигуры октаэдра для найденных П. П. Федотьевым условий взаимной растворимости пар солей Na l+NH4H O3 и NaH Og+NH4 I при 15°. [c.105] Наиболее выгодной областью будет кривая Pj—IV. Вдоль этой кривой, до точки Pj, из раствора может выделяться только твердая соль NH4H O3, которая в дальнейшем, в процессе кальцинации бикарбоната натрия, разлагается, не загрязняя соды. [c.107] Выделяющийся Na l будет загрязнять соду. [c.107] На практике предпочитают проводить карбонизацию при температуре 24—28°. Это не противоречит выводу П. П. Федотьева об увеличении выхода NaH Og с повышением температуры до 32°. Максимальные выходы, установленные П. П. Федотьевым для разных температур, относятся к определенным концентрациям реагирующих солей в растворах, насыщенных Na l. В практических условиях концентрации Na l, достигаемые в конце карбонизации, далеки от концентрации насыщенного раствора. В этих условиях при повышении температуры жидкости, вытекающей из карбонизационной колонны, выход NaH Og не увеличивается, а уменьшается при возрастании потерь СО и NHg в процессе фильтрации. Нельзя также допускать чрезмерного охлаждения раствора, приводящего к образованию слишком мелких, плохо фильтрующихся кристаллов NaH Og. [c.107] Весьма обстоятельная работа по изучению аммиачно-содового процесса была проведена в 1929—1934 гг. Всесоюзным институтом прикладной минералогии. В результате этой работы был уточнен равновесный состав растворов, насыщенных NaH Og и NH4H O3 при температурах 25 и 30°, давлениях 1 — 2 ama и концентрациях иона хлора 96 и 98 н. д. Важнейшие из полученных данных приведены в табл. 9. [c.107] Образование карбамата аммония сопровождается выделением значительного количества тепла. [c.108] Гидролиз карбамата протекает с поглощением тепла. [c.108] Вернуться к основной статье