ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Технологические схемы и принципы их расчета с применением Возможные схемы получения содопродуктов методом политермического разделения солей из "Производство соды" На диаграмму растворимости наносят изображение состава карбонатного раствора. Для этого содержание основных компонентов раствора, выраженное в % (масс.) или в г/л, пересчитывают на индексы Иенеке. [c.236] В соответствии с полученными координатами состава исходного раствора находим положение фигуративной точки, характеризующей состав исходного раствора, на диаграмме растворимости системы К, Ма ЦСОГ, 50 —Н О — точка И (2К = = 10, 504 = 4). Из рис. 57 следует, что фигуративная точка раствора находится в поле кристаллизации соды. Поэтому сода может быть выделена из раствора путем его упаривания. Так как раствор ненасыщен по солям (водное число 3995), в начальный период упаривания из него будет удаляться только вода без выделения твердой фазы. При этом положение фигуративной точки И на диаграмме не изменяется. [c.237] Таким образом, при упаривании раствора только на начальной стадии процесса в твердую фазу выделяется чистая сода (линия И—А), при последующем упаривании раствора в твердую фазу выделяется смесь солей (сода + беркеит, сода глазерит, сода + сульфат калия). Поэтому упарку раствора И следует прекратить по достижении солевого состава жидкой фазы, соответствующего точке А. На практике для получения достаточно чистого продукта упарку прекращают несколько раньше, например по достижении солевого состава жидкой фазы, соответствующего точке /. Дальнейшее выделение чистой соды возможно только после снижения относительного содержания сульфатов в растворе. [c.238] Как видно из рис. 57, точка I находится в поле кристаллизации беркеита при температуре 35°С. Следовательно, при охлаждении раствора состава I в твердую фазу начнет выделяться беркеит. При этом фигуративная точка ратвора будет перемещаться по линии кристаллизации беркеита, проходящей через полюс его кристаллизации (2К = 0, 50Г = 6б,б) и точку 1. По окончании кристаллизации беркеита фигуративная точка раствора попадает в поле кристаллизации соды при температуре 100°С, и из него путем упаривания можно выделить чистую соду. Однако выделение беркеита из раствора производить нецелесообразно, так как он не имеет спроса как товарный продукт и образует трудно разделяемые суспензии. [c.238] В соответствии с диаграммой растворимости системы сульфаты могут быть выделены из раствора также в виде глазерита и сульфата калия. Из них только сульфат калия имеет практически неограниченный спрос как бесхлорное калийное удобрение. Немаловажное значение имеет свойство сульфата калия образовывать крупнокристаллические осадки, что облегчает их выделение из суспензии, поэтому выделять сульфаты из раствора целесообразно лишь в виде сульфата калия. [c.238] Согласно правилу рычага мольное соотношение между солями смешиваемых растворов обратно пропорционально длинам отрезков I—III и III—И или их проекциям на ось ординат, т. е. разности соответствующих индексов точек по калию. Раствор с солевым составом, соответствующим точке III, будет получен при мольном соотношении солей 2К.п — К]ц раствора I и 2/(ш — 2/С/раствора III. При 35 °С точка III находится в поле кристаллизации сульфата калия, поэтому охлаждение этого раствора вызовет выделение в твердую фазу сульфата калия. При этом фигуративная точка раствора будет перемещаться по лучу кристаллизации сульфата калия, т. е. по прямой, проходящей через полюс его кристаллизации (2/С = 100, S0 = 100) и точку III. Кристаллизация сульфата заканчивается при пересечении линии кристаллизации сульфата калия с изотермой Ess — F35 (точка IV). Количество выделившегося сульфата калия пропорционально длине отрезка III—IV или его проекции на ось абсцисс SOlhr—SOllv). [c.239] Степень достижения фигуративной точкой границы полей кристаллизации соды и сульфата калия регулируется вводом в процесс воды. Количество воды определяют по ее содержанию в растворе IV с помощью водной проекции. При 100°С фигуративная точка IV находится в поле кристаллизации соды. Следовательно, упаривание раствора состава IV при температуре 100 °С приведет к выделению в твердую фазу соды. При этом фигуративная точка упариваемого раствора переместится по линии ее кристаллизации до достижения границы раздела полей кристаллизации соды и сульфата калия (точка II). В соответствии с диаграммой растворимости дальнейшее упаривание раствора состава II вызовет перемещение фигуративной точки раствора по изотерме Ет — F oo по направлению к точке fjoo с выделением в твердую фазу соды и сульфата калия. [c.239] После растворения в растворе с солевым составом И получают раствор с солевым составом, соответствующим точке V. Так как точка V лежит в поле кристаллизации соды, упаривание раствора этого состава вызовет кристаллизацию соды, а фигуративная точка раствора будет перемещаться по линии кристаллизации соды до точки VI, расположенной вблизи границы полей кристаллизации соды и сульфата калия. Переработка раствора состава VI аналогична переработке раствора состава /. [c.240] Таким образом, выше был рассмотрен пример графического построения процессов выделения соды и сульфата калия политермическим методом на диаграмме растворимости системы Na+, К СОз, 50Г—Н2О. Следует отметить, что товарная сода, выделяемая на первой стадии процесса, в связи с меньшей концентрацией поташа в растворе на практике содержит его в виде примеси приблизительно в два раза меньше по сравнению с содой второй стадии выделения. Поэтому для улучшения качества товарной соды можно смешать раствор V с маточным раствором сульфата калия. Солевой состав смешанного раствора (точка В) будет определен из условия при упаривании раствора его фигуративная точка должна перемещаться в поле кристаллизации соды до точки III, находящейся вблизи изотермы юо—Lioo и имеющей индекс по калию 50—52. [c.240] В соответствии с диаграммой растворимости для получения возможно более чистых продуктов процессы упаривания выгодно вести при высоких температурах. Однако конструкция аппаратов (в основном аппарата, применяемого для разделения суспензий) ограничивает повышение температуры процессов. Из-за отсутствия высокопроизводительного оборудования для разделения суспензий при повышенном давлении температура упаривания раствора ограничивается температурой его кипения при атмосферном давлении. Кроме того, в температурном интервале работы выпарного оборудования и оборудования для разделения суспензий сода может кристаллизоваться в виде безводной соли и моногидрата. При кристаллизации из чисто содовых растворов температура перехода моногидрата соды в безводную соль и наоборот равна примерно 112°С. [c.240] Температуру кристаллизации сульфата калия для полноты выделения желательно поддерживать минимальной. Однако по экономическим показателям эта температура должна поддерживаться в интервале 30—35° С. [c.241] Рассмотрим построение технологических процессов выделения солей на диаграмме растворимости системы К, Na l Oa, С1-—НгО (см. рис. 56). [c.241] В соответствии с изображенной на рис. 56 диаграммой упаривание раствора II вызовет перемещение фигуративной точки раствора по границе совместной кристаллизации соды и хлорида калия, затем по границе кристаллизации хлорида калия и двойной соли и достигнет точки Гюо—эвтонической точки тройного насыщения. В этой точке раствор насыщен двойной солью, поташом и хлоридом калия. Точка Гюо является конгруэнтной, так как она лежит внутри треугольника, вершинами которого являются полюсы кристаллизации двойной соли, поташа (2К = = 100 С1г = 0)и хлорида калия (2К = 100 С1Г = 100). Следовательно, упаривание раствора состава Гюо даже досуха не приведет к изменению его состава. [c.241] В соответствии с диаграммой растворимости системы Na К ЦСОГ, СГ—НгО точка II при температуре 35 °С находится в поле кристаллизации хлорида калия. Поэтому охлаждение раствора состава II этой системы вызовет перемещение фигуративной точки раствора по линии кристаллизации хлорида калия, проходящей через полюс его кристаллизации (2Кг = ЮО, 2 I2 = юо) и точку II, до достижения границы полей кристаллизации соды и хлорида калия. При этом в твердую фазу будет выделяться хлорид калия. [c.242] В соответствии с диаграммой растворимости Na , КгЦСОГ. SO4 —Н2О точка II при 35°С находится в поле кристаллизации сульфата калия. Поэтому охлаждение раствора II приведет к выделению хлорида калия с примесью сульфата калия. Так как хлорид калия применяется в качестве удобрения, примесь сульфата калия не ухудшит его свойств, поскольку последний является более ценным калийным удобрением, чем хлорид калия. [c.242] В результате охлаждения раствора фигуративная точка солевого состава раствора перемещается в точку VII. Упаривание этого раствора вызывает перемещение фигуративной точки раствора по линии кристаллизации соды с выделением ее в твердую фазу. По достижении фигуративной точки границы поля кристаллизации соды и хлорида калия (точка VIII) в твердую фазу вместе с содой начнет выделяться хлорид калия. [c.242] По достижении фигуративной точкой раствора точки Вюо, являющейся точкой совместной кристаллизации соды, двойной соли и хлорида калия, в твердую фазу будут выделяться сода, хлорид калия и двойная соль. Так как точка Вюо инконгруэнтна, при дальнейшем упаривании раствора состава Вюо начнет растворяться ранее выделившаяся сода и кристаллизоваться двойная соль NaK Os. После полного исчезновения соды в осадке фигуративная точка раствора переместится по изотерме Вш Гюо до точки Гюо с выделением в твердую фазу двойной соли с примесью хлорида калия. [c.242] В соответствии с выполненным построением технологических процессов выделения соды, сульфата калия, хлорида калия и поташа карбонатный раствор должен перерабатываться по схеме, представленной на рис. 60. [c.244] Карбонатный раствор после двухстадийной карбонизации, содержащий до 15 г/л гидрокарбонатов (в пересчете на гидрокарбонат натрия), нейтрализуют каустической содой. Каустическую соду получают каустификацией карбонатного раствора известковым молоком. Нейтрализованный раствор, солевой состав которого соответствует точке И на рис. 57, предварительно упаривается. В упаренном растворе растворяется двойная соль, в результате чего получают раствор с солевым составом, соответствующим точке V (см. рис. 57). Раствор двойной соли в карбонатном растворе упаривается при температуре 92— 97°С с выделением в твердую фазу моногидрата соды. Моногидрат отделяют от маточного раствора, сушат и полученную кальцинированную соду направляют на склад готовой продукции. [c.244] Вернуться к основной статье