Производство кальцинированной соды аммиачным способом. Химизм процесса. Основные и вспомогательные стадии процесса. Цикл использования аммиака в процессе

Кальцинированая сода широко используется в производстве мыла и моющих средств, стекла, едкого натра, целлюлозы, химических волокон, алюминия и др продуктов.

Основное количество кальцинированной соды получают аммиачным способом (способ Сольве), разработанный ещё в середине 19 века.

Сырьем для производства кальцинированной соды аммиачным методом является поваренная соль в виде насыщенного водного раствора (рассола), с концентрацией около 300г/л, и известняк (мел) – СаСО₃. В качестве вспомогательного применяют аммиак.

Соду получают через промежуточное соединение (бикарбонат натрия).

Хлорид натрия перерабатывается в соду путем реакции обмена, происходящей в водном растворе между двумя солями. Задача состоит в том, чтобы подобрать вторую соль, плохо растворимую в воде. Такой солью, может быть бикарбонат натрия – NaHCO₃. Для получения NaHCO₃ проводят обменную реакцию между NaCl, находящимся в растворе, и так же хорошо растворимой кислой углекислой солью аммония (бикарбонатом аммония):

NaCl + NH₄HCO₃ = NaHCO₃ + NH₄Cl + Q; (1)

Углекислый аммоний не изготовляется отдельно, а получается во время самого процесса насыщенного соляного раствора сначала аммиаком, а потом углекислым газом:

NH₃ + H₂O + CO₂ = NH₄HCO₃ + Q. (2)

Реакция (1) обратима. Степень превращения NaCl составляет 70-75% и зависит от температуры и концентрации реагирующих веществ.

Полученный NaHCO₃ превращают в карбонат натрия при высокой температуре:

2NaHCO₃ = Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O. (3)

Это процесс называется кальцинацией. Наряду с этим проводят и ряд вспомогательных операций, к которым относятся получение углекислого газа и аммиака, необходимых для превращения раствора NaCl в соду. Углекислый газ получается обжигом известняка:

CaCO₃ = CaO + CO₂. (4)

Выделившийся по реакциям (3) и (4) СО2 направляется на карбонизацию содового раствора.

Аммиак получают обработкой раствора NH₄Cl, образующегося по реакции (1) и находящегося в растворе после отделения кристаллического NaHCO₃. Раствор нагревают с известняковым молоком:

NH₄Cl + Ca(OH)₂ = 2NH₃ + CaCl₂ + 2H₂O. (5)

Необходимую для реакции гашеную известь получают при действии на обожженную известь (полученную по реакции(4)) водой:

CaO + H₂O = Ca(OH)₂. (6)

Полученный по реакции (5) аммиак направляется на насыщение соляного раствора. Т.о. аммиак совершает в производстве замкнутый цикл. Поэтому количество аммиака во время всего процесса должно оставаться постоянным. Свежий аммиак добавляют только для компенсации потерь.

Вопрос № 29