Karbonizatsiya jarayonining texnologik hisoblari

Karbonizatsiya jarayonining texnologik hisoblari

Karbonizatsiya bo‘limida ammoniylashgan namokob bilan uglerod dioksid absorbsiya qilinadi va natriy gidrokarbonat cho‘ktiriladi. Bu jarayon quyidagi tenglama bo‘yicha o‘tadi:

NaCl+NH₃+CO₂+H₂O⇄NaHCO₃+NH₄Cl

Ammoniylashgan namokob bilan absorbsiya qilingan SO₂ ning miqdori sistemaning karbonizatsiya darajasi (R_s) bilan baholanadi. R_c-bu yutilgan uglerod dioksid (qattiq fazadagi ham) miqdorining suyuq fazadagi ammiakning umumiy miqdoriga nisbati. Qattiq fazadagi SO₂ ning miqdori cho‘ktirilgan NaHCO₃ ga ekvivalentli bo‘ladi va eritmadagi bog‘langan ammiakning miqdori bilan aniqlanadi. Bu miqdor esa eritmadagi ammoniy xloridning bir qismiga (cho‘ktirilgan NaHCO₃ ga ekvivalentli) to‘g‘ri keladi. Bog‘langan ammiakning [NH₃ bog‘] miqdorini aniqlash uchun uchun ammiakning umumiy miqdoridan to‘g‘ri titrni ayrish kerak. To‘g‘ri titr eritmaning ishqorligini baholaydi va bevosta eritmani xlorid kislota orqali titrlash bilan aniqlanadi. Sistemaning karbonizatsiya darajasi quyidagi tenglama bo‘yicha aniqlanadi.

R_c 200% bo‘lganda, ya’ni 1.n.b. NH₃ ga 2 n.b. CO₂ to‘g‘ri kelgan holda karbonat kislotaning barcha tuzlari gidrokarbonat holda bo‘ladi. Bu holatda asosiy reaksiyani quyidagicha yozish mumkin:
NaCl+NH₄HCO₃⇄NaHCO₃+NH₄Cl
Ishlab chikarish sharoitida sistemaning karbonizatsiya darajasi 187-199% ni tashkil etadi.
YUqoridagi reaksiya bo‘yicha moddalarning eruvchanligini P.P.Fedotev o‘rganib chiqqan (SO₂ ning bosimi 1 atm bo‘lgan). Bu bosimda karbonizatsiya darajasi 200% ga etmaydi va shuning uchun P.P.Fedotev olgan ma’lumotlar etarli darajada aniq bo‘lmagan. 0-30⁰C temperatura intervalida NH₄Cl va NaHCO₃ lar stabil tuzlar holatida bulgan. Demak, ko‘rsatilgan temperatura intervalida qattiq fazalar NaCl va NH₄NCO₃ stabil holatda bo‘laolmaydi va boshka stabil xolatga o‘tadilar (NaHCO₃ va NH₄Cl). SHuning uchun reaksiyada qatnashayotgan 4 ta tuzlardan bir vaqtda 1 tasi stabilsiz bo‘lishi mumkin, ya’ni NaHCO₃, NH₄Cl, NH₄HCO₃ yoki NaHCO₃, NH₄Cl va NaCl.
Karbonizatsiya bo‘limida eng muxim ko‘rsatkichlardan biri natriydan foydalanish koeffitsienti (U_Na). Natriydan foydalanish koeffitsienti bu qattiq fazaga cho‘kib tushgan NaHCO₃ ning miqdorining boshlang‘ich NaCl miqdoriga nisbati:

Temperatura oshishi bilan natriydan foydalanish koeffitsienti oshib boradi. 32⁰S temperaturada U_Na maksimal miqdorga etib boradi. 32⁰S dan temperatura oshishi bilan NaHCO₃ va NH₄Cl tuzlardan iborat tuyingan eritma hosil bo‘ladi. Bu tuzlarning eruvchanligiga binoan U_na ning qiymati kamayadi. Masalan, 45⁰S temperaturada U_Na ning qiymati 81,6% tashkil etadi. SHunday qilib, P.P.Fedotevning ma’lumotlari bo‘yicha 32⁰S temperaturada U_Na ning qiymati 84% tashkil etadi.

Ishlab chiqarish sharoitida U_Na ning qiymati 75% dan oshmaydi, chunki hosil bo‘lgan eritmalar faqat gidrokarbonat bilan to‘yingan bo‘ladi. U_Na ning maksimal qiymatiga erishish uchun namokobga ammiak bilan qattiq natriy xloridni natriy tuzini qo‘shish kerak. Natriy xlorid karbonizatsiya qilish natijasida NaHCO₃ cho‘kmaga tushib qisman eriydi va hosil bo‘lgan eritmada xlor ionlarining konsentratsiyasi optimal qiymatigacha oshadi. Texnik natriy xlorid tarkibida kalsiy va magniy ionlar aralashmasi borligi uchun bu tuzni faqat tozalab qo‘shish mumkin. Tuzni tozalash iktisodiy nuqtai nazardan foydali emas.
Boshlang‘ich moddalarning konsentratsiyasi oshishi bilan cho‘ktirilgan NaHCO₃ ning miqdori oshib boradi. SHuning uchun soda ishlab chiqarishida namokob NaCl bo‘yicha maksimal konsentratsiya bilan tayyorlanishiga harakat qilinadi. Bundan tashqari tozalashda va absorbsiya jarayonida NaCl konsentratsiyasi kamayishiga yo‘l qo‘yilmaydi.
Eritmada ammiakning konsentratsiyasni cho‘kmaga tushayotgan NH₄HCO₃ mikdori bilan chegaralangan. 30⁰S temperaturada umumiy amiakning umumiy xlorga nisbati birga teng.
Karbonizatsiya jarayonida 15% ammiakning gaz bilan chiqib ketishi munosobati bilan bu nisbat 1,10-1,15 atrofida ushlanadi. Mumkin bo‘lgan maksimal karbonizatsiya darajasiga erishish karbonizatsiya gazidagi CO₂ ning konsentratsiyasiga bog‘liqdir. Karbonizatsiyaga uglerod dioksid soda va ohak tosh uchoqlaridan keladi. Soda o‘choqlari gazi (85-90% CO₂) to‘liq karbonizatsiyaga beriladi. Bu gazga kerakli miqdorda oxoq tosh o‘choqlari gazi qo‘shiladi (33-40% CO₂).
Karbonizatsiya bo‘limida NaHCO₃ ning yirik kristallarini hosil qilish eng muhim masaladir. Karbonizatsiya kolonnasining unumdorligi eng sekin o‘tadigan jarayonga bog‘liqdir. Eng sekin o‘tadigan jarayon deb NaHCO₃ ning kristallizatsiyasini hisoblash mumkin. NaHCO₃ ning yirik kristallarini olish vaqtni talab qiladi. Suyuq fazaning kolonnadan o‘tish vaqti kolonnaning erkin hajmiga bog‘liqdir. SHuning uchun kolonnaning barbotaj tarelkasini kolpaki maxsus konstruksiyaga ega. Kolpak tegida gaz minimal va suspenziya maksimal hajm egallaydilar. NaHCO₃ ning kristallizatsiya jarayoni karbonizatsion kolonnaning ma’lum temperatura rejimini talab qiladi.
NaHCO₃ kristallariga quyidagi yuqori talablar qo‘yiladi: kristallar etarli darajada yirik bo‘lishlari kerak (100-200 mkm), o‘lchami va shakli bir xil bo‘lishi zarur. Bu talablarga keyingi quyidagi apparatlarning yaxshi ishlashiga bog‘liq: vakkum-filtr va soda o‘chog‘i.