Мавзу: Каустик сода ишлаб чиқариш

4-маъруза.

Мавзу: Каустик сода ишлаб чиқариш.
Режа.

0. 
   Каустик содани охакли усулда олиш жараёнини физик-кимёвий асослари.
   
1. 
   Каустиклантириш.
   
2. 
   Шламни ажратиш ва ювиш.
   
3. 
   Охакли усулда натрий ишқори ишлаб чиқаришнинг технологик тасвири.
   

А)Каустилантириш булими.
Б) Буғлатиш булими
В) Каустик содани сувсизлантириш.

Таянч иборалар.

Ишқор, охак, сода, кристал, каустиклантириш, шлам, буғлатиш, сувсизлантириш, гигроскопик, кимёвий мувозанат, мувозанат константаси.

Каустик содани охакли усулда олиш жараёнини физик-кимёвий асослари.

Умумий маoлумотлар.
Тоза натрий гирооксиди – NaОН, оқ массадан иборат бўлиб, хаводан сув буғи ва карбонат диоксидини сингдириш қобилиятига эга.
Одам терисига натрий гидроксид томчиси тегса, узоқ вақт битмайдиган яра бўлади. Терига муттасил тегибтуриш сурункали экзема хосил қилади. Унинг хаводаги аэрозолини рухсат этилган концентрацияси 0.5 мг/м³.
Сувсмз ишқорни икки хил модификацияси мавжуд: NaОН ромб шаклдаги кристалли ва - NаОН – куб шаклидаги кристалли. Зичлиги 2130 кг/м³, оддий моддалардан иссиқлик хосил қилиши 427 кЖ, эриш температураси 328 ⁰ С. сув билан қатор кристаолгидрат хосил қилади. Натрий ишқори саноатнинг жуда куп сохаларида ишлатилади. Кимё, нефткимёси, целлюлоза-қоьоз, металлургия ва хакозо.
Каустикланиш.
Натрий ишқорини охакли усулда олиш натрий карбонатини охак суви билан каустилантиришга асосланган:
Na₂C0₃+Ca(0H)₂2Na0H + CaC0₃ + 0/84 кЖ (1)
Каустиклантириш учун охак суви ўрнига охак берилганда, охак сундириш иссиқлигидан хам фойдаланиш мумкин. Каустиклантириш жараёнини бошида эритмада катта миқдорда СО₃ – ионлари мавжуд, шунинг учун СаСО₃ – ни эриган миқдори жуда кам. Каустиклантириш ортиши билан эритмада ОН – ионлари йиьилади ва СО₂ – ионлари камаяди, шунинг учун СаСО₃ эриш қобилияти ортади, Са(ОН)_2­ – ники эса камаяди. Тузларни эриш қобилияти бир хил булганда мувозанат вужудга келади. (1) – реакцияни мувозанат константаси қўйидаги нисбатга тенг бўлади.
(2)

каустиклантириш жараёнини асосий характеристкаларидан бири мувозанат каустиклантириш даражасидир. ОН^—ионларини концентрацияси мувозанат константаси ва СО₃^—ионлари концентрацияси оқали ифодалаш йули билан қўйидагини оламиз:

(3)
бу ифодадан куриниб турибдики, каустикланиш даражаси дастлабки эритмада сода концентрацияси камайса, каустикланиш даражаси ортади. Лекин шу йул билан бирга сувни нисбий миқдори каустикланган эритмада ортади. Сувнинг нисбий миқдорини ортиши, кучсиз шелокларни буғлатиш учун кетадиган буғ миқдорини купайишига олиб келади.
Мувозанат эришиш температурага боьлиқ. Температура 80 ⁰С мувозанат каустикланиш даражасига 12 соатда эришилади. 100 ⁰ С да 3 соатда эришилади. Температура 98-100 ⁰ С атрофида булганда йирик кристалл чукма СаСо₃ хосил булиш жараёни тезлашади. Бу эса шламни ишқор эритмасидан ажралишини яхши таoминлайди ва эритма ёпишқоқлиги камайиши хисобига СаСО₃ чукмага тушиши тезлашади. Охакда SiО₂ миқдорини булиши, қўшимча сода сарфланишига олиб келади.

Si0₂ + NaC0_3­NaSi0₃+C0₂

Шламни ажратиш ва ювиш.

Кучсиз шелокни яхшилаб тиндириш ва шламдан ажратиш талаб этилади. Чунки буғлатиш жараёнида, буғланиш билан бирга тескари реакция СаСО₃ ва NаОН билан ўзаро реакцияси натижасида СаОН ва NаСО₃ хосил булади. шундай қилиб эритмада сода миқдори ортади, каустикланиш даражаси эса камаяди. Бундан куриниб турибдики, каустикланган эритмани буғлатишга беришдан олдин уни яхшилаб тиндириш талаб этилади.
Шламни кучсиз шелокдан ажратиш тезлиги, пиширилаётган охактош сифатига, пишириш шароитига, ундаги охак миқдорига боьлиқ булади.
Тажрибалар шуни курсатадики, охак тошда SiО₃, АlО₃ ва ЬеО₃ лар улуши ортиши билан, кучсиз шелокни тиниш тезлиги камаяди. Охакни сундириш шароити хам кучсиз шелокни тиниш тезлигига таoсир этади.агар каустикланиш учун суви жуда майин охакдан тайёрланган бўлса, тиниш тезлиги 1.06-1.48 м/соатни , агар оддий усулда тайёрланган охак суви ишлатилса, у холда тиниш тезлиги 0.16-0.28 м/соатгача камаяди. Каустиклантириш жараёни юқори температурада олиб борилганда хосил буладиган СаСО₃ кристаллари йирикроқ бўлади. Бу хол кристалларни тезроқ чукишини таoминлайди, натижада эритмада СаСО₃ кристаллари камаяди. Бу хол СаСО₃ кристалларини NаОН дан яхши ва оз миқдордаги ювиш суви сарф билан ювилишини таoминлайди.
Сода ишлаб чиқаришда иложи борича сода эритмасини юқори даражада декарбонизациялашаг эришишни таoминлаш керак. Чунки сода эритмасидаги натрий дикарбонат ювиш сувларида натрий ишқори билан раекцияга киришади.

NаНСО₃ + NаОНNа₂СО₃ + Н₂О

Натижада 1 тн NаОН олиш учун, охак бўйича белгиланган сарф коэффициенти ошиб кетади.

Охак усулда натрий ишқори

ишлаб чиқаришнинг технологик тасвири.

Охакли каустик сода ишлаб чиқарувчи цех учта булимга эга: каустиклантириш, кучсиз шелокларни буғлатиш ва эритиш.

Каустиклантириш булими – бу тасвирни алохида хусусияти шундаки, битта аппаратни ўзида охакни сундириш ва содали эритмани каустиклантириш жараёнларини ўтишидир. Сундиргич каустификаторда, каустиклантириш даражаси 75-80% ташкил этади.
Сундиргичга охакни сундириш учун сув урнига содали эритма берилади. Кўйдирилган охакни (1) силос сақлагичда (3) тарновли таoминлагич каустификаторига дозалаб бериб турилади. Охак билан бирга сундиргичга, (4) босим аралаштиргичдан «меoёрий» сода эритмаси (стехиометрикдан 93-95 %) келади. Босим аралаштиргичдан тошиб тушадиган «меoёрий» сода эритмаси (29) аралаштиргичга киради. Таркибида Na0H, NaC0₃, CaC0₃ ва ортиқча охак булган суспезия сифон труба орқали (9) элак корзинали сифон тоьорага оқиб ўтади. (элак тешиклари размери 4х4). Тешикчалардан ўтмаган охак ва ёнмай қолган ёнильи доначалари, хар замонда корзинадан отвалга тукилиб турилади. Ишқор суспензия (9) сифон корзинадан (28) суспензия аралаштиргичга оқиб тушади, (27) қум тутгичга ва (26) насос ёрдамида (10) биринчи поьона каустификаторига юборилади. Каустификатор (10) дан чиқишда эритмани каустикланганлик даражаси 84 % атрофида булади. ортиқча суспензия (28) аралаштиргичдан (29) аралаштиргияга оқиб тушади. «Меoёрий» сода эритмаси билан аралашиб (30) насос ёрдамида (4) босим бакига қайтарилади. Кауситификаьорда (10) суспензия бир ярим соат тургандан кейин (25) насос ёрдамида, параллел ишловчи (12) тиндиргичларга юборилади. Тиндирилган кучсиз, 80 ⁰ С температурали, таркибида 130 г/л NаОН, 30 г/л NаСО₃ ва 11.3 г/л NaS0₄ булган шелок (14) кучсиз шелок йиьгичларда йиьилади. Кеийн буғлатишга юборилади. Шлам (12) тиндиргичдан (13) иккинчи поьона каустификаторга ўтади. Шламда қолган охакни тулароқ ишлатиш учун иккинчи каустиклантиришни сода миқдори ортиқча (50% дан куп) шароитда ўтказилади. Сода эритмаси миқдорини мул булишини таoминлаш учун (13) каустикификаторга сода берилади. Иккинчи поьона каустификаторида каустикланиш даражаси одатда 55% дан ошмайди. Каустификатор (13) да шлам суюлтириш учун, олти ярусли (22) ювгичнинг иккинчи ярусидан тиндирилган суюқлик берилади. (22) шлам ювгичнинг юқорги ярусига (23) насос ёрдамида (13) каустификатордан суспензия берилади. Шлам ювгич (22) да, шламни ювиш учун буғлатиш булимидан келадиган конденсат ва (15) филтрдан келадиган шлам филтирати, (18) йиьгичда аралаштириб (22) аппаратга берилади. Ювиш сувини 75 ⁰С температурада (22) ювгичнинг пастки қисмидан, юқоридан келаётган шламга қарама-қарши (24) насос ёрдамида юборилади. Ювгичнинг юқори ярусидан ювиш суви, кучсиз шелокларни концентрациясини оширишда ажралиб чиққан (NaСО₃ ва NaS0₄) буғлатиш тузларини эритиш учун хайдалади. Температураси 75 – 80 ⁰ С ли, ювилган шлам (21) йиьгичга киради ва ундан (15) вакуум филтрни тоьорасига берилади. Филтрланган ва конденсат билан ювилган шламни филтр барабанидан (17) шнейкли аралаштиргичга кесиб тушурилади; бу ерга шламни суюлтириш учун сув берилади ва (19) шлам йиьгичга аралаштиргич орқали (20) насос ёрдамида «оқ денгиз»га хайдалади.
Буғлатиш, тузларни эритиш натижасида хосил булган сода эритмаси ва ювиш сувлари (2), (5) ва (7) йиьгичларда сақланади. Бу эритмалардан маoлум бир дозаларидан (33) аралаштиргичга олиб «меoёрий» сода эритмаси тайёрлаш мумкин. Уни (32) насос ёрдамида (31) иситгич орқали (4) «меoёрий» сода эритмаси босим бакига юборилади.
Буғлатиш бўлими.
Олинган кучсиз шелокларни концентрлаш одатда икки стадияда амалга оширилади. Биринчи буғлатиш типовой уч корпусли буғлатиш аппаратида бажарилади. Эритма харакати йуналиши бўйлаб 1 – аппарат 980 кПа (10 кгс/см²) буғ босимда буғлатилади, ишқор концентрацияси 130 дон 200 г/лгача кутарилади. Эритма кейин иккинчи ва учинчи корпусларга ўтади. Учинчи корпус 80 кПа (600мм.симоб.уст) да яoни вакуум остида буғлатилади. Натрий ишқорини концентрацияси 3-корпус буғлатиш аппаратидан чиқишда 610-660 г/л ни ташкил қилади.
Натрий ишқорини концентрациясини оширишда ажралиб чиққан натрий сулpфат ва карбонат, эритмадан ўрта шелоклар тиндиргичида ажратилади. Тиндирилган эритма ўрта шелоклар йиьгичига, шлам вакуум филтрга хайдалади. Ўрта шелоклар йиьгичидаги тиндирилган эритма товар махсулоти хисобланади. қаттиқ каустик олиш учун суюқ каустик сода иккинчи стадияга буғлатишга юборилади, уни концентрацияси 1000-1200 г/л NаОН гача кўтарилади. Иккинчистадия буғлатгич, битта вакуум буғлатгич аппаратидан иборат бўлиб, 1-стадия буғлатгични биринчи аппаратидан чиқаётган, иккиламчи буғ билан иситилади. Бу аппаратда вакуум 80 Кпа (600 мм.симоб.уст) булиши керак.
Каустик содани сувсизоантириш.
Натрий ишқорини сувсизлантириш якка қозонларда даврий амалга оширилган. Хозирги кунда N аОН ни сувсизлантириш узлуксиз ишлайдиган эритиш қозонлари батареясида амалга оширилади. Бу усулда «кучли ишқор» - 1000 –1200 г/л NаОН концентрацияда буғлатиш булимидан келгандан кейин кетма-кет олтита иситгичдан ўтади. Уни температураси 130-140 ⁰ С дан 200-210 ⁰ Сгача кутарилади. Кейин ишқор кетма-кет 9-та эритиш қозонларидан ўтади ва 9-қозонда барабанларга қуйилади. Ёки таглаловчи машинага юборилади. Иситгич ва қозонлар оддий ёнильи ёнганда ажралиб чиққан иссиқлик хисобига қиздирилади. Тайёр махсулот қозондан, 400 ⁰ С температурали натрий ишқори, чуяндан тайёрланган марказдан қочма насос ёрдамида (ботирма насос) олиб чиқилади.
Назорат саволлари.

1. 
   Натрий ишқори одам терисига тегса қандай асоратларга олиб келади?
   
2. 
   Каустиклантириш жараёнини тушунтириб беринг?
   
3. 
   Мувозанат каустиклантириш даражаси температурага боьлиқлиги?
   
4. 
   Шламни кучсиз шелокдан ажратиш тезлиги нималарга боьлиқ?
   
5. 
   Буғлатиш жараёни охирида қандай ва у қандай сифат кўрсаткичларига эга булиши керак?
   
6. 
   Каустик сода яна қандай усуларда олинади?
   
7. 
   Уювчи натрий нима учун ишлатилади?
   
8. 
   Каустик сода саноати чиқиндиларидан қандай моддалар олиш мумкин?
   
9. 
   Охакли усулда сода олишнинг асосий босқичлари қандай номланади?
   
10. 
    Натрий ишқорини сувсизлантириш кандай амалга оширилади?