Сольвенің аммиакты тәсілмен сода технологиясы
Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
М.Өтемісов атындағы Батыс Қазақстан мемлекеттік университеті
Жаратылыстану - географиялық факультеті
Райымбек Ақмарал Қасынбекқызы
Сода өндірісінде пайда болатын шламды қолдану мүмкіндігін зерттеу
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Мамандығы 5В072000 Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы
Орал 2019
Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
М.Өтемісов атындағы Батыс Қазақстан мемлекеттік университеті
Жаратылыстану - географиялық факультеті
Химия кафедрасы
Қорғауға жіберілді
Кафедра меңгерушісі
Кубашева Р.Н.
________ 2019 ж
Дипломдық жұмыс
Сода өндірісінде пайда болатын шламды қолдану мүмкіндігін зерттеу
Мамандығы 5В072000 Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы
Орындаған Райымбек А.Қ.
Ғылыми жетекшісі
х.ғ.к., доцент Сатаева С.С.
Орал 2019
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ
3
1
ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
5
1.1
Сода өндіру технологиясы түрлерінің сипаттамасы
5
1.2
Аммиакты әдіс бойынша сода өндіру процессінің технологиялық сипаттамасы
23
1.2.1
Б Маркалы калцьцинирленген соданың өндірісі
23
1.2.2
А Маркалы калцьцинирленген соданың өндірісі
26
2
ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ
28
2.1
Сода өндірісі шламының физика-химиялық және токсикологиялық қасиеттері
28
2.2
Сода өндірісінің қалдықтарын жол жабындарын дайындауда қолдану мүмкіндіктері
32
2.3
Сода өндірісінің қатты қалдықтарын қосымша пайдалану мүмкіндіктері
39
3
ЕҢБЕКТІ ҚОРҒАУ
42
3.1
Сода өндірісі кезіндегі техникалық қауіпсіздік және еңбекті қорғау
42
ҚОРЫТЫНДЫ
45
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
46
ҚОСЫМША
48
КІРІСПЕ
Қазіргі уақытта әлемде жер үсті және жер асты суларының өнеркәсіптік кәсіпорындардың ағындарымен ластану проблемасы басты орындардың бірінде. Химия өнеркәсібіндегі ең ірі су тұтынушыларға аммиакты тәсілмен (Сольве әдісі) кальцийленген сода өндіретін кәсіпорындар жатады. Бірқатар маңызды артықшылықтарымен қатар, кальцийленген соданы өндірудің елеулі кемшіліктеріде бар. Бұл энергия ресурстарына айтарлықтай шығын және үлкен үлестік капиталды қажет ететін өндіріс. Бірақ Сольве әдісінің ең басты кемшілігі - өндірістің экологиялық қауіпсіздігі жоғары емес, ол көп мөлшерде дистиллерлік сұйықтық деп аталатын сұйық қалдықтардың түзілуімен түсіндіріледі. Бір тонна кальцийленген сода алған кезде құрамы 719,99-1320,98 кг хлоридтерден, 270,02-523,84 кг кальцийден, 162,42-271,27 кг натрийден және т. б., қосылыстардан тұратын, 9-10 м3 дистиллерлік сұйықтық түзіледі, бұл бастапқы табиғи шикізат тиімсіз пайдаланылатындығын куәландырады.
Жұмыстың өзектілігі. Қазіргі уақытта кальцийленген соданы аммиак әдісі бойынша өндірудің қалдықтарының қоршаған ортаға теріс әсер етуін төмендету проблемасы сода өндіретін барлық елдерде өзекті болып табылады. Пайда болатын қалдықтардың саны, қолданылатын өңдеу, кәдеге жарату және пайдалану технологиялары дистиллерлік сұйықтық проблемасын тек ішінара ғана шешеді. Осының салдарынан негізінен шлам жинағыштарда (тұндырғыш тоғандарда) қалдықтардың жиналуы жұмыс істеп тұрған өндірістерге жақын орналасқан су қоймаларына ағызылады.
Шлам жинағыштарда дистиллярлы сұйықтықтың жиналуына байланысты шлам жинағыш жаңа жер учаскелерінің пайда болуымен қатар өндіріс қуатын ұлғайтумен ғана емес, сондай-ақ жүктемелерді ұстап тұруы қажет. Демек, тоған-тұндырғыштардың құрылғысы паллиативті болып табылады және қалыптасқан экологиялық жағдайды шеше алмайды.
Сондай-ақ дистиллерлік сұйықтықты төгу табиғи су қоймаларының биологиялық көрінісінің елеулі өзгеруіне алып келеді. Нәтижесінде су қоймаларының ластануы адамға тікелей және жанама әсер етіп, шаруашылық-ауыз су және өнеркәсіптік сумен жабдықтауға айтарлықтай кері әсерін тигізеді.
Осылайша, кальцийленген сода өндірісінің қалдықтарын табиғи ортаға тигізетін теріс әсерін азайту ғылыми-техниканың өзекті мәселелерінің бірі болып табылады.
Жұмыстың мақсаты: Қалдықсық технологиялық жүйені жүзеге асыру мақсатында, сода өнідірісінің қоршаған ортаға тигізетін антропогендік әсерін төмендету негізінде сода өндірісінде пайда болатын шламды екінші реттік шикізат ретінде қолданудың мүмкіндіктерін зерттеу.
Қойылған мақсатқа жету үшін келісідей міндеттер анықталды:
oo сода өндірісінің бірнеше түрлерін қарстырып, негізгі әдісінің (Сольве) толық технологиялық сипаттамасын беру;
oo сода өндірісі кезінде түзілетін қалдықтардың физика-химиялық қасиеттерін қарастыру;
oo өндіріс қалдықтарының қолдану аясының мүмкіндіктерін қарастыру;
Зерттеу нысаны. Сода өндірісінің қалдықтары
Зерттеу базасы. Зерттеу жұмыстары М. Өтемісов атындағы БҚМУ қарасты Экология және биогеохимия сынақ зертханасында жүргізілді.
ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1.1 Сода өндіру технологиясы түрлерінің сипаттамасы.
Кальцийленген сода химия өнеркәсібінің маңызды өнімдеріне жатады. Кеңес дәуірінде ССРО ОАА мәліметтерінде жылдар бойынша кальцийленген соданы шығару көлемі міндетті түрде өнеркәсіптің басым және маңызды көрсеткіштері ретінде орталық газеттерде басылды. Кеңес дәуірінде бұл көрсеткішке аз көңіл бөлінеді, бірақ сода шығару көлемінің маңыздылығы химия өнеркәсібі үшін де, сода тұтынумен тығыз байланысты басқа да салалар үшін де үлкен мәнге ие. Бұл өнімсіз қандай да бір саланы қазіргі шын мәнінде атау қиын. Кейбір ірі тұтынушыларды ғана атаймыз, олардың ішінде бірінші орында-шыны өнеркәсібі ~50%, екінші орында-химия өнеркәсібі ~25%, үшінші орында-металлургия өнеркәсібі ~15%, целлюлоза-қағаз өнеркәсібі және қалған салалар ~10%. Бұл сандар не туралы айтады? Мысал үшін шыны өнеркәсібі. Бұл тек терезе әйнегі емес, бұл автокөлік әйнегі, табақ шыны, ыдыс әйнегі, медициналық, электровакуум, ыдыс-аяқ, оптикалық-талшықты, кәдесыйлық және тағы басқалар. Тек осы мысал әлемнің кез келген елі, оның ішінде Ресей үшін кальцийленген соданың маңыздылығын көрсетеді. Соданы пайдаланудың алуан түрлілігі оның өндірісте: каустикалық сода, синтетикалық жуғыш құралдар, хром қосылыстары, сульфиттер, фторидтер, фосфаттар, көптеген натрий тұздары, алюминий, тамақ өнімдері және өнеркәсіптің басқа да көптеген салаларында қолданылуы туралы куәландырады. Сондықтан сода өндіруге елдің экономикасын басқарудың барлық деңгейлерінде ерекше мән беріледі және осыған байланысты сода өндірісі технологияларын дамытудың бағытын, олардың өткен және болашақ даму перспективаларын ескере отырып, қадағалаудың өзектілігі артады. Ол үшін егжей - тегжейлі талдау қажет, қолда бар тәжірибе мен білімді ескере отырып, бұрынғы, қазіргі және жаңаларын құру перспективаларына шолу жасау.
Сода өндірісінің өнеркәсіптік технологияларына қысқаша тоқталайық. Олардың жоғары құны мен процестің үлкен ұзақтығына байланысты өндірісте пайдаланылуы мүмкін емес сода алудың көптеген жартылай экспериментальды тәсілдерін қарастырмаймыз.
XVIII ғасырдың соңында Лебланмен жасалған сода алу әдісіне тоқталайық.
Никола Леблан әдісі бойынша сода технологиясы:
Леблан әдісі бойынша сода алу XIX ғасырдың химия өнеркәсібінің негізгі саласы болды. Бұл процесс сол уақыттың химиялық білімін жетілдіру үшін де үлкен маңызға ие болды. Оны зерттеу химиктердің алдына көптеген мәселелерді қойды. Француз өнертапқышымен ұсынылған әдістің бірегейлігі шикізаттың жекелеген түрлерінің оңтайлы арақатынасы мен сода түзілуіне әкелетін олардың өзара іс-қимылының шарттарын табудан тұрды. Осының бәрі бұрын ұсынылған әдістермен салыстырғанда соданы оңай және арзан алуға мүмкіндік берді. Лебланның ашылуы химико-техникалық зерттеулердің ұзақ дамуының нәтижесі болды. Ол XVIII ғасырдағы химияның ең жоғарғы даму фазасының маңызды құрамдас бөліктерінің бірі болып табылады.
Никола Леблан әдісі бойынша технологияның химизмі:
1) 2NаС1+Н2SO4 = Nа2SO4+2НС1;
2) Nа2SO4 + 2С+ СаCО3 = Nа2СОз + СаS↓+2СО2↑,
Na2SO4+2C = Na2S + 2CO2↑,
Na2S + CaCO3 = Na2CO3 + CaS↓,
CaCO3 = CaO + CO2↑, CO2 + C = 2CO↑;
3) CaO + H2O = Ca(OH)2,
Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + NaOH,
2NaOH+CO2 = Na2CO3 + H2O,
CaS + 2NaOH = Ca(OH)2 + Na2S;
4)Na2СО3ˣ10Н2О -- Na2CO3ˣH2O -- Nа2СО3+Q.
Леблан әдісі үнемі жетілдірілді, HC1 хлор және хлор бар өнімдерге өңдеу тәсілдері әзірленді, олар жеткілікті кең сұранысқа ие болды. Сол жылдары Леблан әдісі бойынша жұмыс істейтін сода зауыттары хлор алудың электрохимиялық тәсілі тарала бастаған уақытқа дейін (1890 жыл) хлорлы өнімдердің жалғыз жеткізушісі болды.
Бірақ осы уақытта аренаға сода өндірісінің жаңа, неғұрлым прогрессивті процесі - аммиакты болды, ол Леблан өндірісі үшін күшті бәсекелес болды және сода технологиясының біздің заманымызға дейінгі прогрессін анықтаған.
Сольвенің аммиакты тәсілмен сода технологиясы.
1865 жылы Э. Сольве Френельдің, Грей - Дьюар және Д. Хеммингтің еңбектерін негізге ала отырып, аммиакты сода технологиясының химизмін пысықтап, аммиакты регенерациялау тәсілін таба алды. Ол суды өңдегеннен кейін кальций гидроксиді берген кальций оксидін қолдануды ұсынды:
CaO + H2O = Ca(OH)2
аммоний хлоридінен NH3 аммиак алу үшін:
2NH4Cl + Ca(OH)2 = 2NH3↑ + CaCl2 + 2H2O.
Осылайша, аммиак барлық уақытта айналыста болды және жұмсалмады, өндіріс қалдығы тек CaCl2 кальций хлориді ғана қалды.
XIX ғасырдың 90-шы жылдары дистилляцияға (аммиакты кәдеге жарату) арналған негізгі аппараттардың конструкциясына жұмыстың Үздіксіз технологиялық режиміне көшуге мүмкіндік берген маңызды жетілдірулер енгізілді.
1865 жылы Сольведе Куйе (Бельгия) жерінде аммиак содасының шағын зауытын салды, өзінің құрал -- жабдықтарды құрастыру бойынша және өзінің алғашқы Құйдағы зауытынан кейін сол уақыттағы ең қуатты кәсіпорындардың бірі-Домбалада (Франция) ірі сода зауытын салды. Шикізат ретінде хлорлы натрийді тас тұз түрінде қолданды. Аммиак аммиак су немесе аммоний сульфаты түрінде қолданылған. Аммиакты бөлу үшін бірінші рет қатты түрдегі әк, ал XIX ғасырдың 80-ші жылдарынан бастап әк сүті болды. Оның зауытының өнімдері Венадағы бүкіләлемдік көрмеде 1873 жылда экспонатталды және өнертапқышқа үлкен танымалдылықты әкелді.
Сольве технологиясы бойынша барлық өндірістік процесс алты бөлімшеде жүзеге асырылады. Процесс сору бөлімшесінде басталады, онда тұзды тазарту бөлімшесінде алдын ала тазартылған тұзды тұздығы аммиакпен өңделеді. Карбонизация бөлімінде аммиакты тұздық арқылы әк және сода пештерінен түсетін көмірқышқыл газын өткізеді. Содан кейін мыналар жүреді: сүзу бөлімшесі (жатыр сұйықтығынан натрий бикарбонатын тұндыру); кальцинация бөлімшесі (натрий бикарбонатының ыдырауы, оның өнімі кальцийленген сода және карбонизациялау процесінде қайтарылатын көмірқышқыл газы болып табылады); Дистилляция бөлімшесі (жатыр сұйықтығынан бумен және әкпен аммиакты регенерациялау). Аммиак-сода өндірісінде пайдаланылатын компоненттер-әк және көмірқышқыл газы әктастан немесе бордан арнайы пештерде күйдіріп алынады. Қалдықтарда хлорлы кальций ерітіндісі және кальций карбонатының қатты қалдықтары қалады.
Аммиакты тұздықты карбонизациялау процесі көп мөлшерде жылудың бөлінуімен қатар жүреді, карбонизациялық колонналар тұздықты қарқынды салқындатуды қамтамасыз ететіндей етіп жасалған. Бағананың төменгі бөлігінде суық су айналатын көлденең орналасқан түтіктермен жабдықталған Тоңазытқыш бөшкелер орнатылды. Натрий бикарбонаты алдымен кезеңдік жұмыс істейтін аппараттарда (нутч - сүзгілерде) сүзілген, содан кейін айналмалы вакуум-сүзгілері пайда болды, олардың одан әрі дамуы кең таралған барабанды вакуум-сүзгілерді құрумен аяқталды. Бұған қарамастан, вакуум-сүзгі Шұғаны жуу үшін тоқтауды талап ете отырып, мезгіл-мезгіл жұмыс істеді. Оларды одан әрі жетілдіру үздіксіз жұмыс істейтін аппарат құруға алып келді. Үлкен техникалық жаңашылдықтар соңғы операция - кальцинация бойынша да енгізілді. Белгілі кальцинирлеу аппараттарының арасында 1877 жылда Э.Сольве патенттелген аппарат кең таралған, кейіннен ростер деп аталатын, алдын ала кальцинация үшін қолданылған. Ол қақпағы жабылған жаппай шойын тостаған түрінде орындалған. Шыныаяқтың ішінде қыздыратын натрий бикарбонаты араластырылған қырғыштары бар араластырғыш болды және жартылай дайындалған сода ростерден түсіруге арналған тесік арқылы шығарылды. Кальцинация кезінде пайда болатын көмірқышқыл газы мен бу сорғымен сорылды. Алынған жартылай өнімнің түпкілікті ыдырауы әдетте айналмалы пеште жүргізілді, ол отқа төзімді материал ішінде салынған екі шетінен тесіктері бар көлбеу цилиндр болып табылады. Пешке науамен берілген натрий бикарбонаты айналмалы цилиндрмен араластырылып, от жағатын газдармен жанасып қызған. Цилиндрдің айналу және еңіс нәтижесінде бір мезгілде өңделетін бикарбонат натрий оның төменгі тесігіне жылжыды, одан дайын сода бункерге түсті. NaHCO3 соңғы өңдеу үшін басқа да құрылғыларды қолданды. XIX ғасырдың 80-ші жылдарынан бастап сода зауыттарында телен пешінің кальцинациясы үшін қолданыла бастады. Бұл пештер бірнеше жетілдірілді және үздіксіз режим бойынша жұмыс істеді. Олардағы натрий бикарбонаты бір сатыға ыдырады. Осы жылдары кальцинация үшін көптеген аммиакты-сода зауыттарында Терлен пештерінің өнімділігінен 2-3 есе асып кеткен үздіксіз әрекет ететін айналмалы барабанды кептіргіш Э. Сольве енгізілді.
Э. Сольвамен қатар аммиакты-сода процесін әзірлеумен қатар бірқатар басқа елдердің мамандары да айналысты. Аммиакты процесс арқылы кальцийленген сода өндірісіндегі ең үлкен табыс м. Гонигманға түсті, ол аммиак тұздығын колонналарда емес, тізбектей қосылған цилиндрлік резервуарларда қанықтыру міндетін сәтті орындады. Неміс инженері Гонигманның әдісі бойынша Германияда сода зауыттары жұмыс істеді. Алайда, М. Гонигманның әдісінің жағымсыз айырмашылығы процестің мерзімділігі болып табылады.
Аммиак тәсілін жетілдірумен бірқатар елдердің ғалымдары мен инженерлері (Дьюар қ., Дж. Аммиакты-сода процесін өнеркәсіптік негізге қоюға тырысқан. 1854 жылы химиктер Шлезинг пен Шварц Парижге жақын жерде екі жыл жұмыс істеген сода зауытын құрды. Т. Шлезинг және К. Шварцтың ерекше жұмыстарында өндірістік жағдайларда үздіксіз процесті жүзеге асыруға, сондай-ақ аралық сатыларда аммиакты ұстап тұруға талпыныстар болды. Алайда, оны кәдеге жаратудың тиімді әдістерінің жоқтығына байланысты аммиактың жоғалуы кәсіпорынның рентабельділігі себептерінің бірі болды. Шрайба тәсілі Германия мен Австрияда жүзеге асырылды. Францияда Булювара әдісі кеңінен таралған. Аталған процестердің әрқайсысы екіншісінен негізінен аппаратуралық безендірумен және кейбір технологиялық ерекшеліктерімен ерекшеленді. Сольве схемасымен салыстырғанда олардың барлығы айтарлықтай кемшілік болды-жұмыстың мерзімділігі. Аталған және кейбір басқа мамандардың жұмыстары XIX ғасырдың 70-80 жылдары аммиак-сода өндірісінің кең таралуын қамтамасыз ететін келесі жұмыстардың негізіне алынды.
Процесс тез дамыды. Оған Леблан өндірісіне өзінің бейімділігімен танымал Англияда қызығушылық танытты. Норсвичте 1873 жылы Бруннер, Монд и К° фирмасымен салынған сода зауыты, ал келесі жылға сол фирманың Сендбечінде тағы бір кәсіпорын іске қосылды. 1880 жылы аммиакты-сода зауыты Виленде және 1883 жылы Бернбургте Германияда, 1884 жылы АҚШ-та пайда болады.
Ресейде аммиак-сода процесі ел ішінде және шетелде осы саладағы жұмыс барысына қызығушылық танытқан прогрессивті ғалымдар мен мамандардың көз алдында болды. Химия өнеркәсібін дамыту үшін сода өндірісінің зор маңызын түсіне отырып және Ресейдегі оның қиын жағдайын ескере отырып, сол уақыттың көптеген ғылыми зерттеулеріне және басқа технологиялар бойынша өндірістің тәжірибесіне қарамастан, Д. И. Менделеев 1867 жылы Парижде өткен Дүниежүзілік көрмеге арналған кітапшада сода өндірісіне де көп көңіл бөлді. Ол отандық сода өндірісін дамытуға байланысты бірқатар құнды ұсыныстар берді және орыс өнеркәсібінің прогресі үшін осы саланың перспективалылығын көрсетті: қазір өзіне сода тұтынусыз өнеркәсіптің дамуын елестету және елестету мүмкін емес. Д. И. Менделеевтен басқа, XIX ғасырдың 70-ші жылдарында сода өнеркәсібінің жан-жақты дамуын қолдау үшін орыс техникалық қоғамы мен бірқатар отандық ғалымдар сөз сөйледі. Аммиакты-сода өндірісінің теориялық негіздерін әзірлеудегі үлкен еңбегі белгілі орыс ғалымы П. П. Федотьевке тиесілі. 1903-1904 жылдары ол бүкіләлемдік мойындалған аммиакты -- сода процесінің теориясы атты жалпы атаумен біріктірілген классикалық жұмыстардың сериясын жариялады.
1868 жылы Орыс химиктерінің жұмыстарының негізінде Қазан губерниясының Лаишев қаласында Лихачевтік өнеркәсіпші қуаттылығы 2,5 ттәул аммиак-сода зауыты салынды. Бұл зауыттың директоры инженер - химик И. Я. Тис Ресейде аммиак өндірісінің болмауын ескере отырып, аммиак былғары өндірісінің қалдықтарын қайта өңдеу арқылы алынған әдісті әзірледі. Технологиялық процесс жалпы сипаттарда құрғақ ас тұзын аммиак суында еріту және мерзімді әрекет ететін аппараттарда тұздыққа көмірқышқыл газын жіберу болды. Аппараттан шыққан кезде аммиактың шығынын азайту үшін сіңіргіштер жүйесі жетілдірілді. Алайда, тұз бен аммиактың үлкен шығынынан олардың құны жоғары болған кезде зауыт тек 4 жыл ғана жұмыс істеді.
1883 жылы жылына 6 мың т сода өндіретін ірі аммиакты-сода зауыты ас тұзы тұзының тұздық кен орнының негізінде қайыңдарда салынды, Барнауылда Леблан әдісі бойынша Ресейде сода өндірісін түпкілікті жерлеген. Зауыт құрылысының бастамашысы -- Березников ауданындағы солеварен иесі И. И. Любимов, өзінің шетелге сапарларының бірі кезінде аммиак-сода өндірісіне қызығушылық танытып, Сольве фирмасымен 20 жылға шарт жасады. Сольве қоғамы кәсіпорын салу кезінде техникалық жәрдем көрсетуге міндеттеме алды. Любимовтар мен Сольве қоғамы арасындағы шарттың мазмұны бірқатар экономикалық мәселелер бойынша соңғысы неғұрлым тиімді жағдайда болғанын көрсетеді. Мысалы, серіктестік болған барлық уақытта (яғни 20 жыл ішінде) Любимов Ресейде немесе кез келген басқа елде аммиак-сода зауыттарын салуға құқығы жоқ. Сольве қоғамына бұл тек 6 жылға, 1886 жылдың 31 желтоқсанына дейін таралды. Сольве қоғамы өз құқықтарын одан әрі пайдалануды баяулатпады. Алайда, зауыт өнімнің өзіндік құнының жоғары болуына және содаға нарықтық бағасының құлдырауына байланысты Залал бере бастады. Нәтижесінде Любимов жаңа шарт жасауға мәжбүр болды, ол бойынша кәсіпорынның нақты басшылығы Сольве қоғамына көшті. Фирма Любимов, Сольве и К° акционерлік қоғамы болып өзгертілді. Экономикалық өзара қарым-қатынастардың осы актісінде Сольвенің қоғамның жетекші саясаты пайда болды, ол өзі үшін тиімді Любимовпен бастапқы шарт негізінде, техникалық және экономикалық қысымның үлкен мүмкіндіктеріне ие бола отырып, кәсіпорын рөлінде тұрды. Бұл кәсіпорын қазіргі уақытта жұмыс істейді және Башкир сода компаниясы АҚ-да (БСК), Стерлитамак қ.және Қырымда, Қырым сода зауытысода өндірісінен кейін Ресейде қуаты бойынша үшінші болып табылады.
1891-1892 жылдары Ресейде екінші ірі аммиакты-сода зауыты іске қосылды -- Донецк, сондай-ақ Любимов, Сольве және К° акционерлік қоғамына тиесілі, ол XX ғасырдың басында өндірістің жекелеген буындарын механикаландыру бойынша басқа елдердегі Сольве қоғамының басқа кәсіпорындарымен салыстырғанда анағұрлым жоғары деңгейде болды. Айта кету керек, мұнда тас тұзын жер астында еріту қолданылған және тұздық өндіру орнынан зауытқа 38 шақырым құбыр арқылы берілген. Аммиакты суды тас көмірді кокстеу кезінде Донбасс Кокс пештерінен пайдаға асырды.
Ресейдің сода нарығы өсті және жұмыс істеп тұрған кәсіпорындар оның сұранысын қанағаттандыра алмады. Нәтижесінде герман капиталының қатысуымен сода және басқа да химиялық өнімдерді шығару және сату үшін Оңтүстік Орыс қоғамықұрылды. Қоғам 1898 жылы Славянскте Гонигманның аммиакты схемасы бойынша сода зауытын құрды.
Аммиакты сода өндірісінің үлкен даму қарқыны туралы XIX ғасырдың 80-ші жылдарының соңына қарай барлық негізгі капиталистік елдерде -- аммиакты процесс тез жетекші позицияларды иеленгенін дәлелдейді. 1882 жылы аммиак содасына шығарылатын соданың жалпы санынан Англияда 12% (52 мың т), Францияда 45% (57 мың т), Германияда 44% (44 мың т), АҚШ-та 100% (11 мың т) келді. 1886 жылы аммиак содасының пайдасына арақатынас тағы да күрт өзгеруде: Англия 22%, Франция 60%, Германия 75%, АҚШ 100%. Англияда 1900 жылда аммиакты тәсілдің пайдасына Елеулі сыну болды, бұл елде дайындалған соданың 55% дерлік шығарылуын қамтамасыз етті.
Қазіргі уақытта Solvay фирмасы-кальцийленген сода өндіру бойынша әлемдік көшбасшы. Жыл сайын 9 млн тоннадан астам Soda Solvay сусыз натрий карбонаты екі түрлі үдерісті: Solvay дәстүрлі аммиак процесін және натрий trona карбонатының бастапқы көзін тазарту арқылы өндіріледі. Бүгінде фирма 90-нан астам елдің нарығына сода жеткізеді. Тапсырыс берушінің техникалық шарттарына байланысты soda Solvay кальцийленген соданың 2 маркасы - ауыр және жеңіл.
Сольвенің аммиакты процесі өз негізінде және қазіргі күнге дейін жетті, сонымен қатар технологиялық операциялардың жүйелілігі жалпы сипаттарда сақталды және сода технологиясының айтарлықтай прогрессіне қарамастан, оның негіздері әлі күнге дейін қалады. Өзбекстанда жаңа сода зауыты үлгі бола алады. Кунград сода зауытында кальцийленген сода Сольве әдісі бойынша жүргізіледі. Өндіріс қуаты жылына 100 мың т кальцийленген сода құрайды. Күнград сода зауытында сода технологиясының дәстүрлі Сольведен ерекшелігі әктасты кокспен емес, құрамында 26% СО2 (Сольв әдісі бойынша 40% орнына) бар пеш газын ала отырып, табиғи газбен күйдіру болып табылады, әрі қарай PSA қондырғысында көмірқышқыл газын адсорбциялық әдіспен 40% дейін шоғырландыру. PSA қондырғысы ҚХР Ситик компаниясының ноу-хау болып табылады. Өндіріс үшін шикізаттың барлық негізгі түрлері Өзбекстан аумағында өндіріледі. Хлорлы натрий - Кунград сода зауытынан 53 км жерде орналасқан Барсакелмес кен орнында; әктас-зауыттың өнеркәсіптік алаңынан 250 км жерде әзірленетін Жамансай әктас кен орнында.
AkzoNobel компаниясының аз таралған тәсілі (Құрғақ әктас әдісі). Оның негізгі ерекшелігі дәстүрлі Solvay әдістерінен-CaO құрғақ әкті қолдану, әктас сүтінің орнына, Сүзгіш сұйықтықтан аммиакты Регенерациялау үшін. 1958-2009 жылдары бұл әдіс Нидерландта қолданылған, ҚХР-да және екі үнді кәсіпорындарында қолданылады. Бұл әдіс Бразилияда салынып жатқан сода зауыты жобасының негізіне алынды.
Сольве әдісі технологиясының химизмі:
1)NaС1+NН3 +СO2 +Н2O = NаНСО3 + NН4С1 + Q;
2) 2NаНСО3 = Nа2СО3 + СО2↑ + Н2О - Q;
3) CaCO3 = CaO + CO2↑ - Q;
4) CaO +H2O = Ca(OH)2 + Q;
5) 2NН4С1 + СаО + Н2О = СаС12+ 2NН4OH + Q, NH4OH = NH3↑ + H2O + Q;
6) MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2↓ + CaCl2; CaCl2+ Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaCl.
Сонымен қатар, Сольве әдісі бойынша технологияның бірқатар елеулі кемшіліктері бар екенін атап өткен жөн: 68-72% натрийді пайдаланудың аз дәрежесі; көп көлемдегі сұйық және қатты қалдықтардың болуы, оларды шоғырландыруға жер алқаптарының үлкен алаңдары иеліктен шығарылады; ашық су қоймалары мен жер асты суларының жоғары минералданған ағындарымен ластануы; үлкен су тұтыну, CaCO3 және NaCl кальций карбонатының жоғары сапалы табиғи шикізатын пайдалану қажеттілігі және басқа да бірқатар кемшіліктер. Көрсетілген кемшіліктердің бір бөлігін олардың әсерін жоюға немесе әлсіретуге болады, бұл бірқатар сода зауыттарына жасалады. Бұл дистиллерлік сұйықтықты мұнай қабаттарына айдау, кальций хлоридін өндіру, қатты қалдықтарды цементке, құрылыс материалдарына, мелиорантқа, жемшөп қоспаларына және т.б. өңдеу. Табиғи шикізатты - кальций карбонатын ауыстыру мәселесін шешу қиын болды. Сода өндірушілердің аммиакты әдіс бойынша проблемасы шиеленісе бастады және басқа себеппен - табиғи сода өндірушілер тарапынан бәсекелестіктің өсуі.
Табиғи кен орындарынан сода технологиясы. Бұл әдіс салыстырмалы түрде жаңа, оның пайда болуы 1940 жылға жатады және ол сода өндірудің негізгі аммиакты тәсіліне бәсекелес болды. Бұл оның жоғары экономикалық тиімділігіне, ең аз материалдық және энергетикалық шығындарына, құрамында хлоридтер азайған және жоғары үйінді тығыздықтарға байланысты және жасыл химияға жатады. Қазіргі уақытта әлемде өндірілетін соданың 30% - ға жуығы табиғи кен орындарынан-табиғатта қабаттық шоғырлар немесе жер бетіндегі көлдер түрінде кездесетін троян минералынан алынады.
Сода табиғатта көп мөлшерде кездеседі, негізінен жер асты топырақ тұздары түрінде тұз қабаттарында, тұз көлдерінде келесі минералдар түрінде: трона-Na2CO3ˣNaHCO3ˣ2H2O; натрий (сода) - Na2CO3ˣ10 H2O; термонатрит-Na2CO3ˣH2O. Жер бетінде 60-тан астам сода табиғи кен орындары белгілі. Соданың ірі қоры АҚШ-та, Канадада, Кенияда, Мексикада, ОАР және т.б. шоғырланған. Өнеркәсіптік маңызы бар Трона 1938 жылы Грин - Ривер (Вайоминг, АҚШ) эоцендік қалыңдығының құрамында ашылған. Бұл шөгінді қабатта үштік бірге бұрын сирек кездесетін минералдар көп табылды, оның ішінде давсонит [NaAICO3(OH)2], ол сода мен глинозем алуға арналған шикізат ретінде қарастырылады. АҚШ-та табиғи сода елдің осы пайдалы қазбаға деген қажеттілігінің 40% - дан астамын қанағаттандырады.
Қазіргі сода көлдері Ресейде де белгілі: Забайкальда - Доронин көлі, Чита қаласының маңында және Батыс Сібірде - Алтай өлкесінің Құлынды даласындағы (Тантар және Петухов) көлдер тобы.
Solvay s. a. өкілдері 2012 жылы Алтай өлкесінің басшылығымен осы аймақтағы табиғи сода кен орындарын игеру саласындағы бірлескен ынтымақтастықтың келешегіне арналған кездесу өткізді. Компания үшін негізгі мәселелердің бірі Алтайсода ЖШҚ кәсіпорнымен табиғи сода кен орындарын дамыту және игеру бойынша ынтымақтастық перспективаларын талқылау болды. Компания өкілдері компания Алтай өлкесінің өндірушілерімен ынтымақтастыққа мүдделі екенін атап өтті. Solvay s. a. өкілдерінің өңірге сапары жергілікті табиғи сода кен орындарын игерудің перспективаларын зерттеу мақсаты болды. Экологиялық қауіпсіздік бойынша күшейіп келе жатқан әлемдік үрдіс компанияның саясатында көрініс тапқан, ол бүгінгі күні жасыл химияға, табиғи өнімдерге, атап айтқанда Жасыл содаға басты назар аударады. Сондықтан Алтай содасына деген қызығушылық кездейсоқ емес, себебі ол табиғи. Компания Алтай өлкесінде табиғи сода өндіру табиғи тәсілмен өндірілетінін де тартады, бұл қоршаған ортаға зиян келтірмейді. Аймақта көптеген кен орындарын игеру процесінде қоршаған ортаға зиян келтірмейтін технологияларға артықшылық беріледі. Кейбір көрнекті ғалымдардың бағалауынша, бұл жағдайда аммиакты-сода процесі біртіндеп жойылуға тиіс.
Осы әдіс бойынша сода технологиясы өте қарапайым және негізінен жоғары сапалы өнім алу мақсатында табиғи сода кальцинациясы процесінен тұрады.
Табиғи сода әдісі бойынша химизм технологиясы:
2Na2CO3ˣNaHCO3ˣ2H2O--3Nа2CO3+CO2↑+ 3H2O↑+Q.
Дегенмен, Ресей жағдайында басқа табиғи шикізаттың бірегей қоры - нефелинді концентраттар негізінде сода өндірудің басқа әдісі бар.
Нкфилин шикізатынан жасалған сода технологиясы. Кальцийленген соданы алудың нефелинді тәсілі тек Ресейде ғана қолданылады және ол Ресей Федерациясында жасалған сода өндірісінің маңыздылығы бойынша үшінші тәсіл болды, күрделі салымдардың 15% - ына дейін үнемдеуге мүмкіндік береді. Мұнай емес шикізатты қайта өңдеу үшін [n(NaˣK)2OˣAl2O3ˣmSiO2] оның құрамы мен қасиеттеріне байланысты әртүрлі тәсілдер қолданылуы мүмкін, мысалы, қосымша өнімдер ретінде содопоташты ерітіндіні, нефелинді шламды ала отырып глинозем өндірісі және содопоташты ерітіндіден сода мен поташты, сондай-ақ цементті одан әрі өндіру.
Өнеркәсіпте жентектеу тәсілін әзірлеумен және енгізумен Коль түбегінің апатитонефелинді жыныстарын байыту кезінде алынатын нефелинді концентраттарды кешенді өңдеу проблемасы алғаш рет шешілді. Құрамында натрий сілті бар табиғи минерал Мурманск облысы Киров апатит комбинаты байыту фабрикаларының нефелинді концентраты болып табылады, оның базасында глиноземді-сода кәсіпорындары - Волховский және Пикалевский жұмыс істейді. Мұндай өндіріс, сондай-ақ, глинозем зауытында Ачинск бар және ол нефелин сода шығарады.
Алайда, жентектеу тәсілінің мәні тек Сақиналы нефелин концентраттарын қайта өңдеумен шектелмейді. Ресейде бұл әдіс алдын ала байытусыз қияалтыр уртиттерін қайта өңдеу үшін де табысты қолданылады, сондай-ақ нефелин шикізатының басқа түрлерін қайта өңдеу үшін қолданылуы мүмкін. Мысалы, Кемеров облысының Кузнецов Алатауының солтүстік бөлігінде орналасқан Қия-Шалтыр кен орны. Уртиттердің негізгі жынысты минералдары нефелин (шамамен 85 %) және титанды авгит болып табылады. Кия-Шалтыр кен орнында құрамында 75 - тен 90%-ға дейін нефелин (кеннің орташа 85%-ы), 10-25% эгирин-авгит бар, кейде титан-авгитпен өсуде уртиттің тау жыныстары басым. Химиялық құрамы шамалы ауытқиды. Бұл кендердің сапасы бойынша Киров байыту фабрикасының нефелин концентратына жақын. Кольский нефелин концентратын және Кий-Шалтыр кен орнын өңдеу кезінде сілтілердегі хлоридтердің құрамы 0,1% - дан аспайды. Сақиналы нефелин концентратын және Кия-Шалтыр кен орнын глиноземмен, цементпен және сода өнімдермен өңдеу кезінде алынатын содопоташты ерітінділердің құрамы негізінен шикізат құрамына байланысты.
Содопоташты ерітіндіні өңдеудің технологиялық процесі келесі негізгі кезеңдерден тұрады. Нефелинді әкпен араластырады, ұсақтайды және айналмалы пештерде пісіреді. Дәмдеуіш, салқындатылады, ұсақталады және шайылады. Алюминий тотығы (глинозем) нефелиннен алынған кезде сілті - қалдықтар түзіледі. Шлам жуғаннан кейін портландцемент өндірісіне өтеді, ал алюминат ерітіндісі автоклавтарда ерігеннен кейін карбонизацияға ұшырайды, соның салдарынан одан алюминий гидрототығы тұнбасы шығарылады. 10-15% Na2CO3 бар қалған жатыр ерітіндісі?H2O, 2-5% K2CO3, 0-3% K2SO4 булау, кристалдау және кальцийлеу жолымен сода өнімдеріне өңделеді. Сілтілерді әртүрлі температурада булау арқылы бөлек сода және поташ алуға болады.
Технологияның химизмі:
Na2CO3ˣH2O -- Na2CO3+H2O↑+Q.
Осы технологияның артықшылығы арнайы кәсіпорындарда өндірумен салыстырғанда сазбалшықтың, соданың, поташтың және цементтің өзіндік құнымен айтарлықтай азырақ оңайлатылған технологиялық схемамен түсіндіріледі; өндірістің қалдықтары мен зиянды шығарындыларының іс жүзінде толық болмауы, бұл осы кәсіпорындарды елдің тығыз орналасқан және бұрыннан игерілген аудандарында орналастыруға мүмкіндік береді; іс жүзінде шексіз шикізат қорының болуы. Өткен ғасырдың 70-80-жылдары әлемдегі ең ірі сода өндірісін жаңғыртудың техника-экономикалық негіздемесі Сода ААҚ (Стерлитамак) әзірленді, ол кезде цемент өндірісі бар, сода мен цемент өндірудің аммиак тәсіліне арналған табиғи әктастың тапшылығына байланысты нефелин шикізатына ауысумен.
Нефелин шикізатын кешенді қайта өңдеу және кальцийленген сода аммиакты әдіспен өндіру кезінде сода өнімдерін алу процесінің салыстырмалы техникалық-экономикалық көрсеткіштері мынадай түрде көрінеді. Шикізатты кешенді қайта өңдеу кезінде сода өнімдерін алған жағдайда, қатты қосылыстарға қайта есептегенде, нефелин шикізатының шығысы 1 тоннаға жуық, ал сода аммиак әдісімен өндіргенде - осы әдіс бойынша пайдаланылатын 4,7 тонна шикізат құрайды. Дегенмен, сода алудың бұл тәсілі әлі күнге дейін кең қолдану тапты және зерттеушілер басқа да тиімді жолдарын іздейді. Олардың ішінде каустикалық соданы карбонизациялау әдісі.
Каустикті карбонизациялау әдісімен сода технологиясы. NaOH натрий гидроксидінің CO2 көмірқышқыл газымен карбонизациялау өндірістің өнеркәсіптік әдісі ретінде 1960-жылдардың аяғында -- 1970-жылдардың басында дамыды. Кальцийленген содаға сұраныс өте жоғары болды, ал каустикалық сода артық болды. Бүгінгі күні кальцийленген сода алудың бұл әдісі практикалық мәнін жоғалтты. Алайда, сода өндірудің бұл әдісі өз мәнін жоғалтпады және хлорорганикалық өнімдер мен материалдар үшін хлор-газды тұтыну өсе түсуіне қарай сода өндірудің жоғарыда аталған тәсілдерімен бәсекелесуі және талап етілуі мүмкін.
Технологияның химизмі:
2NaOH + CO2 = Na2CO3+H2O.
Сода өнеркәсібі күйдіргіш натрдың едәуір мөлшерін өңдей алады. Бұл, алайда, каустикалық соданы қолданудың басқа салалары болмаған кезде ғана орынды. Қажет болған жағдайда, NaOH сату табылған жоқ пайдалану, бұл жолы сода өнеркәсібінде қолдану таба алады. Мысалы, АҚШ-та ең ірі электролиз зауытында 1967 жылы оның хлор бойынша қуаты жылына 1,5 млн. т құрады,өндірілетін хлор негізінен комбинаттың өзінде тұтынылды. Каустикалық сода өткізілгеннен кейін қиындықтар туындағанда, каустикалық содадан кальцийленген сода өндірісі құрылды. Қазіргі уақытта бүкіл әлемде каустикалық содадан сода алу бойынша бірнеше шағын қондырғылар ғана жұмыс істейді және соданың әлемдік өндірісіндегі осы тәсілдің үлесі 1,0% - дан кем.
Сода алудың жаңа тәсілдерін іздеу мәселесі жалғасып, қытай химигі Хоу сода технологиясының одан әрі дамуына елеулі үлес қосты.
Құрама немесе хлораммоний әдісімен сода технологиясы. Бұл әдіс бір мезгілде кальцийленген сода мен тауарлық түкті хлорлы аммонийді Сүзгіш сұйықтықтан (құрамдастырылған сода - нашатыр процесі) алуды көздейді. Кейде ол деп аталады - Хоу тәсілі-1930-шы жылдары Қытай химигі Хоу (Hou Debang) жасаған. Бұл әдіс ҚХР-да кеңінен қолданылады, кейбір бағалаулар бойынша сода өндіру жөніндегі қуаттардың 45% - ы Хоу технологиясы бойынша жұмыс істейді, кальцийленген сода мен аммоний хлориді өндірісінің арақатынасы 1:1, және хлорлы аммоний бағасының өсуі бұрын залалды сода өндірушілердің пайдасына айналды, ал сода шығарудың 48% - ы Сольв әдісіне тура келді. Жапониядағы Central Glass компаниясының Хоу әдісін ішінара пайдаланады. Шағын өндіріс Үндістанда (жапон жобасы), сондай-ақ Германияда (BASF концерні) бар. Осы әдіс бойынша 1995 жылы Индонезияда зауыт салынды (Қытай жобасы). Аммоний хлориді - NH4Cl ыдырату үшін кальций - Са(OH) 2 гидроксиді пайдаланбауымен белгілі процестен ерекшеленеді. Жанама өнім ретінде алынған аммоний хлориді күріш шаруашылығында, дән шаруашылығында азотты тыңайтқыш ретінде пайдаланылады. Бұл жолмен, әртүрлі бағалаулар бойынша, жекелеген елдерде болжамды бағалау бойынша хлоридті қалдықтардың жалпы санының 15% - ына дейін пайдаланылуы мүмкін. Хоу тәсілі бойынша 400С температурада натрий хлоридінің ерітіндісіне көміртегі диоксиді және аммиак беріледі. Реакция барысында аз еритін натрий гидрокарбонаты шөгіндіге (Сольве әдісі сияқты) түседі. Содан кейін ерітіндіні 100С-қа дейін салқындатады. Бұл ретте тұнбаға аммоний хлориді түседі, ал ерітіндіні соданың келесі порцияларын өндіру үшін қайтадан пайдаланады.
Жапонияда, Сольве - Дуальдың модификацияланған әдісі бойынша (НИИЭТХИМ деректері бойынша, Украина) ең кең қолданыс алды. Бұл әдістің Хоу тәсілінен айырмашылығы, фильтрат аммиакты Регенерациялау үшін өңделмейді. Сүзгіш сұйықтық натрий бикарбонатынан бөлінгеннен кейін, күріш және басқа да дақылдарды өсіру үшін ауыл шаруашылығында тыңайтқыш ретінде қолданылатын қатты хлорлы аммоний алуға толығымен барады. Онда осындай тәсілмен әр жылдары кальцийленген соданың жалпы санының жартысынан астамы өңделді, бұл ретте өткен ғасырдың 60-шы жылдарында хлорлы аммоний өндірісі екі еседен астам өсті.
Өндіріс тәсілдерін салыстырайық. Хоу әдісі бойынша жанама өнім ретінде Сольве әдісі бойынша CaCl2 орнына NH4Cl пайда болады. Сольве әдісі Габер процесі пайда болғанға дейін әзірленді. Габер процесі-атмосфералық азот аммиакты синтездеу жолымен байланысатын өнеркәсіптік процесс, азот пен сутегі қоспасы жоғары қысымдағы қыздырылған катализатор арқылы өтетін болады. Сол уақытта аммиак тапшы болды, сондықтан NH4Cl оны қалпына келтіру қажет болды. Хоу әдісі кейінірек пайда болды, аммиакты регенерациялау қажеттілігі өткір болған жоқ, тиісінше аммиакты шығарып алмауға, оны NH4Cl қосындысы ретінде азот тыңайтқышы ретінде пайдалануға болады.
Зерттеушілер мен өндірісшілер сода алудың басқа да технологияларын іздеген. Қазір олар әлемдік кальцийленген сода өндірісінің шамамен 1,5 % - ын қамтамасыз етеді. Бұл технологияларды қарастырайық.
Капролактам өндірісінің сілтілі қалдықтарынан жасалған сода технологиясы. Қалдықтарды отпен өңдеу бірінші кезекте сұйық қалдықтарды, шламдарды және кейбір қатты қалдықтарды жою және бір немесе бірнеше жанама өнімдерді алу мақсатында залалсыздандыру үшін арналғаны белгілі.
Қалдықтарды отпен өңдеу мысалдары ретінде циклонды реакторларда тауарлық кальцийленген сода ала отырып, капролактам өндірісінің сілтілі қалдықтарын залалсыздандыру болып табылады. Сілтілік қалдықтар құрамында төменгі дикарбон қышқылдарының 16-47% натрий тұздары, негізінен натрий адипинаты (CH2)4(COONa)2 және 0,5-2% NaOH бар. Бұл қалдықтарды циклондық реакторларда отпен өңдеу кезінде кәсіпорындарда құрамында Na2СO3 жоғары болатын жанама өнім алады. Сілтілі ағысты термиялық залалсыздандыру процесінің химизмі келесі реакциялар теңдеулерімен білдірілуі мүмкін
2NaOOC - (CH2)4 - COONa + 13O2 --12CO2 + 2Na2O + 8H2O;
Na2O + CO2 --Na2CO3;
Na2O + H2O --2NaOH;
2NaOH+ CO2--Na2CO3+H2O.
Натрий карбонатын ала отырып, сілтілі қалдықтарды отпен өңдеу қондырғыларын жапондық Nittetu фирмасы әзірледі және көптеген елдерде химиялық зауыттарда ха пайдаланылады. Мысалы, КуйбышевАзот пақ капролактам өндірісінің сілтілі ағынын термиялық өңдеу нәтижесінде сода шығарады. Алынатын сода қара металлургияда, шыны бұйымдарын өндіру үшін құрамында сілті бар шикізат ретінде, химия өнеркәсібінде қышқыл ағындарды бейтараптандыратын агент ретінде және каустификациялау үшін, шлак-сілтілі Тұтқыр және бетондар дайындау үшін құрылыс индустриясында, мұнай өндіру өнеркәсібінде көп функциялы реагент ретінде, целлюлоза өндірісінде целлюлоза-қағаз өнеркәсібінде пайдаланылуы мүмкін.
Целлюлоза-қағаз кәсіпорындарындағы сода технологиясы.
Крафт - процесс бойынша целлюлозаны өндіру кезінде балқымалар түзіледі, ол негізінен, натрий карбонатынан (содадан) тұрады, оған жағу процесінде барлық бос және байланысқан күйдіргіш натр және натрий сульфатының көміртегі тотығымен қалпына келтірілуі пайда болған натрий сульфидінен тұрады.
Бұл химиялық процестерді теңдеулермен көрсетуге болады:
2NаОН + СО2 -- Nа2СОз + Н2О;
Nа2SО4 + 4СО-- Nа2S +4СО2.
Каустизациялық шламнан ақ сілті вакуум-сүзгілерде бөлінеді және бакта жиналады. Шлам бункерде шлам жиналады, вакуум-сүзгілерде ыстық сумен жуылады және регенерацияға түседі. Сүзгіш-жүзуді еріту үшін пайдаланылатын әлсіз Ақ сілті. Na2CO3 Мазмұны?NaOH 90% жетеді.
Сода процесі деп аталатын пісірудің басқа тәсілі де белгілі. Бұл процесте қайнату сұйықтығы негізінен натрий гидроксиді су ерітіндісінен тұрады. Өңделген пісіру ерітіндісін бөлу және регенерация жүйесінде крафт-процесте сияқты өңдейді. Бұл жағдайда пеште ерітіндіні жағғаннан кейін түзілетін қалдық негізінен натрий карбонатынан тұрады,ол су ерітіндісіне ауыстырғаннан кейін жаңа қайнату ерітіндісі ретінде пайдаланылатын натрий гидроксидінің ерітіндісін Регенерациялау үшін каустикпен өңдейді.
Дж жасаған әдіс бар. А. Люкс. Қағазды ағарту сатысындағы сарқынды суларды бөлу және регенерациялау жүйесінде өңделетін өңделген қайнату ерітіндісіне қосады. Осылайша, бұл ағынды сулар ағызылмайды, өндірістік циклде қалады. Осы процеске сәйкес, ерітінділерді жағудан қалған қалдық құрамында карбонат және натрий хлориді, сондай-ақ құрамы қайнату технологиясына байланысты басқа да компоненттер бар. Қатты қалдықтарды ыстық суда ерітеді,булайды, салқындатады, бұл ретте натрий карбонаты кристаллогидратының тұнбасын, натрий хлориді су ерітіндісінде қалады.
Пеште ерітінділерді жағу кезінде құрамында натрий карбонаты бар қатты қалдық, сондай-ақ күкірттелмеген компоненттер, негізінен натрий хлориді пайда болады. Қажет болған жағдайда суда барлық қатты қалдықтарды ерітіп қана қоймай, оны натрий хлоридінің негізгі мөлшерін және натрий карбонатының бөлігін ерітіп, жеткілікті дәрежеде таза натрий карбонатын қатты күйінде қалдыратындай етіп өңдеуге болады. Осылайша, процесті жүргізу суды тұтынуды азайтуға және буланатын көлемдерді қысқартуға мүмкіндік береді.
Электролиз тәсілімен сода технологиясы. Тәсілдің мәні мыналардан тұрады: су буы және көміртек диоксиді күйдіргіш натрмен өзара әрекеттесіп, ас тұзы тұздарының ерітінділерін электролиздеу үшін диафрагмалық типті камерасы бар қондырғының катод бөлімшесіне жіберіледі, олар оны бикарбонатқа немесе натрий карбонатына айналдырады. Химиялық процесті мұндай реакция түрінде ұсынуға болады:
2NaCl +2H2O +2CO2-- 2NaHCO3 +Cl2 ↑+ H2 ↑
Бұл процесс хлор мен каустикалық сода өндірісінің электрохимиялық ... жалғасы
М.Өтемісов атындағы Батыс Қазақстан мемлекеттік университеті
Жаратылыстану - географиялық факультеті
Райымбек Ақмарал Қасынбекқызы
Сода өндірісінде пайда болатын шламды қолдану мүмкіндігін зерттеу
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Мамандығы 5В072000 Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы
Орал 2019
Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
М.Өтемісов атындағы Батыс Қазақстан мемлекеттік университеті
Жаратылыстану - географиялық факультеті
Химия кафедрасы
Қорғауға жіберілді
Кафедра меңгерушісі
Кубашева Р.Н.
________ 2019 ж
Дипломдық жұмыс
Сода өндірісінде пайда болатын шламды қолдану мүмкіндігін зерттеу
Мамандығы 5В072000 Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы
Орындаған Райымбек А.Қ.
Ғылыми жетекшісі
х.ғ.к., доцент Сатаева С.С.
Орал 2019
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ
3
1
ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
5
1.1
Сода өндіру технологиясы түрлерінің сипаттамасы
5
1.2
Аммиакты әдіс бойынша сода өндіру процессінің технологиялық сипаттамасы
23
1.2.1
Б Маркалы калцьцинирленген соданың өндірісі
23
1.2.2
А Маркалы калцьцинирленген соданың өндірісі
26
2
ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ
28
2.1
Сода өндірісі шламының физика-химиялық және токсикологиялық қасиеттері
28
2.2
Сода өндірісінің қалдықтарын жол жабындарын дайындауда қолдану мүмкіндіктері
32
2.3
Сода өндірісінің қатты қалдықтарын қосымша пайдалану мүмкіндіктері
39
3
ЕҢБЕКТІ ҚОРҒАУ
42
3.1
Сода өндірісі кезіндегі техникалық қауіпсіздік және еңбекті қорғау
42
ҚОРЫТЫНДЫ
45
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
46
ҚОСЫМША
48
КІРІСПЕ
Қазіргі уақытта әлемде жер үсті және жер асты суларының өнеркәсіптік кәсіпорындардың ағындарымен ластану проблемасы басты орындардың бірінде. Химия өнеркәсібіндегі ең ірі су тұтынушыларға аммиакты тәсілмен (Сольве әдісі) кальцийленген сода өндіретін кәсіпорындар жатады. Бірқатар маңызды артықшылықтарымен қатар, кальцийленген соданы өндірудің елеулі кемшіліктеріде бар. Бұл энергия ресурстарына айтарлықтай шығын және үлкен үлестік капиталды қажет ететін өндіріс. Бірақ Сольве әдісінің ең басты кемшілігі - өндірістің экологиялық қауіпсіздігі жоғары емес, ол көп мөлшерде дистиллерлік сұйықтық деп аталатын сұйық қалдықтардың түзілуімен түсіндіріледі. Бір тонна кальцийленген сода алған кезде құрамы 719,99-1320,98 кг хлоридтерден, 270,02-523,84 кг кальцийден, 162,42-271,27 кг натрийден және т. б., қосылыстардан тұратын, 9-10 м3 дистиллерлік сұйықтық түзіледі, бұл бастапқы табиғи шикізат тиімсіз пайдаланылатындығын куәландырады.
Жұмыстың өзектілігі. Қазіргі уақытта кальцийленген соданы аммиак әдісі бойынша өндірудің қалдықтарының қоршаған ортаға теріс әсер етуін төмендету проблемасы сода өндіретін барлық елдерде өзекті болып табылады. Пайда болатын қалдықтардың саны, қолданылатын өңдеу, кәдеге жарату және пайдалану технологиялары дистиллерлік сұйықтық проблемасын тек ішінара ғана шешеді. Осының салдарынан негізінен шлам жинағыштарда (тұндырғыш тоғандарда) қалдықтардың жиналуы жұмыс істеп тұрған өндірістерге жақын орналасқан су қоймаларына ағызылады.
Шлам жинағыштарда дистиллярлы сұйықтықтың жиналуына байланысты шлам жинағыш жаңа жер учаскелерінің пайда болуымен қатар өндіріс қуатын ұлғайтумен ғана емес, сондай-ақ жүктемелерді ұстап тұруы қажет. Демек, тоған-тұндырғыштардың құрылғысы паллиативті болып табылады және қалыптасқан экологиялық жағдайды шеше алмайды.
Сондай-ақ дистиллерлік сұйықтықты төгу табиғи су қоймаларының биологиялық көрінісінің елеулі өзгеруіне алып келеді. Нәтижесінде су қоймаларының ластануы адамға тікелей және жанама әсер етіп, шаруашылық-ауыз су және өнеркәсіптік сумен жабдықтауға айтарлықтай кері әсерін тигізеді.
Осылайша, кальцийленген сода өндірісінің қалдықтарын табиғи ортаға тигізетін теріс әсерін азайту ғылыми-техниканың өзекті мәселелерінің бірі болып табылады.
Жұмыстың мақсаты: Қалдықсық технологиялық жүйені жүзеге асыру мақсатында, сода өнідірісінің қоршаған ортаға тигізетін антропогендік әсерін төмендету негізінде сода өндірісінде пайда болатын шламды екінші реттік шикізат ретінде қолданудың мүмкіндіктерін зерттеу.
Қойылған мақсатқа жету үшін келісідей міндеттер анықталды:
oo сода өндірісінің бірнеше түрлерін қарстырып, негізгі әдісінің (Сольве) толық технологиялық сипаттамасын беру;
oo сода өндірісі кезінде түзілетін қалдықтардың физика-химиялық қасиеттерін қарастыру;
oo өндіріс қалдықтарының қолдану аясының мүмкіндіктерін қарастыру;
Зерттеу нысаны. Сода өндірісінің қалдықтары
Зерттеу базасы. Зерттеу жұмыстары М. Өтемісов атындағы БҚМУ қарасты Экология және биогеохимия сынақ зертханасында жүргізілді.
ӘДЕБИЕТКЕ ШОЛУ
1.1 Сода өндіру технологиясы түрлерінің сипаттамасы.
Кальцийленген сода химия өнеркәсібінің маңызды өнімдеріне жатады. Кеңес дәуірінде ССРО ОАА мәліметтерінде жылдар бойынша кальцийленген соданы шығару көлемі міндетті түрде өнеркәсіптің басым және маңызды көрсеткіштері ретінде орталық газеттерде басылды. Кеңес дәуірінде бұл көрсеткішке аз көңіл бөлінеді, бірақ сода шығару көлемінің маңыздылығы химия өнеркәсібі үшін де, сода тұтынумен тығыз байланысты басқа да салалар үшін де үлкен мәнге ие. Бұл өнімсіз қандай да бір саланы қазіргі шын мәнінде атау қиын. Кейбір ірі тұтынушыларды ғана атаймыз, олардың ішінде бірінші орында-шыны өнеркәсібі ~50%, екінші орында-химия өнеркәсібі ~25%, үшінші орында-металлургия өнеркәсібі ~15%, целлюлоза-қағаз өнеркәсібі және қалған салалар ~10%. Бұл сандар не туралы айтады? Мысал үшін шыны өнеркәсібі. Бұл тек терезе әйнегі емес, бұл автокөлік әйнегі, табақ шыны, ыдыс әйнегі, медициналық, электровакуум, ыдыс-аяқ, оптикалық-талшықты, кәдесыйлық және тағы басқалар. Тек осы мысал әлемнің кез келген елі, оның ішінде Ресей үшін кальцийленген соданың маңыздылығын көрсетеді. Соданы пайдаланудың алуан түрлілігі оның өндірісте: каустикалық сода, синтетикалық жуғыш құралдар, хром қосылыстары, сульфиттер, фторидтер, фосфаттар, көптеген натрий тұздары, алюминий, тамақ өнімдері және өнеркәсіптің басқа да көптеген салаларында қолданылуы туралы куәландырады. Сондықтан сода өндіруге елдің экономикасын басқарудың барлық деңгейлерінде ерекше мән беріледі және осыған байланысты сода өндірісі технологияларын дамытудың бағытын, олардың өткен және болашақ даму перспективаларын ескере отырып, қадағалаудың өзектілігі артады. Ол үшін егжей - тегжейлі талдау қажет, қолда бар тәжірибе мен білімді ескере отырып, бұрынғы, қазіргі және жаңаларын құру перспективаларына шолу жасау.
Сода өндірісінің өнеркәсіптік технологияларына қысқаша тоқталайық. Олардың жоғары құны мен процестің үлкен ұзақтығына байланысты өндірісте пайдаланылуы мүмкін емес сода алудың көптеген жартылай экспериментальды тәсілдерін қарастырмаймыз.
XVIII ғасырдың соңында Лебланмен жасалған сода алу әдісіне тоқталайық.
Никола Леблан әдісі бойынша сода технологиясы:
Леблан әдісі бойынша сода алу XIX ғасырдың химия өнеркәсібінің негізгі саласы болды. Бұл процесс сол уақыттың химиялық білімін жетілдіру үшін де үлкен маңызға ие болды. Оны зерттеу химиктердің алдына көптеген мәселелерді қойды. Француз өнертапқышымен ұсынылған әдістің бірегейлігі шикізаттың жекелеген түрлерінің оңтайлы арақатынасы мен сода түзілуіне әкелетін олардың өзара іс-қимылының шарттарын табудан тұрды. Осының бәрі бұрын ұсынылған әдістермен салыстырғанда соданы оңай және арзан алуға мүмкіндік берді. Лебланның ашылуы химико-техникалық зерттеулердің ұзақ дамуының нәтижесі болды. Ол XVIII ғасырдағы химияның ең жоғарғы даму фазасының маңызды құрамдас бөліктерінің бірі болып табылады.
Никола Леблан әдісі бойынша технологияның химизмі:
1) 2NаС1+Н2SO4 = Nа2SO4+2НС1;
2) Nа2SO4 + 2С+ СаCО3 = Nа2СОз + СаS↓+2СО2↑,
Na2SO4+2C = Na2S + 2CO2↑,
Na2S + CaCO3 = Na2CO3 + CaS↓,
CaCO3 = CaO + CO2↑, CO2 + C = 2CO↑;
3) CaO + H2O = Ca(OH)2,
Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + NaOH,
2NaOH+CO2 = Na2CO3 + H2O,
CaS + 2NaOH = Ca(OH)2 + Na2S;
4)Na2СО3ˣ10Н2О -- Na2CO3ˣH2O -- Nа2СО3+Q.
Леблан әдісі үнемі жетілдірілді, HC1 хлор және хлор бар өнімдерге өңдеу тәсілдері әзірленді, олар жеткілікті кең сұранысқа ие болды. Сол жылдары Леблан әдісі бойынша жұмыс істейтін сода зауыттары хлор алудың электрохимиялық тәсілі тарала бастаған уақытқа дейін (1890 жыл) хлорлы өнімдердің жалғыз жеткізушісі болды.
Бірақ осы уақытта аренаға сода өндірісінің жаңа, неғұрлым прогрессивті процесі - аммиакты болды, ол Леблан өндірісі үшін күшті бәсекелес болды және сода технологиясының біздің заманымызға дейінгі прогрессін анықтаған.
Сольвенің аммиакты тәсілмен сода технологиясы.
1865 жылы Э. Сольве Френельдің, Грей - Дьюар және Д. Хеммингтің еңбектерін негізге ала отырып, аммиакты сода технологиясының химизмін пысықтап, аммиакты регенерациялау тәсілін таба алды. Ол суды өңдегеннен кейін кальций гидроксиді берген кальций оксидін қолдануды ұсынды:
CaO + H2O = Ca(OH)2
аммоний хлоридінен NH3 аммиак алу үшін:
2NH4Cl + Ca(OH)2 = 2NH3↑ + CaCl2 + 2H2O.
Осылайша, аммиак барлық уақытта айналыста болды және жұмсалмады, өндіріс қалдығы тек CaCl2 кальций хлориді ғана қалды.
XIX ғасырдың 90-шы жылдары дистилляцияға (аммиакты кәдеге жарату) арналған негізгі аппараттардың конструкциясына жұмыстың Үздіксіз технологиялық режиміне көшуге мүмкіндік берген маңызды жетілдірулер енгізілді.
1865 жылы Сольведе Куйе (Бельгия) жерінде аммиак содасының шағын зауытын салды, өзінің құрал -- жабдықтарды құрастыру бойынша және өзінің алғашқы Құйдағы зауытынан кейін сол уақыттағы ең қуатты кәсіпорындардың бірі-Домбалада (Франция) ірі сода зауытын салды. Шикізат ретінде хлорлы натрийді тас тұз түрінде қолданды. Аммиак аммиак су немесе аммоний сульфаты түрінде қолданылған. Аммиакты бөлу үшін бірінші рет қатты түрдегі әк, ал XIX ғасырдың 80-ші жылдарынан бастап әк сүті болды. Оның зауытының өнімдері Венадағы бүкіләлемдік көрмеде 1873 жылда экспонатталды және өнертапқышқа үлкен танымалдылықты әкелді.
Сольве технологиясы бойынша барлық өндірістік процесс алты бөлімшеде жүзеге асырылады. Процесс сору бөлімшесінде басталады, онда тұзды тазарту бөлімшесінде алдын ала тазартылған тұзды тұздығы аммиакпен өңделеді. Карбонизация бөлімінде аммиакты тұздық арқылы әк және сода пештерінен түсетін көмірқышқыл газын өткізеді. Содан кейін мыналар жүреді: сүзу бөлімшесі (жатыр сұйықтығынан натрий бикарбонатын тұндыру); кальцинация бөлімшесі (натрий бикарбонатының ыдырауы, оның өнімі кальцийленген сода және карбонизациялау процесінде қайтарылатын көмірқышқыл газы болып табылады); Дистилляция бөлімшесі (жатыр сұйықтығынан бумен және әкпен аммиакты регенерациялау). Аммиак-сода өндірісінде пайдаланылатын компоненттер-әк және көмірқышқыл газы әктастан немесе бордан арнайы пештерде күйдіріп алынады. Қалдықтарда хлорлы кальций ерітіндісі және кальций карбонатының қатты қалдықтары қалады.
Аммиакты тұздықты карбонизациялау процесі көп мөлшерде жылудың бөлінуімен қатар жүреді, карбонизациялық колонналар тұздықты қарқынды салқындатуды қамтамасыз ететіндей етіп жасалған. Бағананың төменгі бөлігінде суық су айналатын көлденең орналасқан түтіктермен жабдықталған Тоңазытқыш бөшкелер орнатылды. Натрий бикарбонаты алдымен кезеңдік жұмыс істейтін аппараттарда (нутч - сүзгілерде) сүзілген, содан кейін айналмалы вакуум-сүзгілері пайда болды, олардың одан әрі дамуы кең таралған барабанды вакуум-сүзгілерді құрумен аяқталды. Бұған қарамастан, вакуум-сүзгі Шұғаны жуу үшін тоқтауды талап ете отырып, мезгіл-мезгіл жұмыс істеді. Оларды одан әрі жетілдіру үздіксіз жұмыс істейтін аппарат құруға алып келді. Үлкен техникалық жаңашылдықтар соңғы операция - кальцинация бойынша да енгізілді. Белгілі кальцинирлеу аппараттарының арасында 1877 жылда Э.Сольве патенттелген аппарат кең таралған, кейіннен ростер деп аталатын, алдын ала кальцинация үшін қолданылған. Ол қақпағы жабылған жаппай шойын тостаған түрінде орындалған. Шыныаяқтың ішінде қыздыратын натрий бикарбонаты араластырылған қырғыштары бар араластырғыш болды және жартылай дайындалған сода ростерден түсіруге арналған тесік арқылы шығарылды. Кальцинация кезінде пайда болатын көмірқышқыл газы мен бу сорғымен сорылды. Алынған жартылай өнімнің түпкілікті ыдырауы әдетте айналмалы пеште жүргізілді, ол отқа төзімді материал ішінде салынған екі шетінен тесіктері бар көлбеу цилиндр болып табылады. Пешке науамен берілген натрий бикарбонаты айналмалы цилиндрмен араластырылып, от жағатын газдармен жанасып қызған. Цилиндрдің айналу және еңіс нәтижесінде бір мезгілде өңделетін бикарбонат натрий оның төменгі тесігіне жылжыды, одан дайын сода бункерге түсті. NaHCO3 соңғы өңдеу үшін басқа да құрылғыларды қолданды. XIX ғасырдың 80-ші жылдарынан бастап сода зауыттарында телен пешінің кальцинациясы үшін қолданыла бастады. Бұл пештер бірнеше жетілдірілді және үздіксіз режим бойынша жұмыс істеді. Олардағы натрий бикарбонаты бір сатыға ыдырады. Осы жылдары кальцинация үшін көптеген аммиакты-сода зауыттарында Терлен пештерінің өнімділігінен 2-3 есе асып кеткен үздіксіз әрекет ететін айналмалы барабанды кептіргіш Э. Сольве енгізілді.
Э. Сольвамен қатар аммиакты-сода процесін әзірлеумен қатар бірқатар басқа елдердің мамандары да айналысты. Аммиакты процесс арқылы кальцийленген сода өндірісіндегі ең үлкен табыс м. Гонигманға түсті, ол аммиак тұздығын колонналарда емес, тізбектей қосылған цилиндрлік резервуарларда қанықтыру міндетін сәтті орындады. Неміс инженері Гонигманның әдісі бойынша Германияда сода зауыттары жұмыс істеді. Алайда, М. Гонигманның әдісінің жағымсыз айырмашылығы процестің мерзімділігі болып табылады.
Аммиак тәсілін жетілдірумен бірқатар елдердің ғалымдары мен инженерлері (Дьюар қ., Дж. Аммиакты-сода процесін өнеркәсіптік негізге қоюға тырысқан. 1854 жылы химиктер Шлезинг пен Шварц Парижге жақын жерде екі жыл жұмыс істеген сода зауытын құрды. Т. Шлезинг және К. Шварцтың ерекше жұмыстарында өндірістік жағдайларда үздіксіз процесті жүзеге асыруға, сондай-ақ аралық сатыларда аммиакты ұстап тұруға талпыныстар болды. Алайда, оны кәдеге жаратудың тиімді әдістерінің жоқтығына байланысты аммиактың жоғалуы кәсіпорынның рентабельділігі себептерінің бірі болды. Шрайба тәсілі Германия мен Австрияда жүзеге асырылды. Францияда Булювара әдісі кеңінен таралған. Аталған процестердің әрқайсысы екіншісінен негізінен аппаратуралық безендірумен және кейбір технологиялық ерекшеліктерімен ерекшеленді. Сольве схемасымен салыстырғанда олардың барлығы айтарлықтай кемшілік болды-жұмыстың мерзімділігі. Аталған және кейбір басқа мамандардың жұмыстары XIX ғасырдың 70-80 жылдары аммиак-сода өндірісінің кең таралуын қамтамасыз ететін келесі жұмыстардың негізіне алынды.
Процесс тез дамыды. Оған Леблан өндірісіне өзінің бейімділігімен танымал Англияда қызығушылық танытты. Норсвичте 1873 жылы Бруннер, Монд и К° фирмасымен салынған сода зауыты, ал келесі жылға сол фирманың Сендбечінде тағы бір кәсіпорын іске қосылды. 1880 жылы аммиакты-сода зауыты Виленде және 1883 жылы Бернбургте Германияда, 1884 жылы АҚШ-та пайда болады.
Ресейде аммиак-сода процесі ел ішінде және шетелде осы саладағы жұмыс барысына қызығушылық танытқан прогрессивті ғалымдар мен мамандардың көз алдында болды. Химия өнеркәсібін дамыту үшін сода өндірісінің зор маңызын түсіне отырып және Ресейдегі оның қиын жағдайын ескере отырып, сол уақыттың көптеген ғылыми зерттеулеріне және басқа технологиялар бойынша өндірістің тәжірибесіне қарамастан, Д. И. Менделеев 1867 жылы Парижде өткен Дүниежүзілік көрмеге арналған кітапшада сода өндірісіне де көп көңіл бөлді. Ол отандық сода өндірісін дамытуға байланысты бірқатар құнды ұсыныстар берді және орыс өнеркәсібінің прогресі үшін осы саланың перспективалылығын көрсетті: қазір өзіне сода тұтынусыз өнеркәсіптің дамуын елестету және елестету мүмкін емес. Д. И. Менделеевтен басқа, XIX ғасырдың 70-ші жылдарында сода өнеркәсібінің жан-жақты дамуын қолдау үшін орыс техникалық қоғамы мен бірқатар отандық ғалымдар сөз сөйледі. Аммиакты-сода өндірісінің теориялық негіздерін әзірлеудегі үлкен еңбегі белгілі орыс ғалымы П. П. Федотьевке тиесілі. 1903-1904 жылдары ол бүкіләлемдік мойындалған аммиакты -- сода процесінің теориясы атты жалпы атаумен біріктірілген классикалық жұмыстардың сериясын жариялады.
1868 жылы Орыс химиктерінің жұмыстарының негізінде Қазан губерниясының Лаишев қаласында Лихачевтік өнеркәсіпші қуаттылығы 2,5 ттәул аммиак-сода зауыты салынды. Бұл зауыттың директоры инженер - химик И. Я. Тис Ресейде аммиак өндірісінің болмауын ескере отырып, аммиак былғары өндірісінің қалдықтарын қайта өңдеу арқылы алынған әдісті әзірледі. Технологиялық процесс жалпы сипаттарда құрғақ ас тұзын аммиак суында еріту және мерзімді әрекет ететін аппараттарда тұздыққа көмірқышқыл газын жіберу болды. Аппараттан шыққан кезде аммиактың шығынын азайту үшін сіңіргіштер жүйесі жетілдірілді. Алайда, тұз бен аммиактың үлкен шығынынан олардың құны жоғары болған кезде зауыт тек 4 жыл ғана жұмыс істеді.
1883 жылы жылына 6 мың т сода өндіретін ірі аммиакты-сода зауыты ас тұзы тұзының тұздық кен орнының негізінде қайыңдарда салынды, Барнауылда Леблан әдісі бойынша Ресейде сода өндірісін түпкілікті жерлеген. Зауыт құрылысының бастамашысы -- Березников ауданындағы солеварен иесі И. И. Любимов, өзінің шетелге сапарларының бірі кезінде аммиак-сода өндірісіне қызығушылық танытып, Сольве фирмасымен 20 жылға шарт жасады. Сольве қоғамы кәсіпорын салу кезінде техникалық жәрдем көрсетуге міндеттеме алды. Любимовтар мен Сольве қоғамы арасындағы шарттың мазмұны бірқатар экономикалық мәселелер бойынша соңғысы неғұрлым тиімді жағдайда болғанын көрсетеді. Мысалы, серіктестік болған барлық уақытта (яғни 20 жыл ішінде) Любимов Ресейде немесе кез келген басқа елде аммиак-сода зауыттарын салуға құқығы жоқ. Сольве қоғамына бұл тек 6 жылға, 1886 жылдың 31 желтоқсанына дейін таралды. Сольве қоғамы өз құқықтарын одан әрі пайдалануды баяулатпады. Алайда, зауыт өнімнің өзіндік құнының жоғары болуына және содаға нарықтық бағасының құлдырауына байланысты Залал бере бастады. Нәтижесінде Любимов жаңа шарт жасауға мәжбүр болды, ол бойынша кәсіпорынның нақты басшылығы Сольве қоғамына көшті. Фирма Любимов, Сольве и К° акционерлік қоғамы болып өзгертілді. Экономикалық өзара қарым-қатынастардың осы актісінде Сольвенің қоғамның жетекші саясаты пайда болды, ол өзі үшін тиімді Любимовпен бастапқы шарт негізінде, техникалық және экономикалық қысымның үлкен мүмкіндіктеріне ие бола отырып, кәсіпорын рөлінде тұрды. Бұл кәсіпорын қазіргі уақытта жұмыс істейді және Башкир сода компаниясы АҚ-да (БСК), Стерлитамак қ.және Қырымда, Қырым сода зауытысода өндірісінен кейін Ресейде қуаты бойынша үшінші болып табылады.
1891-1892 жылдары Ресейде екінші ірі аммиакты-сода зауыты іске қосылды -- Донецк, сондай-ақ Любимов, Сольве және К° акционерлік қоғамына тиесілі, ол XX ғасырдың басында өндірістің жекелеген буындарын механикаландыру бойынша басқа елдердегі Сольве қоғамының басқа кәсіпорындарымен салыстырғанда анағұрлым жоғары деңгейде болды. Айта кету керек, мұнда тас тұзын жер астында еріту қолданылған және тұздық өндіру орнынан зауытқа 38 шақырым құбыр арқылы берілген. Аммиакты суды тас көмірді кокстеу кезінде Донбасс Кокс пештерінен пайдаға асырды.
Ресейдің сода нарығы өсті және жұмыс істеп тұрған кәсіпорындар оның сұранысын қанағаттандыра алмады. Нәтижесінде герман капиталының қатысуымен сода және басқа да химиялық өнімдерді шығару және сату үшін Оңтүстік Орыс қоғамықұрылды. Қоғам 1898 жылы Славянскте Гонигманның аммиакты схемасы бойынша сода зауытын құрды.
Аммиакты сода өндірісінің үлкен даму қарқыны туралы XIX ғасырдың 80-ші жылдарының соңына қарай барлық негізгі капиталистік елдерде -- аммиакты процесс тез жетекші позицияларды иеленгенін дәлелдейді. 1882 жылы аммиак содасына шығарылатын соданың жалпы санынан Англияда 12% (52 мың т), Францияда 45% (57 мың т), Германияда 44% (44 мың т), АҚШ-та 100% (11 мың т) келді. 1886 жылы аммиак содасының пайдасына арақатынас тағы да күрт өзгеруде: Англия 22%, Франция 60%, Германия 75%, АҚШ 100%. Англияда 1900 жылда аммиакты тәсілдің пайдасына Елеулі сыну болды, бұл елде дайындалған соданың 55% дерлік шығарылуын қамтамасыз етті.
Қазіргі уақытта Solvay фирмасы-кальцийленген сода өндіру бойынша әлемдік көшбасшы. Жыл сайын 9 млн тоннадан астам Soda Solvay сусыз натрий карбонаты екі түрлі үдерісті: Solvay дәстүрлі аммиак процесін және натрий trona карбонатының бастапқы көзін тазарту арқылы өндіріледі. Бүгінде фирма 90-нан астам елдің нарығына сода жеткізеді. Тапсырыс берушінің техникалық шарттарына байланысты soda Solvay кальцийленген соданың 2 маркасы - ауыр және жеңіл.
Сольвенің аммиакты процесі өз негізінде және қазіргі күнге дейін жетті, сонымен қатар технологиялық операциялардың жүйелілігі жалпы сипаттарда сақталды және сода технологиясының айтарлықтай прогрессіне қарамастан, оның негіздері әлі күнге дейін қалады. Өзбекстанда жаңа сода зауыты үлгі бола алады. Кунград сода зауытында кальцийленген сода Сольве әдісі бойынша жүргізіледі. Өндіріс қуаты жылына 100 мың т кальцийленген сода құрайды. Күнград сода зауытында сода технологиясының дәстүрлі Сольведен ерекшелігі әктасты кокспен емес, құрамында 26% СО2 (Сольв әдісі бойынша 40% орнына) бар пеш газын ала отырып, табиғи газбен күйдіру болып табылады, әрі қарай PSA қондырғысында көмірқышқыл газын адсорбциялық әдіспен 40% дейін шоғырландыру. PSA қондырғысы ҚХР Ситик компаниясының ноу-хау болып табылады. Өндіріс үшін шикізаттың барлық негізгі түрлері Өзбекстан аумағында өндіріледі. Хлорлы натрий - Кунград сода зауытынан 53 км жерде орналасқан Барсакелмес кен орнында; әктас-зауыттың өнеркәсіптік алаңынан 250 км жерде әзірленетін Жамансай әктас кен орнында.
AkzoNobel компаниясының аз таралған тәсілі (Құрғақ әктас әдісі). Оның негізгі ерекшелігі дәстүрлі Solvay әдістерінен-CaO құрғақ әкті қолдану, әктас сүтінің орнына, Сүзгіш сұйықтықтан аммиакты Регенерациялау үшін. 1958-2009 жылдары бұл әдіс Нидерландта қолданылған, ҚХР-да және екі үнді кәсіпорындарында қолданылады. Бұл әдіс Бразилияда салынып жатқан сода зауыты жобасының негізіне алынды.
Сольве әдісі технологиясының химизмі:
1)NaС1+NН3 +СO2 +Н2O = NаНСО3 + NН4С1 + Q;
2) 2NаНСО3 = Nа2СО3 + СО2↑ + Н2О - Q;
3) CaCO3 = CaO + CO2↑ - Q;
4) CaO +H2O = Ca(OH)2 + Q;
5) 2NН4С1 + СаО + Н2О = СаС12+ 2NН4OH + Q, NH4OH = NH3↑ + H2O + Q;
6) MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2↓ + CaCl2; CaCl2+ Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaCl.
Сонымен қатар, Сольве әдісі бойынша технологияның бірқатар елеулі кемшіліктері бар екенін атап өткен жөн: 68-72% натрийді пайдаланудың аз дәрежесі; көп көлемдегі сұйық және қатты қалдықтардың болуы, оларды шоғырландыруға жер алқаптарының үлкен алаңдары иеліктен шығарылады; ашық су қоймалары мен жер асты суларының жоғары минералданған ағындарымен ластануы; үлкен су тұтыну, CaCO3 және NaCl кальций карбонатының жоғары сапалы табиғи шикізатын пайдалану қажеттілігі және басқа да бірқатар кемшіліктер. Көрсетілген кемшіліктердің бір бөлігін олардың әсерін жоюға немесе әлсіретуге болады, бұл бірқатар сода зауыттарына жасалады. Бұл дистиллерлік сұйықтықты мұнай қабаттарына айдау, кальций хлоридін өндіру, қатты қалдықтарды цементке, құрылыс материалдарына, мелиорантқа, жемшөп қоспаларына және т.б. өңдеу. Табиғи шикізатты - кальций карбонатын ауыстыру мәселесін шешу қиын болды. Сода өндірушілердің аммиакты әдіс бойынша проблемасы шиеленісе бастады және басқа себеппен - табиғи сода өндірушілер тарапынан бәсекелестіктің өсуі.
Табиғи кен орындарынан сода технологиясы. Бұл әдіс салыстырмалы түрде жаңа, оның пайда болуы 1940 жылға жатады және ол сода өндірудің негізгі аммиакты тәсіліне бәсекелес болды. Бұл оның жоғары экономикалық тиімділігіне, ең аз материалдық және энергетикалық шығындарына, құрамында хлоридтер азайған және жоғары үйінді тығыздықтарға байланысты және жасыл химияға жатады. Қазіргі уақытта әлемде өндірілетін соданың 30% - ға жуығы табиғи кен орындарынан-табиғатта қабаттық шоғырлар немесе жер бетіндегі көлдер түрінде кездесетін троян минералынан алынады.
Сода табиғатта көп мөлшерде кездеседі, негізінен жер асты топырақ тұздары түрінде тұз қабаттарында, тұз көлдерінде келесі минералдар түрінде: трона-Na2CO3ˣNaHCO3ˣ2H2O; натрий (сода) - Na2CO3ˣ10 H2O; термонатрит-Na2CO3ˣH2O. Жер бетінде 60-тан астам сода табиғи кен орындары белгілі. Соданың ірі қоры АҚШ-та, Канадада, Кенияда, Мексикада, ОАР және т.б. шоғырланған. Өнеркәсіптік маңызы бар Трона 1938 жылы Грин - Ривер (Вайоминг, АҚШ) эоцендік қалыңдығының құрамында ашылған. Бұл шөгінді қабатта үштік бірге бұрын сирек кездесетін минералдар көп табылды, оның ішінде давсонит [NaAICO3(OH)2], ол сода мен глинозем алуға арналған шикізат ретінде қарастырылады. АҚШ-та табиғи сода елдің осы пайдалы қазбаға деген қажеттілігінің 40% - дан астамын қанағаттандырады.
Қазіргі сода көлдері Ресейде де белгілі: Забайкальда - Доронин көлі, Чита қаласының маңында және Батыс Сібірде - Алтай өлкесінің Құлынды даласындағы (Тантар және Петухов) көлдер тобы.
Solvay s. a. өкілдері 2012 жылы Алтай өлкесінің басшылығымен осы аймақтағы табиғи сода кен орындарын игеру саласындағы бірлескен ынтымақтастықтың келешегіне арналған кездесу өткізді. Компания үшін негізгі мәселелердің бірі Алтайсода ЖШҚ кәсіпорнымен табиғи сода кен орындарын дамыту және игеру бойынша ынтымақтастық перспективаларын талқылау болды. Компания өкілдері компания Алтай өлкесінің өндірушілерімен ынтымақтастыққа мүдделі екенін атап өтті. Solvay s. a. өкілдерінің өңірге сапары жергілікті табиғи сода кен орындарын игерудің перспективаларын зерттеу мақсаты болды. Экологиялық қауіпсіздік бойынша күшейіп келе жатқан әлемдік үрдіс компанияның саясатында көрініс тапқан, ол бүгінгі күні жасыл химияға, табиғи өнімдерге, атап айтқанда Жасыл содаға басты назар аударады. Сондықтан Алтай содасына деген қызығушылық кездейсоқ емес, себебі ол табиғи. Компания Алтай өлкесінде табиғи сода өндіру табиғи тәсілмен өндірілетінін де тартады, бұл қоршаған ортаға зиян келтірмейді. Аймақта көптеген кен орындарын игеру процесінде қоршаған ортаға зиян келтірмейтін технологияларға артықшылық беріледі. Кейбір көрнекті ғалымдардың бағалауынша, бұл жағдайда аммиакты-сода процесі біртіндеп жойылуға тиіс.
Осы әдіс бойынша сода технологиясы өте қарапайым және негізінен жоғары сапалы өнім алу мақсатында табиғи сода кальцинациясы процесінен тұрады.
Табиғи сода әдісі бойынша химизм технологиясы:
2Na2CO3ˣNaHCO3ˣ2H2O--3Nа2CO3+CO2↑+ 3H2O↑+Q.
Дегенмен, Ресей жағдайында басқа табиғи шикізаттың бірегей қоры - нефелинді концентраттар негізінде сода өндірудің басқа әдісі бар.
Нкфилин шикізатынан жасалған сода технологиясы. Кальцийленген соданы алудың нефелинді тәсілі тек Ресейде ғана қолданылады және ол Ресей Федерациясында жасалған сода өндірісінің маңыздылығы бойынша үшінші тәсіл болды, күрделі салымдардың 15% - ына дейін үнемдеуге мүмкіндік береді. Мұнай емес шикізатты қайта өңдеу үшін [n(NaˣK)2OˣAl2O3ˣmSiO2] оның құрамы мен қасиеттеріне байланысты әртүрлі тәсілдер қолданылуы мүмкін, мысалы, қосымша өнімдер ретінде содопоташты ерітіндіні, нефелинді шламды ала отырып глинозем өндірісі және содопоташты ерітіндіден сода мен поташты, сондай-ақ цементті одан әрі өндіру.
Өнеркәсіпте жентектеу тәсілін әзірлеумен және енгізумен Коль түбегінің апатитонефелинді жыныстарын байыту кезінде алынатын нефелинді концентраттарды кешенді өңдеу проблемасы алғаш рет шешілді. Құрамында натрий сілті бар табиғи минерал Мурманск облысы Киров апатит комбинаты байыту фабрикаларының нефелинді концентраты болып табылады, оның базасында глиноземді-сода кәсіпорындары - Волховский және Пикалевский жұмыс істейді. Мұндай өндіріс, сондай-ақ, глинозем зауытында Ачинск бар және ол нефелин сода шығарады.
Алайда, жентектеу тәсілінің мәні тек Сақиналы нефелин концентраттарын қайта өңдеумен шектелмейді. Ресейде бұл әдіс алдын ала байытусыз қияалтыр уртиттерін қайта өңдеу үшін де табысты қолданылады, сондай-ақ нефелин шикізатының басқа түрлерін қайта өңдеу үшін қолданылуы мүмкін. Мысалы, Кемеров облысының Кузнецов Алатауының солтүстік бөлігінде орналасқан Қия-Шалтыр кен орны. Уртиттердің негізгі жынысты минералдары нефелин (шамамен 85 %) және титанды авгит болып табылады. Кия-Шалтыр кен орнында құрамында 75 - тен 90%-ға дейін нефелин (кеннің орташа 85%-ы), 10-25% эгирин-авгит бар, кейде титан-авгитпен өсуде уртиттің тау жыныстары басым. Химиялық құрамы шамалы ауытқиды. Бұл кендердің сапасы бойынша Киров байыту фабрикасының нефелин концентратына жақын. Кольский нефелин концентратын және Кий-Шалтыр кен орнын өңдеу кезінде сілтілердегі хлоридтердің құрамы 0,1% - дан аспайды. Сақиналы нефелин концентратын және Кия-Шалтыр кен орнын глиноземмен, цементпен және сода өнімдермен өңдеу кезінде алынатын содопоташты ерітінділердің құрамы негізінен шикізат құрамына байланысты.
Содопоташты ерітіндіні өңдеудің технологиялық процесі келесі негізгі кезеңдерден тұрады. Нефелинді әкпен араластырады, ұсақтайды және айналмалы пештерде пісіреді. Дәмдеуіш, салқындатылады, ұсақталады және шайылады. Алюминий тотығы (глинозем) нефелиннен алынған кезде сілті - қалдықтар түзіледі. Шлам жуғаннан кейін портландцемент өндірісіне өтеді, ал алюминат ерітіндісі автоклавтарда ерігеннен кейін карбонизацияға ұшырайды, соның салдарынан одан алюминий гидрототығы тұнбасы шығарылады. 10-15% Na2CO3 бар қалған жатыр ерітіндісі?H2O, 2-5% K2CO3, 0-3% K2SO4 булау, кристалдау және кальцийлеу жолымен сода өнімдеріне өңделеді. Сілтілерді әртүрлі температурада булау арқылы бөлек сода және поташ алуға болады.
Технологияның химизмі:
Na2CO3ˣH2O -- Na2CO3+H2O↑+Q.
Осы технологияның артықшылығы арнайы кәсіпорындарда өндірумен салыстырғанда сазбалшықтың, соданың, поташтың және цементтің өзіндік құнымен айтарлықтай азырақ оңайлатылған технологиялық схемамен түсіндіріледі; өндірістің қалдықтары мен зиянды шығарындыларының іс жүзінде толық болмауы, бұл осы кәсіпорындарды елдің тығыз орналасқан және бұрыннан игерілген аудандарында орналастыруға мүмкіндік береді; іс жүзінде шексіз шикізат қорының болуы. Өткен ғасырдың 70-80-жылдары әлемдегі ең ірі сода өндірісін жаңғыртудың техника-экономикалық негіздемесі Сода ААҚ (Стерлитамак) әзірленді, ол кезде цемент өндірісі бар, сода мен цемент өндірудің аммиак тәсіліне арналған табиғи әктастың тапшылығына байланысты нефелин шикізатына ауысумен.
Нефелин шикізатын кешенді қайта өңдеу және кальцийленген сода аммиакты әдіспен өндіру кезінде сода өнімдерін алу процесінің салыстырмалы техникалық-экономикалық көрсеткіштері мынадай түрде көрінеді. Шикізатты кешенді қайта өңдеу кезінде сода өнімдерін алған жағдайда, қатты қосылыстарға қайта есептегенде, нефелин шикізатының шығысы 1 тоннаға жуық, ал сода аммиак әдісімен өндіргенде - осы әдіс бойынша пайдаланылатын 4,7 тонна шикізат құрайды. Дегенмен, сода алудың бұл тәсілі әлі күнге дейін кең қолдану тапты және зерттеушілер басқа да тиімді жолдарын іздейді. Олардың ішінде каустикалық соданы карбонизациялау әдісі.
Каустикті карбонизациялау әдісімен сода технологиясы. NaOH натрий гидроксидінің CO2 көмірқышқыл газымен карбонизациялау өндірістің өнеркәсіптік әдісі ретінде 1960-жылдардың аяғында -- 1970-жылдардың басында дамыды. Кальцийленген содаға сұраныс өте жоғары болды, ал каустикалық сода артық болды. Бүгінгі күні кальцийленген сода алудың бұл әдісі практикалық мәнін жоғалтты. Алайда, сода өндірудің бұл әдісі өз мәнін жоғалтпады және хлорорганикалық өнімдер мен материалдар үшін хлор-газды тұтыну өсе түсуіне қарай сода өндірудің жоғарыда аталған тәсілдерімен бәсекелесуі және талап етілуі мүмкін.
Технологияның химизмі:
2NaOH + CO2 = Na2CO3+H2O.
Сода өнеркәсібі күйдіргіш натрдың едәуір мөлшерін өңдей алады. Бұл, алайда, каустикалық соданы қолданудың басқа салалары болмаған кезде ғана орынды. Қажет болған жағдайда, NaOH сату табылған жоқ пайдалану, бұл жолы сода өнеркәсібінде қолдану таба алады. Мысалы, АҚШ-та ең ірі электролиз зауытында 1967 жылы оның хлор бойынша қуаты жылына 1,5 млн. т құрады,өндірілетін хлор негізінен комбинаттың өзінде тұтынылды. Каустикалық сода өткізілгеннен кейін қиындықтар туындағанда, каустикалық содадан кальцийленген сода өндірісі құрылды. Қазіргі уақытта бүкіл әлемде каустикалық содадан сода алу бойынша бірнеше шағын қондырғылар ғана жұмыс істейді және соданың әлемдік өндірісіндегі осы тәсілдің үлесі 1,0% - дан кем.
Сода алудың жаңа тәсілдерін іздеу мәселесі жалғасып, қытай химигі Хоу сода технологиясының одан әрі дамуына елеулі үлес қосты.
Құрама немесе хлораммоний әдісімен сода технологиясы. Бұл әдіс бір мезгілде кальцийленген сода мен тауарлық түкті хлорлы аммонийді Сүзгіш сұйықтықтан (құрамдастырылған сода - нашатыр процесі) алуды көздейді. Кейде ол деп аталады - Хоу тәсілі-1930-шы жылдары Қытай химигі Хоу (Hou Debang) жасаған. Бұл әдіс ҚХР-да кеңінен қолданылады, кейбір бағалаулар бойынша сода өндіру жөніндегі қуаттардың 45% - ы Хоу технологиясы бойынша жұмыс істейді, кальцийленген сода мен аммоний хлориді өндірісінің арақатынасы 1:1, және хлорлы аммоний бағасының өсуі бұрын залалды сода өндірушілердің пайдасына айналды, ал сода шығарудың 48% - ы Сольв әдісіне тура келді. Жапониядағы Central Glass компаниясының Хоу әдісін ішінара пайдаланады. Шағын өндіріс Үндістанда (жапон жобасы), сондай-ақ Германияда (BASF концерні) бар. Осы әдіс бойынша 1995 жылы Индонезияда зауыт салынды (Қытай жобасы). Аммоний хлориді - NH4Cl ыдырату үшін кальций - Са(OH) 2 гидроксиді пайдаланбауымен белгілі процестен ерекшеленеді. Жанама өнім ретінде алынған аммоний хлориді күріш шаруашылығында, дән шаруашылығында азотты тыңайтқыш ретінде пайдаланылады. Бұл жолмен, әртүрлі бағалаулар бойынша, жекелеген елдерде болжамды бағалау бойынша хлоридті қалдықтардың жалпы санының 15% - ына дейін пайдаланылуы мүмкін. Хоу тәсілі бойынша 400С температурада натрий хлоридінің ерітіндісіне көміртегі диоксиді және аммиак беріледі. Реакция барысында аз еритін натрий гидрокарбонаты шөгіндіге (Сольве әдісі сияқты) түседі. Содан кейін ерітіндіні 100С-қа дейін салқындатады. Бұл ретте тұнбаға аммоний хлориді түседі, ал ерітіндіні соданың келесі порцияларын өндіру үшін қайтадан пайдаланады.
Жапонияда, Сольве - Дуальдың модификацияланған әдісі бойынша (НИИЭТХИМ деректері бойынша, Украина) ең кең қолданыс алды. Бұл әдістің Хоу тәсілінен айырмашылығы, фильтрат аммиакты Регенерациялау үшін өңделмейді. Сүзгіш сұйықтық натрий бикарбонатынан бөлінгеннен кейін, күріш және басқа да дақылдарды өсіру үшін ауыл шаруашылығында тыңайтқыш ретінде қолданылатын қатты хлорлы аммоний алуға толығымен барады. Онда осындай тәсілмен әр жылдары кальцийленген соданың жалпы санының жартысынан астамы өңделді, бұл ретте өткен ғасырдың 60-шы жылдарында хлорлы аммоний өндірісі екі еседен астам өсті.
Өндіріс тәсілдерін салыстырайық. Хоу әдісі бойынша жанама өнім ретінде Сольве әдісі бойынша CaCl2 орнына NH4Cl пайда болады. Сольве әдісі Габер процесі пайда болғанға дейін әзірленді. Габер процесі-атмосфералық азот аммиакты синтездеу жолымен байланысатын өнеркәсіптік процесс, азот пен сутегі қоспасы жоғары қысымдағы қыздырылған катализатор арқылы өтетін болады. Сол уақытта аммиак тапшы болды, сондықтан NH4Cl оны қалпына келтіру қажет болды. Хоу әдісі кейінірек пайда болды, аммиакты регенерациялау қажеттілігі өткір болған жоқ, тиісінше аммиакты шығарып алмауға, оны NH4Cl қосындысы ретінде азот тыңайтқышы ретінде пайдалануға болады.
Зерттеушілер мен өндірісшілер сода алудың басқа да технологияларын іздеген. Қазір олар әлемдік кальцийленген сода өндірісінің шамамен 1,5 % - ын қамтамасыз етеді. Бұл технологияларды қарастырайық.
Капролактам өндірісінің сілтілі қалдықтарынан жасалған сода технологиясы. Қалдықтарды отпен өңдеу бірінші кезекте сұйық қалдықтарды, шламдарды және кейбір қатты қалдықтарды жою және бір немесе бірнеше жанама өнімдерді алу мақсатында залалсыздандыру үшін арналғаны белгілі.
Қалдықтарды отпен өңдеу мысалдары ретінде циклонды реакторларда тауарлық кальцийленген сода ала отырып, капролактам өндірісінің сілтілі қалдықтарын залалсыздандыру болып табылады. Сілтілік қалдықтар құрамында төменгі дикарбон қышқылдарының 16-47% натрий тұздары, негізінен натрий адипинаты (CH2)4(COONa)2 және 0,5-2% NaOH бар. Бұл қалдықтарды циклондық реакторларда отпен өңдеу кезінде кәсіпорындарда құрамында Na2СO3 жоғары болатын жанама өнім алады. Сілтілі ағысты термиялық залалсыздандыру процесінің химизмі келесі реакциялар теңдеулерімен білдірілуі мүмкін
2NaOOC - (CH2)4 - COONa + 13O2 --12CO2 + 2Na2O + 8H2O;
Na2O + CO2 --Na2CO3;
Na2O + H2O --2NaOH;
2NaOH+ CO2--Na2CO3+H2O.
Натрий карбонатын ала отырып, сілтілі қалдықтарды отпен өңдеу қондырғыларын жапондық Nittetu фирмасы әзірледі және көптеген елдерде химиялық зауыттарда ха пайдаланылады. Мысалы, КуйбышевАзот пақ капролактам өндірісінің сілтілі ағынын термиялық өңдеу нәтижесінде сода шығарады. Алынатын сода қара металлургияда, шыны бұйымдарын өндіру үшін құрамында сілті бар шикізат ретінде, химия өнеркәсібінде қышқыл ағындарды бейтараптандыратын агент ретінде және каустификациялау үшін, шлак-сілтілі Тұтқыр және бетондар дайындау үшін құрылыс индустриясында, мұнай өндіру өнеркәсібінде көп функциялы реагент ретінде, целлюлоза өндірісінде целлюлоза-қағаз өнеркәсібінде пайдаланылуы мүмкін.
Целлюлоза-қағаз кәсіпорындарындағы сода технологиясы.
Крафт - процесс бойынша целлюлозаны өндіру кезінде балқымалар түзіледі, ол негізінен, натрий карбонатынан (содадан) тұрады, оған жағу процесінде барлық бос және байланысқан күйдіргіш натр және натрий сульфатының көміртегі тотығымен қалпына келтірілуі пайда болған натрий сульфидінен тұрады.
Бұл химиялық процестерді теңдеулермен көрсетуге болады:
2NаОН + СО2 -- Nа2СОз + Н2О;
Nа2SО4 + 4СО-- Nа2S +4СО2.
Каустизациялық шламнан ақ сілті вакуум-сүзгілерде бөлінеді және бакта жиналады. Шлам бункерде шлам жиналады, вакуум-сүзгілерде ыстық сумен жуылады және регенерацияға түседі. Сүзгіш-жүзуді еріту үшін пайдаланылатын әлсіз Ақ сілті. Na2CO3 Мазмұны?NaOH 90% жетеді.
Сода процесі деп аталатын пісірудің басқа тәсілі де белгілі. Бұл процесте қайнату сұйықтығы негізінен натрий гидроксиді су ерітіндісінен тұрады. Өңделген пісіру ерітіндісін бөлу және регенерация жүйесінде крафт-процесте сияқты өңдейді. Бұл жағдайда пеште ерітіндіні жағғаннан кейін түзілетін қалдық негізінен натрий карбонатынан тұрады,ол су ерітіндісіне ауыстырғаннан кейін жаңа қайнату ерітіндісі ретінде пайдаланылатын натрий гидроксидінің ерітіндісін Регенерациялау үшін каустикпен өңдейді.
Дж жасаған әдіс бар. А. Люкс. Қағазды ағарту сатысындағы сарқынды суларды бөлу және регенерациялау жүйесінде өңделетін өңделген қайнату ерітіндісіне қосады. Осылайша, бұл ағынды сулар ағызылмайды, өндірістік циклде қалады. Осы процеске сәйкес, ерітінділерді жағудан қалған қалдық құрамында карбонат және натрий хлориді, сондай-ақ құрамы қайнату технологиясына байланысты басқа да компоненттер бар. Қатты қалдықтарды ыстық суда ерітеді,булайды, салқындатады, бұл ретте натрий карбонаты кристаллогидратының тұнбасын, натрий хлориді су ерітіндісінде қалады.
Пеште ерітінділерді жағу кезінде құрамында натрий карбонаты бар қатты қалдық, сондай-ақ күкірттелмеген компоненттер, негізінен натрий хлориді пайда болады. Қажет болған жағдайда суда барлық қатты қалдықтарды ерітіп қана қоймай, оны натрий хлоридінің негізгі мөлшерін және натрий карбонатының бөлігін ерітіп, жеткілікті дәрежеде таза натрий карбонатын қатты күйінде қалдыратындай етіп өңдеуге болады. Осылайша, процесті жүргізу суды тұтынуды азайтуға және буланатын көлемдерді қысқартуға мүмкіндік береді.
Электролиз тәсілімен сода технологиясы. Тәсілдің мәні мыналардан тұрады: су буы және көміртек диоксиді күйдіргіш натрмен өзара әрекеттесіп, ас тұзы тұздарының ерітінділерін электролиздеу үшін диафрагмалық типті камерасы бар қондырғының катод бөлімшесіне жіберіледі, олар оны бикарбонатқа немесе натрий карбонатына айналдырады. Химиялық процесті мұндай реакция түрінде ұсынуға болады:
2NaCl +2H2O +2CO2-- 2NaHCO3 +Cl2 ↑+ H2 ↑
Бұл процесс хлор мен каустикалық сода өндірісінің электрохимиялық ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz