К достоинствам такого электролизера относят получение чистой каустической соды без применения ртути, что исключают загрязнение окружающей среды, отсутствие водорода в хлориде, относительно низкий расход электроэнергии. /12/

Приложение 2

Технологическая схема производства едкого натра известковым способом

Цех известковой каустической соды выпускающий твердый едкий натр, имеет следующие производственные участки: каустификации, отделения и промывки шлама, концентрирования слабых щелочей (выпарки), плавки.

Каустификация

На рис. 3 приведена технологическая схема производства едкого натра в отделении каустификации. Основной особенностью этой схемы является одновременное проведение реакций гашения извести и каустификации содового раствора в одном аппарате – гасителе – каустификаторе, в котором степень каустификации достигает 75-80 %. На гашение извести в гаситель подают не воду, как обычно, а содовый раствор. Для уменьшения потерь извести предусматривается дополнительная каустификация образовавшегося в гасителе – каустификаторе шлама, содержащего непрореагировавший оксид кальция.

Жженую известь из силоса – хранилища 1 дозируют лотковым шпателем 3 в гаситель – каустификатор 6. Одновременно с известью из

напорной мешалки 4 в гаситель поступает «нормальный» соловый раствор (93-95 % от стехиометрического). Напорная мешалка 4 имеет перелив, через который избыток «нормального» содового раствора сливается в мешалку перелива 29. Суспензия, содержащая гидроксид натрия, карбонат натрия, карбонат кальция и избыточную известь, по сифонной трубе перетекает в сифонное корыто 9 с ситчатой корзиной, которая имеет отверстия размером 4 х 4 мм. Не прошедшие через отверстия кусочки извести и несгоревшего топлива периодически выгружают из корзины в отвал. Крупные негашеные куски извести, и необожженный известняк промывают у порога гасителя водой (на рис. 3 не показано), направляют в бункер недопала 8 и возвращают из него на повторный обжиг или направляют в отвал.

Из сифонного корыта 9 щелочная суспензия перетекает в приемную мешалку суспензии 28, затем проходит пескоуловитель 27 и насосом 26 подается в каустификатор первой каустификации 10 для более полного использования извести. Степень каустификации раствора на выходе из каустификатора 10 составляет около 84 %. Избыток суспензии из мешалки 28 через перелив попадает в мешалку перелива 29, смешивается с «нормальным» содовым раствором и насосом 30 перекачивается в напорный сборник 4 гасителя-каустификатора. Здесь суспензия после полуторачасового пребывания проходит пескоуловитель (на рис. 3 не показано) и центробежным насосом 25 подается в ряд параллельно работающих отстойников 12 (на схеме показан только один). Осветленный слабый щелок при температуре около 80о С, содержащий в среднем 130 г/л едкого натра, 30 г/л карбоната натрия и 11,3 г/л сульфата натрия, отбирают из переливного желоба отстойника и собирают в сборник слабых щелоков 14 и далее передают на выпарку. Шлам из отстойника 12 поступает в каустификатор 13 второй каустификации.

Для полного использования оставшейся в шламе извести вторую каустификацию проводят при большом избытке соды (более 50 %).

Необходимый для создания требуемого избытка содовый раствор подают в каустификатор 13. Здесь степень каустификации раствора обычно не превышает 55 %.

Для разжижения шлама в каустификатор 13 поступает осветленная жидкость со второго яруса шестиярусного промывателя шлама 22. На верхний ярус промывателя шлама 22 насосом 23 направляют суспензию из 13. Промывка шлама в промывателе 22 осуществляется конденсатом отделения выпарки и фильтром шламовых фильтратов, смешивающихся в сборнике 18.

Промывную воду при температуре около 750С направляют через промыватель 22 противоточно шламу снизу вверх с помощью насосов 24. С верхнего яруса промывателя промывная вода направляется в отделение выпарки для растворения солей выпарки (карбоната натрия и сульфата натрия), выделяющихся при концентрировании слабого щелока. Промытый шлам, имеющий температуру 75-800 С, поступает в сборник шлама 21 и подается в корыто барабанного вакуум-фильтра 15. Отфильтрованный и промытый конденсатом шлам срезают с поверхности фильтра в шнековую мешалку 17; сюда же одновременно подают воду для разбавления шлама и через сборник мешалку шлама 19 насосом 20 откачивают на «белое море».

Сборники 2, 5, и 7 служат для хранения содового раствора, получаемого при растворении солей выпарки и промывных вод соответственно. Дозируя указанные растворы в смеситель 33, получают «нормальный» содовый раствор, который насосом 32 перекачивают через подогреватель 31 в напорный сборник «нормального» содового раствора».

Отделение и промывка шлама

Раствор каустической соды (слабый щелок) необходимо отделить от шлама и осветлить. При упаривании раствора соотношение концентраций гидроксида и карбоната натрия остается неизменным. При дальнейшем упаривании мутного раствора его состав будет изменяться, так как в нем одновременно с упариванием будет протекать обратная реакция – взаимодействие твердого карбоната кальция с гидроксидом натрия с образованием эквивалентных количеств гидроксида кальция и карбоната натрия. Таким образом, содержание соды в растворе будет возрастать, а степень каустификации снижаться. Из этого следует, что перед подачей каустифицированого раствора на выпарку он должен быть тщательно осветлен.

Скорость и полнота отделения шлама от слабого щелока зависят от качества обжигаемого известняка, условий его отжига, избытка извести и других факторов.

Условия гашения извести также заметно сказываются на скорости осветления щелока. Если применять известковое молоко, полученное из негашеной извести, скорость осветления составляет 1,06 – 1,48 кг/ч, а если используют известковое молоко, полученное обычным способом, скорость осветления снижается до 0,16 – 0,28 кг/ч.

Так же на скорость осветления заметно влияет избыток извести в каустифицированном растворе. При проведении каустификации с 7 %-ным недостатком извести скорость отстаивания шлама составляет 1,6 кг/ч, при 1 %-ном избытке извести скорость отстаивания образующегося шлама снижает до 0,9 кг/ч за счет медленного осаждения частиц гидроксида кальция и образования более мелких частиц карбоната кальция.

Хорошая промывка шлама минимальным количеством промывной воды обеспечивается при сочетании промывочной многоступенчатой декантации шлама с последующей его фильтрацией.

В технологических схемах производства гидроксида натрия часто предусматривается повторная каустификация шлама свежим содовым раствором, что приводит к увеличению концентрации слабого щелока. /2/

Концентрация слабых щелоков (выпарка)

В отделение выпарки из отделения каустификации поступают слабые растворы щелока, содержащие около 130 г/л гидроксида натрия, 30 г/л карбоната натрия и 11,3 г/л сульфата натрия. При концентрировании слабых щелоков в твердую фазу выделяется карбонат натрия и сульфат натрия.

При дальнейших концентрациях гидроксида натрия в растворе наблюдается высокое пересыщение карбоната натрия и сульфата натрия, которое очень медленно снижается в результате старения раствора.