Карбонатное сырьё к месту производства кальцинированной соды, как правило, транспортируют в крытых вагонах железнодорожным транспортом.

Аммиак в производстве кальцинированной соды совершает замкнутый цикл. При этом потери его в технологии неизбежны, поэтому эти потери компенсируются введением в схему аммиачной воды, поступающей с заводов по производству аммиака, а так же коксохимических заводов. Каменноугольная аммиачная вода является более предпочтительной, так как в ней содержатся компоненты препятствующие коррозии аппаратуры.

Химический состав каменноугольной аммиачной воды приведен в таблице 1.4 [2]:

Таблица 1.4 – Химический состав каменноугольной аммиачной воды

Применяется так же синтетическая аммиачная вода – аммиак водный, содержащий до 25 % масс. NH3 (для 1–го сорта) и 22 % масс. NH3 (для 2–го сорта). Аммиачную воду, как правило, транспортируют так же как и карбонатное сырье, железнодорожным транспортом.

Гидросульфид натрия (NaHS) – применяется для предотвращения коррозии чугунной и стальной аппаратуры в среде, содержащей хлориды натрия, аммония и углеаммонийных солей. Расход NaHS составляет 5–10 кг/т соды [2, 3].

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА Na2CO3

Производство кальцинированной соды по аммиачному способу включает восемь основных отделений [1]:

получение карбонатного сырья, подготовка и его транспортировка; переработка карбонатного сырья с получением диоксида углерода с последующей его подготовкой и извести с получением известковой суспензии;

подготовка и очистка сырого рассола;

абсорбция: отмывка в промывателях газов, выделяющихся на других стадиях, от аммиака, двухстадийное насыщение раствора хлорида натрия аммиаком и частично диоксидом углерода, поступающего со стадии дистилляции, охлаждение аммонизированного рассола;

карбонизация: отмывка от аммиака газа, покидающего стадию карбонизации, предварительная карбонизация с выделением гидрокарбоната натрия в осадительных колоннах, комприрование диоксида углерода, проступающего со стадии переработки карбонатного сырья и кальцинации;

фильтрация: отделение гидрокарбонат натрия на фильтрах;

кальцинация: обезвоживание и разложение гидрокарбоната натрия и очистка диоксида углерода;

регенерация аммиака (дистилляция): разложение содержащихся в фильтровой жидкости карбонатов и гидрокарбонатов аммония в конденсаторе и теплообменнике дистилляции, с получением диоксида углерода, аммиака и хлорида кальция.

Описанные стадии можно показать в виде принципиальной схемы производства кальцинированной соды, которая и изображена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. – Принципиальная схема производства кальцинированной соды аммиачным способом

На основании ряда научных работ была разработана принципиальная схема малоотходного совместного производства соды, хлоридов аммония, кальция и кальциевых продуктов (рис. 3.2).

Рис. 3.2 – Принципиальная схема производства Na2CO3, NH4Cl и кальциевых продуктов [2, 3]

Раствор хлорида натрия (рассол) подают в отделение очистки рассола I, куда подают известковую суспензию и кальцинированную соду. В отделении рассолоочистки происходит удаление кальциевых и магниевых примесей в виде нерастворимых соединений (раздел 1 уравнение 1.6–1.7). Очищенный рассол направляется в отделение абсорбции П. Здесь он насыщается аммиаком и частично диоксидом углерода, поступающим из отделений дистилляции, карбонизации и после вакуум-фильтров.

Рассол охлаждается в отделении карбонизации III, а затем насыщается диоксидом углерода, нагнетаемым компрессорами из известковых и содовых печей. В отделении карбонизации образуется гидрокарбоната натрия, выпадающий в осадок, и хлорид аммония, остающийся в растворе.

После карбонизации суспензия направляется в отделение фильтрации IV, где происходит отделение кристаллов гидрокарбоната натрия.

Сырой гидрокарбонат натрия поступает далее на кальцинацию V в содовые печи, где он разлагается с образованием кальцинированной соды, диоксида углерода и паров воды. Кальцинированная сода направляется на склад.

Газ кальцинации после охлаждения и промывки (отделение VI) компримируется и вновь подается на карбонизацию.

Маточная (фильтровая) жидкость после отделения гидрокарбоната натрия направляется на дистилляцию (отделение VII), где из неё отгоняют диоксид углерода, а затем аммиак. Отгонку ведут острым паром, причем для разложения хлорида аммония жидкость смешивают с известковой водой.

Образующийся парогазовый поток после охлаждения (VIII) поступает на абсорбцию (II), замыкая аммиачный цикл производства соды.

Известковую суспензию, подаваемую на дистилляцию, получают гашением извести (X), поступающей из обжигательных печей (IX). Диоксид углерода, образующийся при обжиге карбонатного сырья подают на карбонизацию.

Суспензию после дистилляции (VII) сбрасывают в специальные накопители – "белые моря" (традиционный способ производства соды) – либо используют для получения хлорида кальция (безотходный комплекс).

Существует дополнительный аммиачный цикл, по которому потоки слабых жидкостей и аммиачных конденсатов, образующихся при охлаждении газов кальцинации (VI) и дистилляции (VIII), направляют на малую дистилляция – отделение XI. Здесь аммиак и диоксид углерода десорбируются паром и соединяются с общим парогазовым потоком, направляемым на абсорбцию в отделение II. Жидкость после малой дистилляции вновь используется для промывки и охлаждения газа кальцинации и так же поступает на промывку гидрокарбоната натрия на вакуум-фильтрах IV и гашение извести X.

В таблице 3.1 приведена характеристика энергоносителей и воды применяемых в технологии производства кальцинированной соды [2].

Таблица 3.1 – Характеристика энергетических ресурсов