Виды и свойства содопродуктов

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Химико-технологический факультет

Кафедра Общей химической технологии

Д.А. Горлушко

Конспект лекций по курсу

«Технология минеральных удобрений (Сода)»

Направление 240100 «Химическая технология и биотехнология»

Магистерская программа 240100.04 Химическая технология неорганических веществ и материалов

Содержание дисциплины:

Перспективы развития содового производства. Производство кальцинированной соды. Общая технологическая схема производства соды. Отделение очистки рассола поваренной соли, режим процесса, конструкция аппарата. Отделения обжига известняка, абсорбции аммиака насыщенным раствором поваренной соли, карбонизации, фильтрации суспензии бикарбоната натрия, кальцинации и дистилляции. Физико–химические основы процессов, протекающих на каждой стадии процесса, технологические схемы отделений, конструкции аппаратов.

Томск-2008г.

ВИДЫ И СВОЙСТВА СОДОПРОДУКТОВ

Под общим названием «сода» промышленность производит ряд содопродуктов: кальцинированную или углекислую соду Na₂CO₃; бикарбонат или двууглекислую соду NaHCO₃, называемую также «питьевой» содой; кристаллическую соду Na₂CO₃•10 H₂O и Na₂CO₃•H₂O; едкий натр или каустическую соду NaOH.

Самым важным из содопродуктов является кальцинированная сода, которая служит исходным материалом для получения остальных содовых продуктов (едкого натра, бикарбоната и кристаллической соды). Кальцинированная сода применяется в огромных количествах в мыловарении, стеклоделии, в нефтяной, текстильной, целлюлозной, пищевой, бумажной и лакокрасочной промышленности, в цветной и черной металлургии, в кожевенном производстве и т. д.

Двууглекислый натрий (бикарбонат) применяют в пищевой, кондитерской и химико-фармацевтической промышленности, в производстве искусственных минеральных вод, в медицине, в качестве зарядной массы для огнетушителей и т. п.

Природная сода. Сода была известна и применялась за несколько тысячелетий до нашей эры. Ее добывали из природных залежей или из золы, получающейся при сжигании некоторых морских водорослей. Сода встречается в природе в виде троны Na₂CO₃•NaHCO₃•2H₂O, в виде натрона Na₂CO₃•10H₂O и термонатрона Na₂CO₃•H₂O. В растворенном состоянии она содержится в различных щелочных минеральных водах. В значительных количествах природная сода содержится в рапе некоторых содовых озер.

Кальцинированная сода. В чистом виде углекислый натрий представляет собой белый кристаллический порошок удельного веса 2,53 г/см³, плавящийся при 851˚С. С водой углекислый натрий образует ряд гидратов, например: Na₂CO₃•H₂O; Na₂CO₃•7H₂O; Na₂CO₃•10H₂O. Водные растворы соды обладают сильнощелочными свойствами.

К технической кальцинированной соде, потребляемой различными отраслями промышленности, предъявляют некоторые дополнительные требования. Так, сода, предназначенная для никелевой промышленности, не должна содержать более 0,05 % карбоната магния; содержание сульфата натрия в соде, предназначенной для алюминиевой промышленности, должно быть не более 0,1 %; содержание железа в соде, применяемой в стекольной промышленности, не более 0,02 %.

Двууглекислая сода (бикарбонат) представляет собой белый кристаллический порошок размером 0,05-0,20 мм и насыпной плотностью 900 кг/м³.Молекулярная масса NaHCO₃ равна 84,01, плотность 2200 кг/м³ и теплоемкость 1,043 кДж/(кг•К). Растворимость гидрокарбоната натрия в воде невелика и сравнительно мало изменяется при повышении температуры.

Выпускают двууглекислую соду двух сортов: медицинскую и техническую. К чистоте продукта предъявляются весьма высокие требования. двууглекислая сода должна содержать (в %):

NaHCO₃ не менее 98 NaCl не более 0,05

Na₂CO₃ не более 1,4 Влаги не более 1,0

В готовом продукте должны полностью отсутствовать соли аммония, тяжелые металлы и мышьяк.

Каустическая сода представляет собой белую непрозрачную массу, поглощающую из воздуха водяные пары и СО₂, является едким веществом: при попадании на кожу он вызывает долго незаживающие химические ожоги.

Едкий натр выпускают в твердом и жидком виде. Твердый едкий натр выпускают следующих марок: ТХ-1 - твердый, плавленый, и ТХ-2 - твердый, чешуированный. Едкий натр получают в промышленности электрохимическим и химическим способом. В настоящее время наибольшее значение имеет электрохимический способ производства едкого натра.

Существует два химических способа получения каустической соды: известковый и ферритный. Они отличаются друг от друга лишь методами получения разбавленных щелоков едкого натра. Дальнейшая переработка разбавленных щелоков в более концентрированные и в твердый едкий натр во всех способах одинакова.