Литературный обзор. 
Производство кальцинированной соды

Выбор метода производства. Способы получения готового продукта и обоснование выбранного метода

В промышленности кальцинированную соду получают четырьмя способами: аммиачный (метод Сольвэ), метод Леблана, из природных залежей троны, из нефелина.

1 Аммиачный способ Аммиачный способ является основным. В аммиачном способе кальцинированную соду получают через гидрокарбонат аммония.

NH₄HCO₃+NaCI=NaHCO₃+NH₄CI (1).

На содовых заводах гидрокарбонат аммония получают из NH₃ и CO₂ непосредственно в водных растворах NaCI, то есть с химической точке зрения процесс получения гидрокарбонат аммония можно объединить в виде одной реакции.

NaCI+ NH₃+ CO₂+H₂O= NaHCO₃+NH₄CI (2).

Так как диоксид углерода плохо растворяется в воде в отсутствие аммиака, то практически раствор NaCI (рассол) сначала насыщают аммиаком, а затем полученный аммонизированный рассол обрабатывают диоксидом углерода.

Обычно на содовых заводах аммиак регенерируют из хлорида аммония и возвращают обратно в производство. С этой целью гидрокарбонатный маточник обрабатывают известковым молоком. Образующийся аммиак отгоняют из раствора и направляют в отделение абсорбции. Раствор хлорида кальция является отходом производства. Для получения известкового молока необходим оксид кальцияCaO, на содовых заводах получают путем обжига карбонатного сырья в известково — обжигательных печах.

CaO+ H₂O=Ca (OH)₂ (3).

На всех на содовых заводах предварительная очистка водного раствора хлорида натрия от примесей-солей кальция и магния с помощью Na₂CO₃ и Ca (OH)₂. В процессе очистки образуются плохо растворимые Mg (OH)₂ и CaCO₃, выпадающий в осадок. Осадки удаляются, а очищенный рассол поступает в производство.

2 Способ Леблана Способ Леблана сыграл большую роль в развитие химической промышленности и разработке сырьевых баз. Чтобы предотвратить вредное влияние хлористого водорода на окружающую природу и коррозионное разрушение оборудования и строений, были разработаны способы переработки HCI на хлор и хлорсодержащие продукты, которые находили достаточно широкий спрос. Так как в природе натрий встречается чаще в виде NaCI, необходимый для производства соды Na₂SO₄ было предложено получать взаимодействием хлористого натрия и серной кислоты. Разработка способа получения сульфата натрия повлекла за собой развитие производства серной кислоты, а за ней и азотной. Отход содового производства — HCI — перерабатывали на хлор и хлорные продукты (белильную известь и бертолетовую соль). Из отхода СaS получали элементарную серу. Огарок после обжига медистого серного колчедана, служившего сырьем для получения серной кислоты, использовали для производства медного купороса и других солей меди. Сама сода служила исходным продуктом для получения многих натриевых солей.

3 Из природных источников.

Кальцинированную соду из природных залежей троны можно получить двумя методами:

• а) сесквикарбонаный метод: дробленую руду растворяют с получением насыщенного раствора, который после осветления, фильтрации, очистки от примесей, упаривают затем охлаждают. Выпавшие кристаллы сесквикарбоната отделяют, кальцинируют при 200^о С с получением чистой кальцинированной соды;
• б) моногидратный метод: руду кальцинируют, полученную соду растворяют, раствор осветляют, фильтруют, обрабатывают активным углем с целью очистки от органических примесей и упаривают при температуре ниже точки перехода моногидрата карбоната натрия в безводную соду. Полученные кристаллы моногидрата карбоната натрия отделяют и дегидрируют при 200^оС с получением тяжелой соды.

Достоинства способа: меньше удельные капиталовложения по сравнению с аммиачным методом, меньший расход энергии, практически нет отходов.

4 Нефелиновый способ Сущность нефелинового способа заключается в спекании нефелиновой руды с мелом или известняком и выщелачиванием спеки и карбонизации полученного раствора.

3(NaK)₂OAl₂O₃ nSiO₂ + 2n CaCO₃ = (NaK)₂OAl₂O₃ +n (2CaOSiO₂)+2n CO₂ (4).

(NaK)₂O₃ + 3H₂O + CO₂ = (NaK)₂CO₃ + 2Al (OH)₃ (5).

Al (OH)₃— Al₂O₃ — Al. (6).

Достоинства способа: нет отходов производства, сода из нефелина имеет высокую насыпную плотность, снижена себестоимость.

Недостатки: значительные трудовые затраты по добыче сырья, большие затраты на капитальный и текущий ремонты.

Аммиачный способ получения соды продолжает оставаться основным. Этот способ имеет ряд преимуществ (более высоким качеством получаемого продукта, непрерывностью процесса, лучшими условиями труда и меньшим расходом рабочей силы, снижением расхода тепла, а следовательно, и топлива, возможностью применения растворов NaCI, более дешевых, чем твердая поваренная соль, необходимая при способе Леблана. В целом «аммиачная сода» получалась более дешевой и лучшего качества. /4, с 7/.