С А Крашенинников

ТЕХНОЛОГИЯ
КАЛЬЦИНИРОВАННОЙ
СОДЫ

И ОЧИЩЕННОГО
БИКАРБОНАТА
НАТРИЯ

ИЗДАНИЕ ТРЕТЬЕ,
ПЕРЕРАБОТАННОЕ
И ДОПОЛНЕННОЕ

Одобрено Ученым советом Государственного
комитета СССР по профессионально-
техническому образованию
в качестве учебного пособия для средних
профессионально-технических училищ

Москва
«Высшая
школа»

1985
ББК 24.121
К78

УДК 546.33

Рецензенты: Урусова М.П., преподаватель спецтехнологии СГПТУ
№ 127 Москвы; Беньковский С.В., инженер-химик (Научно-исследователь-
ский ин-т технико-экономической информации химической промышленности)

Крашенинников С.А.

К78 Технология кальцинированной соды и очищенного бикарбоната
натрия: Учеб, пособие для сред. ПТУ — 3-е изд., перераб. и доп. — М.:
Высш, шк., 1985. — 287 с., ил.

45 к.

Описаны сырье и вспомогательные материалы для производства соды.
Приведены физико-химические основы, технологические схемы, устройство
основных аппаратов, данные по контролю и регулированию всех технологи-
ческих процессов производства соды и бикарбоната натрия. Рассматриваются
возможные неполадки на отдельных стадиях производства, их причины и меры
устранения. Специальная глава посвящена экономике и путям дальнейшего
развития содового производства

Для учащихся средних профтехучилищ; может быть использовано при
подготовке рабочих на производстве.

к 2802000000 - 302	,, сс

К 052(01) — 85-------67~85

ББК 24.121

541

О Издательство’’Высшая школа” 1972

© Издательство ’’Высшая школа”, 1985, с изменениями
ПРЕДИСЛОВИЕ

В Основных направлениях реформы общеобразовательной школы
определены задачи образования в условиях совершенствования развитого
социализма. Сегодня от молодого человека, вступающего в самостоя-
тельную жизнь, — рабочего, техника, инженера - требуются самое совре-
менное образование, высокое интеллектуальное и физическое развитие,
глубокое знание научно-технических и экономических основ производ-
ства, сознательное, творческое отношение к труду.

В постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 11 мая
1984 года ”0 дальнейшем развитии системы профессионально-техничес-
кого образования и повышении ее роли в подготовке квалифицированных
рабочих кадров” сказано: ’’Каждый будущий молодой рабочий должен
воспитываться как гражданин социалистического общества, патриот и
интернационалист, рачительный хозяин с присущими рабочему классу
революционной идеологией, моралью, интересами, коллективистской
психологией, высокой культурой труда, поведения и быта”.

В свете этих задач все более высокие требования предъявляются к
организации учебно-воспитательного процесса, к объему знаний, общему
развитию и уровню гражданской зрелости будущих рабочих. Усилия ин-
женерно-педагогических коллективов, всех работников профессионально-
технического образования должны быть направлены на овладение учащи-
мися .глубокими и прочными знаниями, на выработку у них современного
экономического мышления, высокого профессионального мастерства,
творческого отношения к труду.

Учащиеся ПТУ должны не только в совершенстве владеть практичес-
кими навыками, но и получить хорошую теоретическую подготовку. Осо-
бое внимание должно быть обращено на подготовку квалифицированных
рабочих для создания и эксплуатации новой техники, автоматизированных
производств.

XXVI съезд КПСС уделил большое внимание техническому перево-
оружению нашей промышленности, улучшению качества выпускаемой
продукции, повышению производительности труда. Для осуществления
этих больших задач необходимо широко внедрять новое высокопроиз-
водительное оборудование, автоматический контроль и регулирование
всех производственных процессов, полностью исключить ручной труд.

В настоящем пособии подробно рассматривается технологический
процесс получения кальцинированной соды и очищенного бикарбоната
натрия с учетом перспектив развития данной отрасли, необходимости
создания малоотходного и безотходного производства соды с минималь-
ным загрязнением окружающей среды.

Предыдущие издания пособия создавались автором совместно с про-
фессором И.Н. Шокиным.
ВВЕДЕНИЕ

Карбонат натрия — углекислая сода была известна еще в глубокой
древности. Упоминания о ней встречаются в папирусах древнего Египта.
В те времена и позже соду извлекали из рапы природных содовых озер
и получали из золы щелочесодержащих растений, произраставших в рай-
оне Средиземного моря. Основными поставщиками соды в средние века
и до начала XVIII в. были Египет и Испания. В связи со сложностью дос-
тавки соды из этих стран в период наполеоновских войн и быстрым раз-
витием в Европе стекольной промышленности и мыловарения зти источ-
ники к концу XVIII в. уже не могли удовлетворять возраставшую потреб-
ность в соде. Положение было настолько трудным, что в 1775 г. Фран-
цузская Академия наук объявила конкурс на разработку способа полу-
чения соды из минерального сырья. Победу одержал французский фар-
мацевт Николай Леблан, осуществивший в 1792 г. промышленное полу-
чение соды из хлорида натрия. Основная реакция получения соды, связан-
ная с прокаливанием смеси сульфата натрия, измельченного мела или
известняка и угля, может быть записана следующим образом:

Na2SO4 + СаСО3 + 2С -» Na2CO3 + CaS + 2СО2	(I)

Из полученного плава, содержащего в основном Na2CO3 и CaS, соду
выщелачивали водой и раствор упаривали, выделяя Na2CO3 в твер-
дом виде.

Так как в природе натрий встречается главным образом в поваренной
соли NaCl, Леблан предложил получать Na2SO4 взаимодействием пова-
ренной соли и серной кислоты по реакции

2NaCl + Н2 SO4 -> Na2 SO4 + 2НС1	(2)

Этот способ в свое время сыграл большую роль в развитии химичес-
кой промышленности и разработке сырьевых баз. Вокруг содовых заводов
концентрировалось производство ряда других продуктов. Получение
сульфата натрия влекло за собой развитие производства серной кислоты,
а затем и азотной, так как в те времена серную кислоту получали только
нитрозным способом, при котором необходима азотная кислота. Отход
содового производства НС1 перерабатывали на хлор и хлорные продукты —
белильную известь и бертолетову соль. Из отхода CaS получали элемен-
тарную серу. Огарок после обжига меднистого серного колчедана, служив-
шего сырьем для производства серной кислоты, использовали для полу-
чения медного купороса и других солей меди. Сама сода служила исход-
ным продуктом для получения многих натриевых солей, например Na2SO3,
NaHSO3, NaHCO3,NaOHH др. Содовые заводы стали центрами зарождав-
4
щейся химической промышленности. В немалой степени содовые заводы
содействовали также развитию сырьевых баз при добыче таких видов
сырья, как серный колчедан, мел, известняк, поваренная соль, сульфат
натрия, чилийская селитра, из которой в те времена готовили азотную
кислоту.

В 1865 г. у способа Леблана появляется соперник — аммиачный спо-
соб. Этот способ получения соды имеет ряд преимуществ: более высокое
качество получаемого продукта; непрерывность процесса; лучшие условия
труда и меньший расход рабочей силы; меньший расход тепла, а следо-
вательно, и топлива; возможность применения растворов NaCl более деше-
вых, чем твердая поваренная соль, необходимая при способе Леблана.
В целом ’’аммиачная” сода получалась более дешевой и лучшего качества.

Исходя из требований санитарии и других соображений (вредное влияние
на окружающую природу, коррозия оборудования и строений) заводам ”леб-
лановской” соды категорически запретили выпускать НО в атмосферу или
в виде соляной кислоты в почву и водоемы. Поэтому были разработаны
способы переработки НС1 на хлор и хлорсодержащие продукты, которые
находили достаточно широкий спрос. Содовые заводы были единственными
поставщиками хлорных продуктов, что позволяло устанавливать на них
такие высокие цены, которые делали возможным снижать цену на соду
и тем самым выдерживать конкуренцию с содой, получаемой аммиачным
способом. Когда же с 1880 г. стали применять электрохимический способ
получения хлора, способ Леблана постепенно перестали использовать.

Идея аммиачного способа получения соды возникла в 1811 г. Однако
только в 1865 г. бельгийскому инженеру Э. Сольве удалось осуществить
его в производственном масштабе (Ют соды в сутки) в условиях,прием-
лемых с экономической точки зрения. Схема и аппаратура были настолько
продуманными и совершенными, что в принципе они остались почти неиз-
менными до сих пор. Аммиачный способ, преимущества которого были
отмечены выше, остался ведущим способом до наших дней.

Содовая промышленность в России также начала свое развитие с леб-
лановского способа. Первый содовый завод в России был построен в 1884 г.
в Сибири на базе природного сульфата натрия. Попытка осуществить амми-
ачный способ в России независимо от Сольве была предпринята инженером
Лихачевым, в 1868 г. построившим небольшой завод производства соды
по аммиачному способу в Казанской губернии на базе привозной соли.
Однако из-за больших потерь дорогостоящих соли и аммиака завод про-
существовал только 4 года.

Аммиачный способ утвердился в России, когда в 1883 г. фирмой
’’Сольве” был построен содовый завод в Березниках на базе Соликам-
ского месторождения поваренной соли. В 1893 г. построен второй — До-
нецкий содовый завод, а в 1899 г. еще один — в Славянске. Эти три за-
вода давали в год 160 тыс. т соды.

Производство соды по аммиачному способу — сложный процесс, все
звенья которого тесно связаны друг с другом. Для успешного ведения
процесса необходимо точно соблюдать многочисленные показатели тех-
нологического режима. Все эти показатели иностранные фирмы держали
в строгом секрете. На содовые заводы никого из посторонних не допус-
кали, технический персонал поставлялся на заводы непосредственно фир-
мами. Интересно отметить, что даже русскому ученому профессору П.П. Фе-
дотьеву, который первым разработал теоретическую базу аммиачно-содо-
вого процесса, не удалось получить разрешения на посещение содового
завода.

В связи с такой зависимостью от иностранных фирм наши содовые
заводы после 1917 г. оказались в тяжелом положении. Большая часть
технического персонала покинула Россию,и производство почти полностью
прекратилось.

После гражданской войны началось восстановление содовой промыш-
ленности. В 1927 г. достигается довоенная мощность, а к концу второй
пятилетки благодаря расширению и реконструкции действующих заво-
дов их производительность возрастает более чем в три раза.

К началу второй мировой войны мощность наших содовых заводов
составляла уже 550 тыс. т соды в год. Но война снова отбросила содовую
промышленность назад: Славянский и Донецкий заводы оказались в руках
фашистских оккупантов.

После разгрома фашистской Германии начинается вторичное восста-
новление и дальнейшее бурное развитие отечественной содовой промыш-
ленности. Строятся новые заводы: Славянский, Березниковский и самый
крупный в мире - Стерлитамакский. В 1967 г. в СССР производство каль-
цинированной соды составило около 3 млн. т, т. е. в 5 с лишним раз боль-
ше, чем перед второй мировой войной. К 1972 г. производство соды в
стране возросло до 3,82 млн. т, в 1982 г. оно составляло 4,763 млн. т,
а в 1985 г. будет увеличено. Мировая потребность в соде в 1980 г. составля-
ла приблизительно 29 млн. т. При среднегодовых темпах роста 3% мировая
потребность в соде к 2000 г. составит 56 млн. т.

Кроме аммиачного метода кальцинированную соду производят из
природной соды. Так, в США на базе сравнительно недавно открытых
месторождений природной соды — троны — Na2CO3 • NaHCO3 • 2Н2О
в 1977 г. было получено более 75% кальцинированной соды от всего ее
выпуска.

Советский Союз не располагает месторождениями природной соды,
однако в нашей стране в последние годы разработан новый способ про-
изводства кальцинированной соды на базе комплексной переработки
нефелинов - 3Na2O • К2О • 4А12О3 • 9SiO2 с одновременным получением
глинозема, цемента и поташа. Этот метод интересен прежде всего тем,
что это безотходное производство. В настоящее время в Советском Сою-
зе по этому способу вырабатывается до 20% кальцинированной соды.

Огромный масштаб производства кальцинированной соды свидетель-
ствует о большом значении этого продукта для народного хозяйства.
Еще великий русский химик Д.И. Менделеев говорил: ’’Ныне нельзя себе
представить развития промышленности без потребления соды”. Действи-
тельно, трудно найти такую отрасль промышленности, где бы не применя-
лась сода или приготовленные из нее продукты. На схеме 1 приведены
только важнейшие потребители кальцинированной соды.
Схема 1. Важнейшие области применения кальцинированной соды и содовых про-
дуктов
Г Л А В A 1. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА КАЛЬЦИНИРОВАННОЙ СОДЫ
И ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ЕЕ ПРОИЗВОДСТВА
АММИАЧНЫМ СПОСОБОМ

§ 1.	Основные свойства кальцинированной соды

Кальцинированной содой называют безводный карбонат натрия —
углекислый натрий Na2CO3. Из водных растворов углекислый натрий
может кристаллизоваться в виде гидратов, из которых наиболее устой-
чивы гидраты с 10, 7 и 1 молекулой воды. Если растворить эквивалентные
количества карбоната и бикарбоната натрия в теплой воде, то при охлаж-
дении выпадают кристаллы двойной соли Na2CO3 • NaHCO3 • 2НаО — троны.

Техническая кальцинированная сода содержит некоторое количество
бикарбоната натрия NaHCO3, влагу, нерастворимые примеси солей каль-
ция и магния, хлорид натрия, сульфат натрия. Согласно ГОСТ 5100—73
(продл.) техническая кальцинированная сода 1-го сорта должна удов-
летворять следующим требованиям: содержание Na2CO3 в прокаленном
продукте — не менее 99,2 мае. %, потеря в массе при прокаливании —
не более 0,8 мае. %, содержание хлоридов в пересчете на NaCl — ие более
0,5 мае. % и др. Кальцинированная сода должна быть белой, порошкооб-
разной и растворимой в воде. При растворении допускается легкая муть.
Объем, занимаемый порошкообразной содой, Зависит от метода ее полу-
чения. Насыпная масса кальцинированной соды составляет от 0,5 до
0,6 г/см3, насыпная масса ’’тяжелой” соды — от 0,9 до 1,0 г/см3. Плот-
ность безводной кристаллической х. ч. Na2CO3 равна 2 533 кг/м3,
т. пл. 854° С.

Кальцинированная сода гигроскопична. Она поглощает влагу и диок-
сид углерода из воздуха при хранении на складах и во время перевозок.
Свежеизготовленная кальцинированная сода представляет собой рассып-
чатый, без комков порошок. Во влажной атмосфере сода слеживается.
Поглощение при хранении влаги и диоксида углерода наибольшее на по-
верхности соды, контактирующей с окружающим воздухом, и зависит
от влажности и температуры воздуха, т. е. от условий хранения.

Средняя удельная теплоемкость NaaCO3 при температуре от 0 до
100° С равна 1,061 кДж/(кг  град) (0,26 ккал/(кг • град)). Теплота
образования Na2CO3 из элементов при 18° С равна 1135 кДж/гмоль
(271 ккал/гмоль).

Основные свойства соды: растворимость, плотность водных раство-
ров, вязкость, температура кипения и др. — представлены в Приложении.
8
§ 2.	Принципиальная схема производства соды
аммиачным способом

Еще в 1811 г. физик Френель обнаружил, что при взаимодействии
растворенных в воде бикарбоната аммония NH4HCO3 и поваренной соли
NaCl можно получить осадок бикарбоната натрия NaHCO3, из которого
нагреванием легко получают соду Na2CO3.

Процесс получения соды можно представить так:

NH3 + СО2 + н2О - NH4HCO3	(3)

NH4HCO3 + NaCl-NaHCO3i + NH4C1	(4)

2NaHCO3 C Na2 CO3 + CO2 + H2 О	(5)

На содовых заводах бикарбонат аммония получают непосред-
ственно в водных растворах NaCl, т. е. с химической точки зрения первые
две реакции объединяются в одну:

NaCl + NH3 + СО2 + Н2О* NaHCO3l + NH4C1	(6)

Так как диоксид углерода плохо растворяется в воде в. отсутствие. ам-
миака, то практически сначала поглощают аммиак раствором NaCl (рас-
солом), а затем полученным аммонизированным рассолом поглощают
диоксид углерода, т. е.послёдаюю реакцию (4) проводят в две ступени.
Первая ступень — поглощение аммиака и частично диоксида углерода —
протекает в отделении абсорбции, а вторая — поглощение СО2 — в отде-
лении карбонизации.

Выпавший в процессе карбонизации осадок NaHCO3 отфильтровыва-
ют на вакуум-фильтрах и по реакции (5) разлагают с получением соды
в специальных печах в отделении кальцинации. Выделяющийся при этом
диоксид углерода используют в процессе карбонизации. Образующийся
по реакции (4) хлорид аммония может выпускаться в виде дополнитель-
ного готового продукта, как это частично делается на Лисичанском содо-
вом заводе. Однако практически на всех содовых заводах аммиак из
хлорида аммония регенерируют и возвращают обратно в производство.
С этой целью маточный раствор после ваккум-фильтров, содержащий
NH^Cl, обрабатывают на определенном этапе регенерации известковым
молоком. При этом протекает реакция

2NH4 Cl + Са (ОН) 2 -> 2NH3 + 2Н2 О + СаС12	(7)

Образующийся аммиак отгоняют из раствора водяным паром и направ-
ляют в отделение абсорбции. Остающийся раствор, содержащий хлорид
кальция и неиспользованный NaCl, называемый дистиллерной жидкостью,
является отбросом производства. Регенерация аммиака протекает в отде-
лении дистилляции.

Для получения известкового молока необходима известь СаО, которую
на содовых заводах получают путем обжига карбонатного сырья, т. е.

9
Рис. 1. Принципиальная схема производства кальцинированной соды
мела или известняка, в известково-обжигательных печах. При его нагре-
вании до 1100—1200° С протекает реакция

СаСО3	СаО + СО2	(8)

Образующийся диоксид углерода используют в процессе карбонизации,
а известь СаО гасят избытком воды с получением известкового молока:

СаО + Н2О-> Са(ОН)2	(9)

На всех содовых заводах в настоящее время осуществляют предвари-
тельную очистку сырого рассола от примесей — солей кальция и магния —
при помощи соды и извести. В процессе очистки протекают реакции с
образованием плохо растворимых солей Mg(OH)2 и СаСО3, выпадающих
в осадок. Например:

MgCk + Са(ОН) 2 - Mg(OH)2 + СаС12	(10)

CaCl2+Na2CO3 - CaCO3+2NaCl	(11)

Осадки Mg(OH)2 и СаСО3 удаляют обычно- методом отстаивания, а
очищенный рассол поступает в производство.

Взаимная связь отдельных операций, осуществляемых на содовых
заводах, показана на рис. 1.

Реакция (6) не идет до конца, поэтому в дистиллерной жидкости
кроме СаС12 содержится неиспользованный NaCl. На 1 т продукционной
соды теряется около 0,5 т NaCl и образуется около 1 т СаС12. Это значит,
что в настоящее время наши содовые заводы выбрасывают ежегодно до
4,5 млн. т СаС12 и 2,3 млн. т NaCl. Эти отходы приносят большой вред
расположенным вблизи водоемам и доставляют много забот работникам
сотовой промышленности. Они начинают ограничивать дальнейшее разви-
тие действующих содовых заводов и препятствуют рациональному геог-
рафическому размещению новых заводов.

Поиски путей использования отходов содового производства — важ-
нейшая народнохозяйственная задача. Одним из таких путей является
переработка дистиллерной жидкости на технические хлориды натрия и
кальция методом выпаривания. Потребность народного хозяйства в каль-
ции достаточно высокая. На некоторых наших содовых заводах такое
производство организовано.

В пособии использованы принятые на заводах краткие обозначения
аппаратов содового производства:

АБ-1 г- первый абсорбер; АБ-2 — второй абсорбер; ГИ — гаситель
извести; ДКБ — декарбонатор; ДС — дистиллер; ДСЖ — дистиллер слабой
жидкости; ВН — вакуум-насос; ВФЛ — вакуум-фильтр; ИП — извест-
ковая печь шахтного типа; ИС — испаритель; KJI — карбонизационная
колонна; КЛПК — колонна предварительной карбонизации; КГ — ком-
прессор газовый; КДС — конденсатор дистилляции; ОХ — оросительный
холодильник; ОТ — отстойник; ПГИП — промыватель газа известковых
печей; ПГКЛ-1 — первый промыватель газа карбонизационных колонн;
ПГКЛ-2 — второй промыватель газа карбонизационных колонн; ПГСП —
промыватель газа содовых печей; ПГАБ — промыватель газа абсорбции;
ПВФЛ — промыватель воздуха фильтров; САР — сборник аммонизиро-
ванного рассола; СЖФЛ — сборник жидкости фильтров; СП — содовая
печь; СМ — смеситель; ТДС — теплообменник дистилляции; ХГДС —
холодильник газа дистилляции; ХГСП — холодильник газа содовых печей.

Контрольные вопросы.

1. Какие стадии процесса получения соды являются основными? 2. Какие опера-
ции считаются побочными и почему? 3. Что является отходом содового производства?
4. Какие химические процессы протекают при получении соды из поваренной соли?
5. Какие химические процессы протекают при получении известкового молока и при
регенерации аммиака из хлорида аммония?
Г Л А В A 2. СЫРЬЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ,
ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ КАЛЬЦИНИРОВАННОЙ СОДЫ
АММИАЧНЫМ СПОСОБОМ

Сырьем называют природные вещества, которые целиком или частично
входят в состав готового продукта. Следовательно, сырьем для получения
кальцинированной соды Na2CO3 являются поваренная соль NaCl, из кото-
рой в готовый продукт переходит натрий, и мел или известняк СаСО3,
из которого для образования молекулы соды используется диоксид угле-
рода. Кроме того, для получения соды применяют ряд вспомогательных
материалов - аммиак, топливо, воду и пар.

§ 3. Поваренная соль (хлорид натрия)

Поваренная соль широко распространена в природе как в твердом
виде (соляные пласты каменной соли, залегающие в земле, самосадочная
соль соляных озер), так и в виде растворов (морская вода, вода соляных
озер, соляных источников).

В СССР имеются многочисленные месторождения поваренной соли.
На базе Артемовско-Славянского месторождения в Донбассе работают
Лисичанский и Славянский содовые заводы. Соликамское месторожде-
ние характерно тем, что кроме NaCl здесь имеются громадные залежи
хлорида калия в составе сильвинита, состоящего из смеси NaCl (70—75%)
и КС1; здесь на базе сильвинита организовано крупное производство
хлорида калия, отбросную соль которого, содержащую в среднем 98%
NaCl, 1% КС1 и примеси солей кальция и магния, используют для содо-
вого производства на Березниковском содовом заводе. Яр—Бишкадак-
ское месторождение на Южном Урале используется Стерлитамакским
содовым заводом. Крымский содовый завод работает на соли, получаемой
из рапы оз. Сиваш методом растворения однолетнего пласта садочной
соли пресной водой.

При аммиачном способе производства соды применяют не твердую
соль, а рассол, что является большим преимуществом, так как добыча
рассола путем подземного выщелачивания соли водой значительно дешев-
ле добычи твердой соли обычным шахтным способом. Использование для
приготовления рассола твердой соли, поднятой на поверхность земли,
допустимо только в тех случаях, когда поваренная соль является отходом
производства, как, например, при получении КС1 из сильвинита.

Получаемый любым способом рассол должен иметь по возможности
высокую концентрацию NaCl. Как увидим дальше, повышение концент-
рации NaCl положительно влияет на степень его использования, что в свою
очередь приводит к снижению расхода на тонну соды аммиака, извести,
пара, воды, электроэнергии.
Температура рассола при подземном выщелачивании соли около 15° С.
При этой температуре в 1 л насыщенного раствора содержится около
317 г NaCl. Однако получать насыщенный рассол довольно трудно. Для
этого требуется длительное время, так как с приближением к состоянию
насыщения скорость растворения NaCl сильно уменьшается. Практически
можно получать рассол с концентрацией NaCl 306—310 г/л.

Различают рассолы естественные и искусственные. Первые получаются
в результате растворения пластов каменной соли подпочвенными водами;
при этом образуются подземные скопления рассола или при выходе на
поверхность земли — соляные источники.

Искусственный рассол получают путем подземного выщелачивания
соли водой, специально подаваемой в зону расположения соляного плас-
та. Второй способ наиболее распространен, так как он позволяет управ-
лять процессом растворения соли с поверхности земли, тогда как при
естественном растворении работа скважины зависит от неуправляемого
источника воды, поступающей из верхних слоев почвы. Естественные рас-
солы обычно бывают слабыми, и их приходится донасыщать на поверх-
ности земли путем дополнительного растворения твердой поваренной соли,
что повышает стоимость рассола. Поэтому на наших содовых заводах
естественные рассолы не используют. При получении искусственного рас-
сола вода нагнетается в скважину центробежным насосом. Создаваемый
им напор позволяет при хорошей герметизации скважины поднять на
поверхность земли образовавшийся рассол. Возможна также подача воды
в скважину самотеком с откачкой образовавшегося рассола.

На рис. 2 показан схематический разрез скважины для получения
искусственного рассола. Скважину сверлят до основания соляного плас-
та. Для защиты ее от обвалов осадочных пород вставляют так называе-
мую обсадную трубу. Чтобы предохранить соляной пласт от проникновения
подпочвенных вод у нижней поверхности осадочных пород, кольцевое
пространство между обсадной трубой и почвой заливают цементом. Внутрь
обсадной трубы вставляют центральную трубу почти до основания соля-
ного пласта. При образовании новой камеры для ускорения растворения
соли воду подают по внутренней трубе в большем, чем нужно, количестве.
Образующийся слабый рассол выдавливается на поверхность через коль-
цевое пространство между внутренней и обсадной трубами (стадия I).
Его используют вместо свежей воды, закачиваемой в нормально работаю-
щие скважины.

Когда в пласте соли образуется достаточно большая размытая камера,
приступают к нормальной эксплуатации скважины. При этом направле-
ние потоков воды и рассола обычно меняют — воду подают по кольцевому
пространству в верхнюю часть камеры, а концентрированный рассол под-
нимается по центральной трубе (стадия II). При таком направлении пото-
ков из скважины откачивается концентрированный рассол, имеющий боль-
шую плотность, а поэтому находящийся в нижних слоях камеры.

С наибольшей скоростью соль растворяется в верхней части поверх-
ности размытой камеры — у ее потолка, куда поступает свежая, обладаю-
щая наибольшей растворяющей способностью вода. Медленнее всего соль
растворяется в нижней части камеры, так как с ней соприкасается наиболее
14
Рис. 2. Схема скважины для получения искусственного рассола:
I-III - стадии процесса выщелачивания

Рис. 3. Схема скважины
для разработки пласта
методом гидровруба:
1-5 - вентили на трубах
для воды, нефти и рассо-
ла, 6 - первая обсалндя
труба, 7 — вторая обсад-
ная труба, 8 - врубовая
камера
концентрированный рассол; кроме того, эта поверхность камеры покры-
вается оседающими нерастворимыми примесями, изолирующими ее от
растворяющей жидкости.

Скорость растворения боковых поверхностей камеры имеет промежу-
точное значение, она уменьшается с глубиной погружения. При таком
характере растворения камера приобретает форму опрокинутого конуса
с вершиной у основания центральной трубы (стадия Ш). Когда растворяю-
щийся потолок камеры достигает нерастворимых осадочных пород, вы-
щелачивание соли продолжается по боковой поверхности. Поверхность
оголяемых осадочных пород увеличивается, часть их вымывается рас-
солом, и они, падая вниз, покрывают расположенную ниже поверхность
камеры, затрудняя ее растворение. Наклон боковой поверхности к гори-
зонту постепенно уменьшается. В результате нижняя часть пласта практи-
чески не растворяется, что приводит к постепенному уменьшению про-
изводительности скважины.

Осадочные породы, образующие потолок камеры, непрочны. Когда
диаметр ее достигает величины, при которой потолок не выдерживает
собственной массы, происходит обвал и скважина выходит из строя. В
результате степень использования NaG из пласта достигает лишь 10—15%.
Максимальная производительность такой скважины 10—12 м3/ч рассола.

Если при эксплуатации скважины оседающая на дно камеры грязь
забивает центральную трубу, то для ее очистки изменяют направление
потоков, подавая воду по центральной трубе.

Более совершенным способом добычи рассола является метод гидро-
вруба, при котором у основания соляного пласта при помощи воды соз-
дают вруб, т. е. размыв пласта в ширину до диаметра 100—120 м и высо-
той 1,5-2 м. Чтобы обеспечить растворение пласта соли вширь и предо-
хранить от растворения потолок образующейся камеры, в скважину вводят
воздух или нефтяные продукты, например мазут, которые, всплывая,
образуют между потолком камеры и водой изолирующий слой, препят-
ствующий растворению соли. Управление процессом образования гидро-
вруба при помощи мазута легче и надежнее, чем при помощи воздуха.
Слой мазута или нефти поддерживается около 1 см. Таким образом, соль
будет растворяться только с боков камеры. Такая предварительная под-
готовка камеры длится 1,5—2 года, после чего начинается нормальная
ее эксплуатация. Защитный слой нефти или воздуха убирают, и начинается
растворение образовавшейся большой поверхности потолка камеры. Бла-
годаря этому достигаются большая скорость растворения соли и высокая
производительность скважины — 40—70 м3 рассола в час.

На рис. 3 показана схема скважины, работающей по методу, гидро-
вруба. В ствол скважины, проходящий через осадочные породы и пласт
соли, опускают три концентрически расположенные стальные трубы. На-
ружная — первая обсадная — труба 6 диаметром 250 мм проходит слой
осадочных пород и служит для предохранения от осыпания ствола скважи-
ны и от проникновения подпочвенных вод в пласт соли. Вторая обсадная
труба 7 диаметром 200 мм входит в пласт соли. Кольцевое пространство
между обеими обсадными трубами цементируют. Во вторую обсадную
трубу 7 вставляют концентрически еще две трубы диаметрами 150 и 75—
16
100 мм. По кольцевым пространствам поступают вода и нефть, по централь-
ной трубе выдавливается на поверхность земли рассол. Две внутренние
трубы соединены вне скважины системой вентилей 1-4. Если надо промыть
рассольную трубу водой, вентили 2 и 4 закрывают и открывают вентили
1 и 3. Для удаления нефти из скважины путем вытеснения ее рассолом
открывают вентили 4 и 5 и закрывают 1, 2 и 3.

Для обеспечения равномерности размыва кровли в период эксплуа-
тации скважины в камере оставляют небольшое количество нефти, обра-
зующей так называемую ’’блуждающую пленку”. При возникновении мест-
ного размыва кровли нефть устремляется в образовавшееся углубление
и предохраняет его от дальнейшего размыва до выравнивания высоты.
Таким образом, ’’блуждающая пленка” нефти способствует сохранению
горизонтальности кровли камеры. Наличие нефти не ухудшает качества
рассола. При эксплуатации мощных солевых пластов рекомендуется при-
менять ступенчатое выщелачивание при одной скважине. Над врубовой ка-
мерой 8, расположенной у подошвы пласта, размывают вторую врубовую
камеру примерно на середине высоты соляного пласта. Для этого нефтя-
ную и водоподводящую трубы поднимают до уровня разработки второго
слоя и применяют описанный выше прием с использованием нефти. Та-
ким образом, одновременно будет растворяться потолок первого слоя
и образовываться потолок второго слоя.

В настоящее время разработана ’’батарейный ” метод добычи рассола.
Для этого бурят ряд скважин недалеко друг от друга и размывают их
до взаимного соединения врубов. При дальнейшей их эксплуатации воду
подают через одну скважину, а рассол забирают поочередно через дру-
гие скважины.

При добыче рассола методом гидровруба степень использования соли
из пласта достигает 30% и более.

Примерный ионный и солевой состав рассолов, применяемых на содо-
вых заводах, приведен в Приложении. Концентрация солей выражена в
так называемых нормальных делениях (нд.). Это измерение концентра-
ций принято на содовых заводах. Одно нормальное деление соответствует
1/20 г-экв вещества в 1 л раствора. Измерение концентраций веществ в
грамм-эквивалентах упрощает вычисления, облегчает просмотр и срав-
нительную оценку технических отчетов и лабораторных сводок. Но во
избежание большого количества десятичных знаков при этой системе под-
счетов за единицу измерения концентраций раствора берут 1/20 часть
грамм-эквивалента, или нормальное деление (н.д.).

Для перевода концентрации вещества в растворе, выраженной в н.д.,
в концентрацию, выраженную в г/л, надо определить 1/20 г-экв данного
вещества, т. е. сколько граммов составляет 1 н.д. данного вещества, и ум-
ножить эту величину на число н.д., содержащихся в растворе. Так, если
содержание NaCl в рассоле составляет 106 н.д., то в пересчете на г/л полу-
чим (58,5 : 20) • 106 =310 г/л. Здесь 58,5 — молекулярная масса (мол. м.),
т. е. 1 г-экв NaCl.

При расчете концентрации двухвалентного вещества не следует забы-
вать, что 1 г-экв =1/2 мол. м. Например, если содержание CaSO4 в рас-
соле равно 1,5 н.д., то в пересчете эта величина составит (68  1,5) : 20 -
= 5,1 г/л, где 68 — 1/2 мол. м. CaS04. При обратном пересчете сначала
определяют количество грамм-зквивалентов данного вещества, содержа-
щегося в растворе, а затем зту величину умножают на 20. Так, если рассол
содержит 310 г/л NaCl, то при пересчете эта концентрация будет равна
(310:58,5) •20 = 106н.д.

Для ускорения пересчетов величин концентраций, наиболее часто
встречающихся в практике содового производства, пользуются специаль-
ными коэффициентами:

	нл. в г/л	г/л в н. д.
Аммиак NH3		0,851	1,1744
Гидроксид аммония NH4OH	...	1,752	0,5708
Бикарбонат аммония NH4HCO3 . . .	3,952	0,2530
Сульфат аммония (№4)2 SO4		3,303	0,3028
Карбонат аммония (КЩ^СОз . . . .	2,402	0 4163
Хлорид аммония NH4C1....	2,675	0,3738
Гидроксид кальция Са (ОН) 2		1,852	0,5400
Оксид кальция СаО 		1,402	0,7133
Сульфат кальция CaSO4		злоз	0,2938
Карбонат кальция СаСО3		2,502	0,3997
Хлорид кальция СаС12			2,775	0,3604
Бикарбонат натрия NaHCO3		4,200	0,2381
Гидроксид натрия NaOH		2,000	0,5000
Сульфат натрия Na2SO4		3,551	0,2816
Карбонат натрия КагСОз		2,650	0,3774
Хлорид натрия NaCl			2,923	0,3421
Гидроксид магния Mg(OH)2		1,458	0,6858
Сульфат магния MgSO4		3,020	0,3311
Карбонат магния MgCO3		2,108	0,4744
Хлорид магния MgCh		2,381	0,4200
Диоксид углерода СО2		1,100	0,9091

Рассол с рассолопромысла подают на завод по трубопроводам, которые
обычно зарывают в землю на глубину 1,5—2 м и для защиты от коррозии
перед укладкой в землю покрывают битумом. На всем протяжении рас-
солопровода устраивают смотровые колодцы, у которых ставят краны
или клапаны для выпуска из трубопровода воздуха. Воздушные пробки
затрудняют перекачивание рассола центробежными насосами. При боль-
шой протяженности рассолопровода, а следовательно, при большом его
сопротивлении устраивают промежуточные запасные резервуары. На за-
воде рассол хранят в стальных резервуарах емкостью 2000—3000 м3. Для
защиты от коррозии эти резервуары внутри футеруют слоем бетона, ар-
мированного стальной сеткой.

На 1 т кальцинированной соды расходуется около 1,55 т поваренной
соли, или около 5 м3 насыщенного рассола. Вот почему содовые заводы
строят вблизи соляных месторождений.

18
§ 4. Карбонатное сырье

Для получения диоксида углерода и известкового молока на содо-
вых заводах применяют известняк или мел, называемые карбонатным
сырьем. Известняк — более предпочтительное сырье. Мел — пористая порода,
он легко впитывает влагу, на испарение которой в известковой печи рас-
ходуется дополнительное топливо, что приводит к снижению концентра-
ции С02 в печном газе. Известняк имеет большие твердость и плотность,
чем мел. Плотность известняка 2400—2900 кг/м3, сухого мела 1600-
2000 кг/м3. Более высокая плотность известняка позволяет получат!
больше извести с единицы объема печи. Масса 1 м3 известняка в куска:
размером 60—150 мм около 1,5 т, а мела — около 1 т. Мел больше рас
трескивается при обжиге. Образованию мелочи при обжиге способствуем
также меньшая прочность мела. Наличие мелочи в шихте повышает ее
сопротивление, что нежелательно.

Мел и известняк содержат кроме влаги примеси SiO2, Fe2O3, А12О3,
CaSO4, MgCO3. Примеси SiO2 и полуторных оксидов (Fe2O3 + А12О3)
способствуют шлакообразованию в печи и, следовательно, отрицательно
влияют на процесс и качество получаемой извести.

Примерные составы мела и известняка приведены в табл. 1 (мае. %).

Таблица!

Мел

Известняк

Компоненты

влажный сухой

влажный сухой

СаСО3	79,7	98,00	95,0	95,75
MgCO3	0,5	0,62	2,0	2fi2
CaSO4	0,1	0,13	0,5	0,51
SiO2	0,8	1,00	1,0	1,01
Fe2O3 + A12O3	0,2	0,25	0,7	0,71
H2O	18,7	—	0,8	—

Как видно из таблицы, по содержанию СаСО3 (в пересчете на сухой
продукт) качество мела не хуже, чем известняка. Механическая проч-
ность мела при раздавливании — порядка 50 кгс/см2, известняка —
100 кгс/см2. Расход карбонатного сырья на 1 т соды в пересчете на 100%-
ный СаСО3 составляет 1,1—1,25 т.

Содовые заводы строят обычно вблизи месторождений карбонатного
сырья. Известняк и мел добывают в карьерах методом открытых разра-
боток. При тонком слое верхних покрывающих пород шахтные разработ-
ки не применяют.. Удаление верхних наносных слоев — так называемые
вскрышные работы — и непосредственную добычу известняка и мела
производят при помощи экскаваторов.

Вдоль простирания пластов нарезают несколько уступов (’’горизон-
тов”), в которых бурят небольшие цилиндрические отверстия — шпуры,
куда закладывают взрывчатое вещество. Взорванную раздробленную

19
породу грузят экскаваторами в вагонетки и отвозят на дробильно-сор-
тировочную установку, находящуюся при карьерах. Куски размером
40—120 мм отделяют и в зависимости от расстояния от карьера до заво-
да транспортируют по канатной подвесной или по железной дороге. В
первом случае вагонетки с карбонатным сырьем подают непосредственно
на известковые печи, во втором случае известняк или мел поступает сна-
чала на склад, откуда вагонетками подвесной дороги или элеватором
его транспортируют на печи.

Куски размером меньше 40 мм составляют отход, который в настоя-
щее время используют на строительных работах, в производстве цемента,
в металлургической промышленности, при производстве удобрений для
снижения их кислотности и в других областях народного хозяйства. Коли-
чество меловой мелочи достаточно велико и составляет примерно 3,5 т
на 1 т получаемой соды.

§ 5.	Вспомогательные материалы

Аммиак. В производстве соды аммиак после регенерации в отделе-
нии дистилляции возвращают обратно в производственный цикл. Неиз-
бежные при этом потери компенсируют введением аммиачной воды, рас-
ход которой при концентрации NH3 в ней 25,5 % составляет 10—13 кг на
1 т соды. Аммиачная вода поступает с заводов синтетического аммиака
и с коксохимических заводов. Последняя более предпочтительна, так
как она содержит сульфид аммония (NH4)2S, предохраняющий стальную
аппаратуру и трубопроводы от коррозии. .Реагируя со стальной поверх-
ностью, он образует защитную пленку сернистого железа. Кроме того,
значительная доля аммиака в аммиачной воде коксовых заводов связана
с диоксином углерода, что уменьшает его летучесть, а следовательно, по-
тери при перевозке, перекачке и хранении.

Свойства аммиака и его солей играют важную роль в содовом про-
изводстве. При обычных условиях аммиак — бесцветный остро пахнущий
газ, вызывающий слезы и удушье. Аммиак хорошо растворяется в воде
и рассоле. При этом плотность раствора понижается, а объем его увеличи-
вается. Растворимость аммиака увеличивается с понижением температуры
и повышением давления. Один объем воды при 0° С и атмосферном дав-
лении растворяет 1298 объемов аммиака, а при 20°С — 710 объемов. При
растворении в воде газообразного аммиака выделяется 36,8 кДж/моль
(0,88 ккал/моль) тепла. Аммиачную воду обычно доставляют на содовые
заводы в железнодорожных цистернах. Для ее приемки на заводах име-
ются специальные сливные емкости-хранилища, расположенные на откры-
том воздухе. Сливную емкость обычно размещают ниже уровня земли,
поэтому аммиачная вода поступает в нее из цистерны самотеком.

Топливо. В производстве кальцинированной соды топливо применяют
в известковых печах при получении извести и в содовых печах при каль-
цинации бикарбоната натрия.

Для обжига карбонатного сырья в шахтных известковых печах требу-
ется топливо с малым содержанием летучих примесей (кокс и антрацит),
так как они, выделяясь в верхней зоне печи, не могут сгорать из-за от-
20
сутствия в этой зоне кислорода, уходят из печи вместе с диоксидом угле-
рода и загрязняют трубопроводы, аппараты и компрессоры. Наилучшим
в этом отношении топливом является кокс — продукт, получаемый из
каменного угля после отгонки из него летучих примесей. (При малой
плотности кокса объем его массовой единицы, а следовательно, число
кусков при одинаковом среднем их размере получается больше, чем у
антрацита, что способствует лучшему распределению его по сечению печи
и лучшему обжигу карбонатного сырья.) В сравнении с коксом антрацит
имеет более высокую плотность, из-за чего он сгорает медленнее, чем
пористый кокс. Это снижает производительность печи. Антрацит содер-
жит больше летучих веществ, чем кокс, поэтому потери тепла с летучими
веществами у антрацита больше, чем у кокса, а содержание СО2 в печном
газе меньше. Однако стоит кокс дороже, чем антрацит.

При оценке качества топлива имеет значение его зольность. Зола,
содержащая SiO2, и полуторные оксиды способствуют шлакообразованию
в печи. Топливо, содержащее свыше 10% золы, не рекомендуется приме-
нять для обжига карбонатного сырья в содовом производстве.

Рабочая теплотворная способность антрацита и кокса в зависимости
от влажности составляет 27 300—29 400 кДж/кг (6500—7000 ккал/кг).
Расход условного топлива, т. е. имеющего теплотворную способность
29 400 кДж/кг (7000 ккал/кг), в зависимости от качества карбонатного
сырья составляет 92—120 кг на 1 т соды.

Не исключена возможность применения в качестве топлива для об-
жига карбонатного сырья природного газа. Это наиболее дешевое беззоль-
ное высококалорийное топливо — теплотворная способность 35 700 кДж/кг
(8500 ккал/кг). В настоящее время проводятся исследования по исполь-
зованию газообразного топлива в шахтных печах содового производства.

Для кальцинации бикарбоната натрия в содовых печах применяют
любые виды топлива: жидкое (мазут), твердое (каменный уголь), газо-
образное (природный газ). Мазут, остающийся после отгонки из нефти
легко кипящих фракций, имеет высокую теплотворную способность —
42 000 кДж/кг (10 000 ккал/кг). Горение мазута легко регулируется,
транспортировка и подвод горючего к печам проще и условия труда легче,
чем при работе на твердом топливе. Газ как топливо для содовых печей
наиболее перспективен. Замена мазута природным газом экономически
выгодна, и газ используют сейчас на ряде содовых заводов.

Расход условного топлива в содовых печах на 1 т соды составляет
120-130 кг.

Вода. На содовых заводах воду используют в основном для охлажде-
ния жидкостей и газов. Сравнительно меньше ее расходуют на чисто тех-
нологические нужды, например для приготовления рассола, известкового
молока и т.д. Воду используют также для питания паровых котлов, произ-
водящих пар для отгонки аммиака в отделении дистилляции, для паровых
машин, если они имеются на заводе, и отопления помещений. Расход воды
на 1 т соды в летнее время достигает 150 м3.

Качество воды характеризуется содержанием растворенных в ней
солей и газов. Особое внимание уделяется так называемым солям жест-
кости, т.е. солям кальция и магния, которые всегда содержатся в природ-
ных наземных и подземных источниках воды.	21
Различают временную и постоянную жесткость воды. Первая обуслов-
ливается растворенными в воде бикарбонатами Са(НСО3)2 и Mg(HCO3)2,
которые при нагревании воды до температуры кипения разлагаются с
выделением в осадок карбонатных солей, например:

Са(НСО3) 2 * СаСО3 + СО2 + Н2О	(12)

Соли постоянной жесткости — СаС12, CaSO4 и др. — при нагревании
из воды не удаляются. Они выделяются в осадок при испарении воды,
образуя на стенках аппаратов трудно удаляемую плотную накипь. Жест-
кую воду можно использовать только в тех случаях, когда условия ее
применения не вызывают выделения твердых осадков, например в холо-
дильниках, где охлаждающая вода не нагревается до температуры, способ-
ствующей устранению временной жесткости. В котельных установках,
где вода не только нагревается, но и испаряется, недопустима не только
временная, но и постоянная жесткость. Поэтому воду для них предвари-
тельно очищают от солей кальция и магния химическим способом на спе-
циальных установках. На заводах, расходующих большие количества
воды, используют ’’оборотную воду”, получаемую охлаждением уже ис-
пользованной нагретой воды в специальных установках — градирнях,
брызгальных бассейнах и т.п.

Следует отметить, что отброс содовых заводов — СаС12 — служит
причиной повышения жесткости воды в близлежащих водоемах и делает
иногда ее непригодной для использования.

Водяной пар. На содовых заводах расходуют на 1 т соды около 1,3 т
пара. Часто около содовых заводов ставят ТЭЦ, отработавший пар «кото-
рых после турбин используют сначала в паровых машинах содового про-
изводства, а затем в отделении дистилляции для отгонки аммиака.

Для получения пара воду нагревают до температуры кипения, которая
зависит от давления получаемого пара. При нормальном давлении чистая
вода кипит при 100° С. С повышением давления повышается температура
кипения, а следовательно, и температура получаемого пара. В присутствии
кипящей воды каждому давлению будет соответствовать вполне определен-
ная температура пара. Такой пар называют насыщенным. Если насыщенный
пар нагреть в отсутствие воды, то получится перегретый пар. Давление
такого пара в замкнутом пространстве будет зависеть не только от тем-
пературы, но и от занимаемого паром объема.

При получении пара тепло расходуется на подогрев воды до темпе-
ратуры кипения и на ее испарение. Температура воды, нагретой до кипе-
ния, при дальнейшем подводе тепла не повышается. Все подводимое тепло
будет расходоваться на испарение воды, поэтому оно называется скрытой
теплотой испарения. Например, при температуре 100° С скрытая теплота
испарения равна 2265 кДж (539,4 ккал) на 1 кг испаряемой воды.

При обратной конденсации пара израсходованное на испарение тепло
выделяется, что делает пар хорошим средством для нагревания. Для кон-
денсации насыщенного пара достаточно небольшой разницы температур
между паром и нагреваемым продуктом. Если пар непосредственно сопри-
касается с нагреваемой жидкостью, такое нагревание называют ’’нагрева-
22
нием острым паром”, а если передача тепла идет через стенку — ’’нагре-
ванием глухим паром”. Перегретый пар при охлаждении не будет кон-
денсироваться до тех пор, пока он не станет насыщенным. Поэтому для
целей нагревания, где используется главным образом теплота конденса-
ции, применяют, как правило, насыщенный пар. При передаче пара по
трубопроводам, наоборот, используют перегретый пар, который при ох-
лаждении в трубопроводе не конденсируется и, следовательно, не теряет
тепла конденсации. Перегретым паром пользуются также для приведения
паровых турбин и машин в движение.
Г Л А В A 3. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ
В ПРОИЗВОДСТВЕ СОДЫ

Для сжатия и перемещения газов применяют компрессоры и вентиля-
торы, для перемещения жидкостей — насосы.

§ 6.	Компрессоры и вентиляторы

Известно, что если сжимать газ при постоянной температуре (изо-
термическое сжатие), работа, затрачиваемая на сжатие, будет минимальной.
При сжатии выделяется тепло. Чтобы температура газа сохранялась посто-
янной, это тепло должно отводиться. Для этого в рабочих камерах, где
сжимается газ, есть рубашки, через которые проходит охлаждающая вода.
Чем больше давление, до которого сжимается газ, тем больше выделяется
тепла. При сжатии до 405 кПа (4 ат) выделяющееся тепло трудно удалить
только через рубашку, окружающую камеру сжатия. Поэтому для воз-
можности понижения температуры газа процесс сжатия разделяют на не-
сколько ступеней.

Газ сжимается в первой ступени компрессора до 304—405 кПа (3—4 ат)
и поступает в холодильник, в котором он охлаждается примерно до перво-
начальной температуры. Охлажденный газ попадает во вторую рабочую
камеру, где сжимается до следующего промежуточного давления, и потом
вновь идет на охлаждение и т.д. Такое ступенчатое'сжатие продолжают
до тех пор, пока давление не достигнет заданного.

Многоступенчатое сжатие и охлаждение газа, осуществляемое в про-
изводственных условиях, снижает расход энергии на сжатие. Промежу-
точное охлаждение газа необходимо также для предупреждения возмож-
ности загорания смазки внутри цилиндра компрессора при сильном разо-
гревании сжимаемого газа. Наконец, многоступенчатое сжатие газа при
прочих равных условиях увеличивает производительность компрессора.

Известно, что производительность компрессора зависит от степени
сжатия газа в рабочих камерах. Степенью сжатия называется отношение
давления газа после сжатия к давлению до сжатия	(Рг '• Pi)- Чем больше

степень сжатия, тем меньше производительность компрессора. При много-
ступенчатом сжатии степень сжатия газа в каждой ступени уменьшается,
следовательно, производительность компрессора увеличивается. Пред-
положим, что газ необходимо сжать от 101 до 1520 кПа (1—16 ат). Если егс
сжимать в одноступенчатом компрессоре, степень сжатия Р2 : Pi = 16.
При сжатии газа в двухступенчатом компрессоре в первой ступени до
405 кПа (4 ат) и во второй до 1620 кПа (16 ат) степень сжатия в каждой
камере будет равна 4. Таким образом, при двухступенчатом компрессоре
степень сжатия уменьшается в 4 раза и производительность компрессора
должна соответственно возрасти.
24
Производительность компрессора зависит также от температуры газа
на входе в компрессор. Чем ниже температура газа, тем больше массовое
количество газа в единице его объема и, следовательно, тем большей будет
производительность компрессора.

Компрессоры бывают поршневые, центробежные (турбокомпрес-
соры) , винтовые, струйные и ротационные.

Поршневые компрессоры представляют собой машины, в которых
газ сжимается путем изменения объема рабочих камер-цилиндров при
возвратно-поступательном движении в них поршня. Полости всасывания
и нагнетания разделены при помощи всасывающего и нагнетательного
клапанов. Число ступеней в поршневом компрессоре доходит до 6, а дав-
ление сжатого газа — до 101 325 кПа (1000 ат) и больше.

Рис. 4. Схематическое
устройство двухступен-
чатого поршневого ком-
прессора:

1, 5 - всасывающие кла-
паны, 2, 11 — нагнеталь-
ные клапаны, 3, 7 — пор-
шни, 4 - цилиндр пер-
вой ступени, 6 - холо-
дильник первой ступени,
8 — цилиндр второй сту-
луни, 9 - сапышкя, 10 -

шток поршней

Двухступенчатый поршневой компрессор двойного действия (рис. 4)
имеет два цилиндра — цилиндр первой ступени 4 и цилиндр второй сту-
пени 8. В цилиндрах возвратно-поступательно движутся поршни 3 и 7,
сжимающие газ, попадающий в цилиндры через всасывающие клапаны
1 и 5. Оба поршня насажены на общий шток 10. Штоки уплотняются при
помощи сальников 9. У компрессора двойного действия цилиндр первой
ступени имеет два всасывающих клапана 1 и два нагнетательных 2, поэтому
при каждом ходе поршня происходит одно всасывание и одно нагнетание.
Производительность компрессора двойного действия почти в 2 раза больше,
чем простого действия, у которого на первой ступени имеется только
по о дно му всасывающему и одному нагнетательному клапану.

Сжатый в первой ступени газ с температурой 140—180° С проходит
холодильник 6, где охлаждается примерно до первоначальной темпера-
туры, и через всасывающий клапан 5 поступает в цилиндр второй ступени.
Из цилиндра второй ступени сжатый газ через нагнетательный клапан
11 идет в холодильник второй ступени (на схеме не показан).

На содовых заводах для подачи диоксида углерода в карбонизацион-
ные колонны применяют одноступенчатые поршневые компрессоры, так
25

как конечное давление газа требуется небольшое — примерно
405 кПа (4 ат).

Одноступенчатый горизонтальный двухрядный компрессор для ди-
оксида углерода КПУ-200/4 с паровым приводом (рис. 5) имеет два газо-
вых 4 и два паровых 2 цилиндра (на рисунке видны один газовый и один
паровой цилиндры). Для выравнивания хода и уменьшения инерционных
нагрузок компрессор снабжен массивным маховиком 1. При сжатии газа
его температура повышается до 180° С, поэтому сжатый газ проходит
водяной холодильник (на рисунке не показан).

Основные характеристики компрессора КПУ-200/4

Производительность компрессора, отнесенная к нормаль-

ным условиям, при числе оборотов и =125 об/мин.......... 200	нм3/ч

Максимальная производительность для тех же условий

при и —135 об/мин.....................................   216	нм3/ч

Максимальная производительность для тех же условий

при п =50 об/мин......................................... 80	нм3/ч

Абсолютное давление газа перед компрессором . . .	. . 88,2 кПа (0,9 кге (см )

Абсолютное давление газа за холодильником компрессора 174 кПа (2,8 кге (см2)

Количество газовых цилиндров........................ 2

Количество паровых цилиндров........................ 2

Избыточное давление пара перед машиной............ 1078	кПа(11 кгс/см2)

Избыточное противодавление пара за машиной..........147	кПа(1,5 кгс/см2)

Из приведенных данных видно, что производительность компрессоров
с паровым приводом можно регулировать в широких пределах, что явля-
ется их достоинством.

На рис. 6 показано устройство одноступенчатого газового компрессора
2В-55 с электроприводом от синхронного электромотора, установленного
на коленчатом валу компрессора. Компрессор имеет два цилиндра сдво-
енного действия, расположенных в две линии на одном двухколенчатом
валу. Сжатый газ проходит водяной холодильник (на рисунке не показан).

Основные характеристики компрессоров 2В-55

Производительность..................................... 12	000 нм3/ч

Давление нагнетания (абс.) ........................... 343	кПа (3,5 кгс/см2-)

Число оборотов мотора и компрессора, об/мин............167	об/мин

Мощность электродвигателя............................. 625	кВт

(Производительность компрессоров выражается, как правило, в нормальных
кубических метрах газа, приведенных к давлению 760 мм рт. ст. и температуре 20° С).

Турбокомпрессоры. В последнее время в содовое производство ши-
роко внедряются турбокомпрессоры, в которых газ сжимается центро-
бежной силой, возникающей при движении газа внутри врающегося с
большой скоростью рабочего колеса. Газ поступает в турбокомпрессор
по оси рабочего колеса и, попадая на лопатки, получает вращательное
движение, отбрасываясь одновременно центробежной силой к периферии.
Плотность газа при этом повышается и создается статический напор —
1

.	Рис. 6. Газовый компрессор типа 2В-55:

1 маховик, 2 - шток.поршня, 3 - всасывающие клапаны, 4 - газовый цилиндр, 5 - поршень, 6 - нагнетательные клапаны
растет давление газа. С периферии рабочего колеса сжатый газ выбрасы-
вается в направляющий аппарат или непосредственно в нагнетательный
трубопровод.

В турбокомпрессорах, так же как в поршневых компрессорах, газ
после частичного сжатия до 101—304 кПа (1—3 ат) поступает на охлажде-
ние, а затем на следующую ступень сжатия и т.д. В турбокомпрессорах
низкого давления (турбогазодувках) газ между ступенями не охлаждают.

На содовых заводах применяют турбокомпрессоры производитель-
ностью от 10 до 30 тыс. нм3/ч газа с давлением нагнетания 213—365 кПа
(2,1—3,6 ат). Хорошо зарекомендовали себя турбокомпрессоры произ-
водства ЧССР типа ’’Моника” с паровым приводом производительностью
9—18 тыс. нм3/ч.

На рис. 7 показано устройство многоступенчатого турбокомпрессора
низкого давления (турбогазодувки), работающего без промежуточного
охлаждения сжимаемого газа. Газ из всасывающего патрубка 1 поступает
на рабочее колесо 2 первой ступени по его оси и отбрасывается к пери-
ферии; при этом повышается его давление. С периферии рабочего колеса
газ поступает сначала в неподвижный направляющий аппарат — диффу-

Рис. 7. Многоступенчатый турбокомпрессор низкого давления:

1 — всасывающий патрубок, 2 — рабочие колеса первой—третьей ступени, 3 —
диффузор, 4 - диафрагмы, 5 — обратный направляющий аппарат, 6 - нагне-
тательный патрубок
эор 3, затем проходит обратный направляющий аппарат 5 и попадает на
рабочее колесо 2 второй ступени и т.д.

Отдельные ступени компрессора разделены перегородками — диа-
фрагмами 4. Сжатый газ выходит из компрессора через нагнетательный
патрубок 6. Для предотвращения возможной конденсации водяных паров
внутри турбокомпрессора, которая ускоряет коррозионные процессы,
газ перед поступлением в турбокомпрессор подогревают до 35-45° С.
Благодаря этому относительная влажность газа понижается и при его
сжатии влага не выделяется. При температуре газа на входе в турбоком-
прессор выше 35° С газ не подогревают.

Турбокомпрессоры компактны, не загрязняют сжимаемый газ мас-
лом и, что особенно важно, легко поддаются автоматизации. Вместе с тем
они весьма чувствительны к загрязнениям, а создаваемое ими давление
зависит от нагрузки — производительности. При уменьшении нагрузки
повышается давление нагнетаемого газа, и наоборот. Однако при осущест-
влении комплексной автоматизации содовых заводов происходит стаби-
лизация процессов, протекающих на основных стадиях производства,
в частности в отделении карбонизации, что создает предпосылки для ус-
пешной работы в этом отделении турбокомпрессоров.

Для сглаживания возможных колебаний в заборе газа карбонизаци-
онными колоннами из общего коллектора сжатого газа на нем может
быть установлено антипомпажное устройство. Принцип его действия заклю-
чается в том, что сжатый газ, по каким-либо причинам не принятый кар-
бонизационными колоннами, автоматически передается из коллектора
на газовую турбину, находящуюся на одном валу с турбокомпрессором,
и возвращается на всасывающую сторону турбокомпрессора. При про-
хождении газовой турбины сжатый газ частично возвращает энергию,
затраченную на его сжатиё. Таким образом, антипомпажное устройство
позволяет сохранять постоянный режим работы турбокомпрессора при
изменении количества потребляемого газа.

На содовых заводах имеется большая потребность в паре с давлением
196—245 кПа(2—2,5 кгс/см2). Теплоэлектроцентрали, работающие при со-
довых заводах, дают пар с давлением 1176-2450 кПа (12-17 кгс/см2) и
выше. Для снижения расхода пара на 1 т выпускаемой соды рекомендует-
ся в качестве привода турбокомпрессора использовать паровую турбину с
начальным давлением до 1578 кПа (16- кгс/см2) и противодавлением
147 кПа (1,5 кгс/см2). Это означает, что покидающий турбину пар с аб-
солютным давлением 245 кПа (2,5 кгс/см2) может быть использован в
отделении дистилляции.

Винтовые компрессоры. В последние годы большое внимание в нашей
стране и за рубежом уделяют винтовым нагнетателям, или винтовым
компрессорам. Они мало чувствительны к загрязнениям газа, значитель-
но проще по конструкции, чем турбокомпрессоры, имеют меньшие габа-
риты, колебания нагрузки по газу на их работе сказываются меньше.

На рис. 8 схематически показано устройство двухвального винтового
компрессора с косозубчатым сцеплением профилей винтов. Газ переме-
щается и нагнетается благодаря уменьшению зазора между зубьями. При
этом небольшое количество газа через зазоры между винтами и винтами
30


JLz£
и стенкой корпуса частично возвращается к полости всасывания, что обес-
печивает необходимое уплотнение компрессора. Однако количество воз-
вращающегося газа невелико и заметно уменьшается по мере увеличения
частоты вращения винтов. Поэтому скорость вращения роторов в винтовых
компрессорах должна быть 6—8 тыс. ®б/мин.

В рабочей полости винтового компрессора нет трения между вращаю-
щимися элементами, так как они не соприкасаются друг с другом, что
исключает необходимость их смазки. Винтовые компрессоры самоочи-
щаются, поэтому не загрязняются внутри. Для улучшения очистки газа
и снижения его температуры при сжатии в полости нагнетания впрыски-
вают воду.

Винтовые компрессоры выпускают производительностью от 350 до
40 000 нм3 /ч с предельным давлением сжатого газа до 3920 кПа (40 кгс/см2 ),

Основные характеристики винтового компрессора типа ВК-5
Производительность при условиях всасывания, указан-

ных ниже, и частоте вращения ротора 8000 об/мин...... 5500 м3/ч

Давление всасывания (абс.).......................93 кПа (0,95 кгс/см2)

Давление нагнетания (абс.) ...................... 460 кПа (4,70 кгс/см2)

Температура газа на входе.......................... 45°	С

Температура газа на выходе после холодильника .. . 35-40 С
Потребляемая мощность............................ 400 кВт

ВК-5 имеет паровой привод и работает от стационарной паровой тур-
бины. В турбину подается пар с давлением 1176—1274 кПа (12—13 кгс/см2)
при температуре 280—320° С. Противодавление в турбине 215—245 кПа
(2,2—2,5 кгс/см2).

Струйный компрессор. Кроме перечисленных типов компрессоров
на содовых заводах применяют струйный компрессор, или термоком-
прессор (рис. 9). Рабочий пар поступает в паровое сопло 1, расширяется
в нем и со скоростью 100—140 м/с выходит в смесительную камеру 2.
В результате поверхностного трения рабочий пар увлекает с собой в сме-
сительную камеру через штуцер 4 сжимаемый газ, пар или парогазовую
смесь с низкими давлением и температурой. Рабочий пар и сжимаемый

Рис. 9. Струйный компрессор:

1 - сопло, 2 - смесительная камера, 3 - диффузор, 4 - штуцер
компонент смешиваются в камере 2 и через горло диффузора 3, способ-
ствующее лучшему их смешиванию, поступают в диффузор 3. В диффу-
зоре из-за увеличения его сечения скорость парогазовой смеси уменьшается,
а давление соответственно возрастает.

Кроме компрессоров на содовых заводах имеется большой парк машин
для создания вакуума, относящихся к группе компрессоров, у которых
газ засасывается при разрежении и выталкивается из машины при давле-
нии, немного превышающем атмосферное. Компрессоры этого типа
иногда называют вакуум-насосами.

§ 7.	Машины для создания вакуума

На содовых заводах для создания вакуума применяют ротационные
водокольцевые компрессоры (вакуум-насосы) типа РМК (ротационный
мокрый компрессор), ротационные пластинчатые компрессоры типа РВН
(ротационный вакуум-насос) и турбовакуумнагнетатели типа ТВН-360
с паровым и электрическим приводами. На рис. 10 показана схема ком-
прессора типа РМК. Корпус 1 и ротор 2 компрессора расположены экс-
центрично друг к другу. Перед пуском корпус компрессора примерно
наполовину заливают водой. При вращении ротора вода отбрасывается к
стенке корпуса, образуя вращающееся жидкостное кольцо. Вследствие

Рис. 10. Схема ротационного водноколь-
цевого компрессора типа РМК:
а — в нерабочем, б — в рабочем состоя-
нии; 1 - кожух, 2 - ротор, 3 — радиаль-
ная пластинка, 4 - отверстие для выхода
сжатого воздуха, 5 — Отверстие для
входа воздуха, б - воздушные камеры

Рис. 11. Схема пластинчатого ротацион-
ного компрессора типа РВН:

1 — ротор, 2 - корпус, 3 — скользящие
пластины, 4 - нагнетательный патру-
бок, 5 - всасывающий патрубок, б -
водяная рубашка

эксцентричности ротора пространство, не заполненное водой, делится ло-
патками ротора на полости неодинакового объема. В полостях, объем
которых возрастает при вращении ротора, газ засасывается через отвер-
стие 5, сжимается в полостях с уменьшающимся объемом и выталкива-
ется из компрессора через отверстие 4 (отверстия 5 и 4 на рисунке за-
штрихованы) .
Основные характеристики компрессоров типа РМК

Максимальный вакуум по отношению к ба-	РМК-2	РМК-3	РМК-4
рометрическому давлению, %		90,0	95,0	95 ,0
Максимальная производительность, м3/мин	3,6	11,5	27,0
Частота вращения ротора, об/мин		1450,0	900,0	720,0
Расход воды, л/мин		20,0	60,0	100,0
Мощность мотора, кВт		10,0	28,0	70,0

Ротационные компрессоры (вакуум-насосы) типа РВН более произ-
водительны, чем РМК. На рис. 11 показано устройство ’’сухого” пластин-

Рис. 12. Схема центро-
бежного насоса:

1 — рабочее колесо, 2 —
лопатки

чатого ротационного компрессора типа РВН. Чугунный ротор 1 размещен
эксцентрично внутри корпуса 2. Ротор имеет по окружности радиальные
пазы-вырезы, внутр»! которых свободно перемещаются пластины 3. При
вращении ротора пластины под действием центробежной силы выдвига-
ются и скользят по внутренней поверхности корпуса 2, образуя замкну-
тые воздушные камеры с объемом, уменьшающимся в направлении вра-
щения ротора. Воздух засасывается в вакуум-насос через патрубок 5, сжи-
мается за счет уменьшения объема рабочих камер и через нагнетатель-
ный патрубок 4 выбрасывается в атмосферу. Для охлаждения газа корпус
насоса имеет водяную рубашку.

Основные характеристики вакуум-насосов типа РВН

Рабочий вакуум по отношению к барометри-	РВН-6	РВН-60	РВН-65
ческому давлению, %		60-90	60-90	60-90
Максимальный вакуум по отношению к барометрическому давлению, %		98	98	98
Производительность при 90%-ном вакууме, м3/мин		6	50	65
Максимальная температура воздуха на вы-

ходе, °C....................................... 160

Расход охлаждающей воды, л/ч............... 350

Мощность электродвигателя, кВт/ч.......	14

180	180

1500	1800

75	100

Вентиляторы. Для перемещения газов и сжатия их до давления не
более 9,8 кПа (1000 мм вод. ст.) применяют центробежные вентиляторы.

Они подразделяются на три группы: вентиляторы низкого давления —
до 0,98 кПа (100 мм вод. ст.), вентиляторы среднего давления — до 2,9 кПа
(300 мм вод. ст.) и вентиляторы высокого давления — до 9,8 кПа
(1000 мм вод. ст.). На содовых заводах применяют центробежные венти-
ляторы среднего давления, например № 5 с производительностью
12 000 м3/ч и напором 1,96 кПа (200 мм вод. ст.). Для подачи воздуха
в известковые печи используют центробежный вентилятор высокого дав-
ления производительностью 9000 м3/ч и напором 6,0 кПа (600 мм
вод. ст.).

§ 8.	Насосы

Для перемещения жидкостей применяют поршневые и центробежные
насосы.

Поршневые насосы имеют один или несколько рабочих цилиндров,
в которых возвратно-поступательно движется поршень. Полость всасы-
вания отделяется от полости нагнетания всасывающим и нагнетательными
клапанами аналогично поршневому компрессору (см. рис. 4). Достоин-
ства поршневых насосов: практически неограниченный напор, высокий
КПД и независимость напора от производительности. К недостаткам насо-
са относятся неравномерность подачи, возникающая в результате воз-
вратно-поступательного движения поршня, тихоходность (поршневой
насос соединяется с электродвигателем через редуктор), небольшая про-
изводительность по сравнению с центробежными насосами, сложность
конструкции и высокая чувствительность клапанов к загрязнениям, при-
сутствующим в жидкости.

Наиболее распространены в настоящее время центробежные насосы,
по устройству и принципу действия аналогичные турбокомпрессорам.
При быстром вращении рабочего колеса 1 (рис. 12) с лопатками 2 внутри
спиралевидного корпуса поступающая по центру колеса жидкость попа-
дает на лопатки, приобретает вращательное движение и под действием
центробежной силы выбрасывается из рабочего колеса под определенным
напором. Центробежные насосы бывают одноступенчатые (с одним рабо-
чим колесом) и многоступенчатые. Первые применяют для создания на-
пора до 490 кПа (50 м вод. ст.). Напор многоступенчатого центробежного
насоса определяют умножением напора, создаваемого одним рабочим
колесом, нд число колес.

Центробежные насосы выгодно отличаются от поршневых тем, что
они просты по конструкции, изготовляются литьем из любых кислото-
стойких и щелочестойких материалов, высокопроизводительны, не чув-
ствительны к загрязнениям, быстроходны и поэтому непосредственно сое-
диняются с электродвигателем и плавно, без толчков перекачивают жид-
кость. Их недостатки: несколько меньший, чем у поршневых насосов,
35
КПД сравнительно небольшой напор (типовые насосы рассчитаны на
напор, не превышающий 1960—2940 кПа (200-300м вод. ст.)), и зави-
симость напора от производительности (с повышением производитель-
ности данного насоса его напор снижается).

Одноступенчатые и многоступенчатые центробежные насосы широко
применяют в содовом производстве для перекачки сырого, очищенного
и аммонизированного рассолов, известкового молока, отходов произ-
водства и пр.

Контрольные вопросы.

1. Какие машины применяют для сжатия и перемещения газов? 2. Почему для
сжатия газа до высокого давления используют многоступенчатые компрессоры?
3. Какие компрессоры применяют на содовых заводах? 4. Каковы достоинства и
недостатки поршневых, центробежных и винтовых компрессоров? 5. Как работают
турбокомпрессоры, газодувки и вентиляторы? 6. Почему на содовых заводах поршне-
вые компрессоры заменяют турбокомпрессорами? 7. Какие машины применяют для
создания вакуума и как они работают? 8. Какие типы вакуум-насосов применяют на
содовых заводах?
Г Л А В A 4. ПОЛУЧЕНИЕ ИЗВЕСТИ И ДИОКСИДА
УГЛЕРОДА

§ 9.	Физико-химические основы процесса обжига
карбонатного сырья

Необходимые для производства соды известь и диоксид углерода
получают путем обжига карбонатного сырья — известняка или мела, основ-
ной составной частью которых является СаСО3 — карбонат кальция, или
углекислый кальций.

При обжиге карбонат кальция разлагается по реакции

СаСО3 (тв.) ^СаО (тв.) + СО2 (г.) — 177,7 кДж (—42,5 ккал) (13)

(Условно принято выделяемое тепло указывать со знаком ’’плюс”, погло-
щаемое — со знаком ’’минус”.)

Удаление диоксида углерода из сферы реакции способствует разложе-
нию карбоната кальция. При проведении реакции в замкнутом сосуде раз-
ложение СаСО3 прекращается по достижении равновесного давления СО2
над СаСО3. Если создать давление СО2 выше равновесного, то реакция
пойдет обратно, в сторону образования СаСОз. Равновесное давление С02
над СаСО3 зависит только от температуры (табл. 2).

Таблица 2

Темпера- тура, ° С	Равновесное давление СО2, кПа (мм рт. ст.)	Темпера- тура, °C	Равновесное давление СО2, кПа (мм рт. ст.)	Темпера- тура, ° С	Равновесное давление СО,, кПа (мм рт. ст.)
587	0,0133 (0,1)	748	9,310(70)	857	56(420)
631	0,532(4,0)	777	13,97 (105)	881	80,4 (603)
673	1,93 (14,5)	795	14,95 (150)	891	91,2 (684)
701	307 (23,0)	819	31,26(235)	894	95,5 (716)
727	5,87 (44,0)	840	41,96(311)	898	101,3 (760)
				900	103 (773)
В известково-обжигательной печи в процессе				обжига	в газе присут-

ствует СО2, который затрудняет разложение карбоната кальция. Макси-
мальное давление СО2 в печном газе 40 кПа (300 мм рт. ст). Из табл. 2 вид-
но, что при таком давлении диоксида углерода разложение СаСОз наступает
только при температуре около 840°С. Однако зта начальная температура
37
разложения практически относится лишь к поверхностным слоям кусков
известняка (или мела), откуда выделяющийся диоксид углерода может
уноситься потоком газов, омывающих куски. По мере продвижения гра-
ницы разложения в глубь куска удаление диоксида углерода из его внут-
ренних частей затрудняется и практически давление СО2 над поверхностью
неразложенной части куска становится равным 101,3 кПа (1 ат), если об-
жиг ведется при атмосферном давлении. Следовательно, температура, необ-
ходимая для разложения внутренних частей кусков мела или известняка,
практически поднимается до 900°С, когда давление СО2 над СаСО3 ста-
новится равным 101,3 кПа (1 ат). Таким образом, в зоне обжига извест-
ково-обжигательной печи нижний предел температуры составляет 900°С.

Разложение СаСО3 идет с поглощением 178,5 кДж (42,5 ккал) тепла
на 1 гмоль СаСО3, как показано в уравнении (13). Поэтому в процессе
обжига температура обжигаемого куска не может подняться до темпера-
туры окружающих его горячих газов, пока процесс разложения в нем
полностью не закончится. Разложение мелких кусков заканчивается раньше,
чем крупных. В силу этого температура мелких кусков в зоне обжига мо-
жет быть выше, чем крупных.

Повышение температуры извести сверх 1200°С способствует образо-
ванию так называемого ’’перекала” или ’’пережога”. При этом известь
получается более плотной, т.е. менее пористой, с менее развитой поверх-
ностью. Такая известь плохо гасится водой и обладает меньшей реакцион-
ной способностью. Практика показывает, что ’’перекал” образуется глав-
ным образом у мелких кусков, что закономерно по указанным выше при-
чинам.

Источником тепла при обжиге служит топливо — кокс или антрацит,
который перед загрузкой в печь смешивают с карбонатным сырьем. Таким
образом, топлйво сгорает среди кусков известняка (или мела), отдавая
ему и воздуху, поступающему в печь, тепло горения. При достаточном
количестве воздуха углерод топлива реагирует с кислородом воздуха,
образуя диоксид углерода:

С (тв.) +О2 (г.) ->СО2 (г.) +393 кДж (+94 ккал)	(14)

При недостатке воздуха происходит неполное сгорание углерода — только
до моноксида углерода:

С (тв.) + 1/2 О2 (г.) -*СО (г.) + 110,4 кДж (+26,4 ккал)	(15)

Как видно из уравнений при неполном сгорании топлива выделяется
значительно меньше тепла. Чтобы предотвратить потери тепла от неполноты
сгорания топлива, в печь подают обычно избыток воздуха сверх теоретичес-
ки необходимого. Однако избыток воздуха снижает концентрацию СО2 в
печном газе. В содовом же производстве стремятся получить газ с мак-
симально возможной концентрацией СО2. Поэтому избыток воздуха в
известковых печах допускается очень малый — не более 5% сверх теорети-
ческого. Для полного сгорания топлива при столь малом избытке воздуха
большое значение имеет равномерное распределение среди кусков карбо-
38
натного сырья как топлива, так и воздуха, поступающего в печь для горе-
ния топлива. Последнее возможно только при наличии одинакового сопро-
тивления шихты по всему поперечному сечению печи.

Образовавшийся при неполном сгорании углерода топлива моноксид
углерода, встречаясь при дальнейшем движении в печи с кислородом, при
достаточно высокой температуре может с ним реагировать, полностью
сгорая до диоксида углерода:

СО (г.) + 1/2 О2 (г.) ^СО2 (г.) + 282,6 кДж (+ 67,6 ккал) (16)

С другой стороны, диоксид углерода, встречаясь с раскаленным углеродом
топлива, может реагировать с ним, образуя СО по реакции

СО2 (г.) + С (тв.) ->2СО (г.) - 172,6 кДж (- 41,3 ккал)	(17)

Кроме углерода в коксе и антраците обычно содержится некоторое коли-
чество летучих примесей (углеводородов). Большая часть этих примесей
не сгорает, отгоняясь в верхней зоне печи, где мало кислорода и темпера-
тура ниже точки их воспламенения. Зола топлива обычно содержит SiO2,
А12О3, Fe2O3. В карбонатном сырье кроме указанных примесей встречают-
ся также MgCO3 и CaSO4. Зола и примеси карбонатного сырья вызывают
в процессе обжига побочные вредные реакции.

Взаимодействие указанных оксидов друг с другом и с СаО приводит к
образованию соединений, которые при температуре обжига в известковой
печи плавятся (например, CaO-Fe2O3 с температурой плавления 1225°С,
2FeO-SiO2 с температурой плавления 1225°С, CaO FeO-2SiO2, плавящееся
при температуре 1100° С). Могут получаться и другие, более тугоплавкие
соединения — силикаты, ферриты, алюминаты и алюмосиликаты кальция.
Все эти соединения являются вредным балластом, с которым теряется
часть СаО (так называемая ’’неактивная” известь).

Особенно вредны легкоплавкие продукты реакций. При остывании в
печи они затвердевают. При этом мелкие куски извести, покрытые пленкой
затвердевшего расплава, в дальнейшем при гашении не взаимодействуют
с водой и отделяются от известкового молока при его очистке. Они могут
гаситься только после размола, т.е. после разрушения инертной пленки.
Кроме того, отдельные куски извести могут припаиваться застывающим
расплавом друг к другу или к стенке печи, образуя большие глыбы, назы-
ваемые ’’козлами”.

Из приведенных выше составов легкоплавких соединений видно, что
наиболее вредной примесью в сырье и золе топлива являются оксиды же-
леза и кремния. Оксиды железа разрушающе действуют также на огне-
упорную футеровку печи, которая содержит до 60% SiO2, образующей с
FeO легкоплавкие соединения.

Карбонат магния MgCO3, обычно содержащийся в карбонатном сырье,
при нагревании разлагается аналогично карбонату кальция по уравнению

MgCO3 (тв.) MgO (тв.) +СО2 (г.) — 111,3 кДж (-26,5 ккал) (18)
Равновесное давление СО2 над MgCO3 , также зависящее только от
температуры, характеризуется такими величинами:

Температура, °C	447	487	517	557	597	677	727	747	756
Равновесное									
давление ГО, кПа	14	1,72	2,06	2,81	4,16	8,19	42,2	80,3	101,3
мм рт. ст.	10,5	12,9	15,5	21,1	31,3	61,2	316,5	602,5	760,0

Как видно из этих данных, давление СО2 над MgCO3 достигает атмос-
ферного при более низкой температуре, чем надо СаСОз (см. табл. 2),
т.е. карбонат магния разлагается легче. Следовательно, для получения диок-
сида углерода MgCO3 был бы вполне пригодным материалом. Однако обра-
зующийся оксид магния MgO для регенерации аммиака из NH4C1 мало при-
годен. Оксид магния очень медленно гасится водой. Образующийся при
этом гидроксид магния — Mg(OH)2 почти в 200 раз (при комнатной темпе-
ратуре) растворяется хуже, чем Са(ОН)2, и поэтому мало активен. Оксид
магния способен растворяться в расплаве других соединений, образующих-
ся в известковой печи, понижая при этом температуру образования жид-
кой фазы. По этой же причине MgO содействует разрушению шамотной
футеровки печи. Таким образом, MgCO3 в карбонатном сырье следует
рассматривать как вредный балласт.

Для испарения влаги, присутствующей как в карбонатном сырье, так
и в топливе, требуется дополнительный расход топлива. Для сгорания
топлива необходимо дополнительное количество воздуха, азот которого
разбавляет получаемый в печи диоксид углерода. Таким образом, присут-
ствие влаги вредно. Можно подсчитать, что при теоретическом расходе
топлива, требующемся только на разложение СаСО3, необходимо 5,4 кг
углерода на 100 кг СаСО3. При этом можно было бы получить газ с содер-
жанием около 40 об. % СО2. Практически всегда имеются потери тепла, от
размера которых зависят фактический расход топлива и воздуха, а вместе
с тем и концентрация СО2 в печном газе. Ниже показано влияние расхода
топлива на концентрацию СО2 в газе:

Количество углерода на
100 кг СаСО3, кг.............. 7	В

Концентрация СО2, об. % . 41,9 39,9

9

38,2

10

36,9

11

35,6

12

34,7

14

33,7

Для производственных условий большое значение имеет скорость
разложения карбоната кальция, от которой зависит продолжительность
обжига, а следовательно, и производительность печи.

Разложение СаСОз идет от поверхности в глубь куска. Границу раздела
между разложенной и неразложенной частями куска можно различить по
внешнему виду. По скорости проникновения границы раздела вглубь
можно судить о скорости разложения. Главный фактор, от которого зави-
сит скорость разложения, — температура окружающей среды. Как видно из
графика (рис. 13), с повышением температуры скорость разложения СаСОз
резко возрастает.

Продолжительность полного обжига куска зависит также от размера
40
Рис. 13. Зависимость скорости разложе-
ния СаСО3 от температуры окружающей
среды

Рис. 14. Зависимость продолжительности
обжига известняка от тслзмны кусков

куска (рис. 14). «Продолжительность обжига зависит и от скорости подвода
тепла к обжигаемому материалу, т.е. скорости сгорания топлива, от усло-
вий перемешивания продуктов сгорания, от поверхности контакта с обжи-
гаемым материалом и тд. Употребление антрацита, например, вместо
кокса в качестве топлива увеличивает продолжительность обжига, так как
антрацит плотнее, чем кокс, и сгорает медленнее. Увеличение скорости
движения газового потока в печи ускоряет обжиг, так как при этом улуч-
шаются перемешивание продуктов сгорания, а следовательно, и теплопере-
дача. Таким образом, на продолжительность обжига могут влиять многие
факторы, главным из которых является температура в зоне обжига. Не
рекомендуется поднимать ее выше 1250°С, чтоб не образовывалось боль-
шого количества перекала.

§ 10.	Технологическая схема производства извести
и диоксида углерода

В содовом производстве необходимо обеспечить высокую концентра-
цию СО2 в газе известковых печей. Как было отмечено выше, эта концен-
трация зависит от удельного расхода топлива, что в свою очередь зависит
от величины потерь тепла в известковой печи. С этой точки зрения необхо-
димо стремиться к минимальным потерям тепла с уходящими из печи га-
зом и известью. Этим требованиям в наибольшей степени отвечает известко-

41
вая печь шахтного типа. В вертикальную шахту такой печи сверху загружа-
ют карбонатное сырье в смеси с топливом, а снизу подают воздух, необхо-
димый для сгорания топлива. Горячие газы, нагретые в зоне обжига до
1200—1300° С и уходящие из нее при температуре около 900° С, поднимаясь
вверх, к выходу из печи, встречают на своем пути загружаемую в печь
холодную шихту и нагревают ее до температуры воспламенения топлива, а
сами охлаждаются до 100—200°С. С другой стороны, горячая известь,
вышедшая из зоны обжига при температуре около 900°С, при движении
вниз, к выгрузке, встречает подаваемый в печь воздух и, нагревая его, сама
охлаждается.

Таким образом, хорошие условия для теплообмена в шахтной печи
обусловливают небольшие потери тепла с выгружаемой известью и газом.

В производстве соды газ известковых печей отсасывают компрессо-
рами, которые затем нагнетают его в карбонизационные колонны. Воздух
для горения топлива мог бы протягиваться этими же компрессорами. В
этом случае печь находилась бы под некоторым вакуумом. Однако на
содовых заводах известковые печи всегда работают под давлением дутья
воздуха, подаваемого вентиляторами. Работа под некоторым давлением
предохраняет печь от подсоса воздуха через неплотности загрузочного
механизма и тем самым — от разбавления газа. Кроме того, давление в
печи облегчает сброс излишков газа в атмосферу через выхлопную трубу;
наконец, при давлении производительность компрессоров выше, чем при
вакууме.

Выходящий из печи горячий газ уносит с собой пыль, летучие вещества
из топлива и испарившуюся влагу. Перед поступлением в компрессор горя-
чий газ должен быть охлажден и очищен от пыли и летучих компонентов
топлива. При охлаждении объем газа уменьшается, что также повышает
производительность компрессоров.

Технологическая схема получения извести и диоксида углерода пока-
зана на рис. 15. Карбонатное сырье поступает на известковые печи в ваго-
нетках 4 обычно по воздушной канатной дороге. В каждую вагонетку доба-
вляют перед подачей на печь порцию топлива, которую отвешивают при
помощи весового дозатора. Полученную шихту загружают в печь 6 специа-
льным загрузочным механизмом 5. С помощью механизма 9 известь выгру-
жается из печи и кольцевым ковшовым транспортером 7 доставляется в
бункера 8. Один из бункеров служит для хранения извести, из другого же
известь расходуют на приготовление известкового молока. Воздух, необ-
ходимый для горения топлива, подается в печь вентилятором высокого
давления.

Образовавшийся в печах газ поступает в общий коллектор 3. В коллек-
торе оседают наиболее крупные частицы пыли, поэтому он обычно снабжен
штуцерами для чистки или пылесборниками. Для удобства чистки газоход
имеет уклон или зигзагообразную форму. В нижних изломах такого кол-
лектора находятся штуцера, или пылесборники, через которые и удаляется
осевшая пыль.

Для предохранения углекислотных компрессоров, отсасывающих газ
из известковых печей, от засорения и быстрого изнашивания, а также для
повышения их производительности газ охлаждают и очищают от пыли.
42
СОг к компрессорам

Рис. 15. Технологическая схема производства
извести:

1 - эпекг,ч«филътр, 2 - промыватель газа, 3 -
общий коллектор, 4 — вагонетка, 5 — загрузоч-
ный механизм, 6 - печь, 7 - ковшовый тран-
спортер, 8 - бункеры, 9 - выгружной механизм

Особо тщательная очистка газа нужна при использовании трубокомпрессо-
ров и клапанных сухих компрессоров, так как осевшая на лопатках или
клапанах компрессора пыль нарушает его работу.

Для охлаждения и очистки от пыли газ из коллектора поступает сна-
чала в промыватель газа известковых печей (ПГИП) 2 (рте. 15), орошае-
мый водой, а затем — в электрофильтр (ЭФИП) 1- В промывателе газ
охлаждается и освобождается от грубой пыли и части влаги, которая кон-
денсируется. В электрофильтре происходит тонкая очистка газа от пыли и
мельчайших частиц влаги — тумана. Охлажденный и очищенный газ посту-
пает в компрессоры, которые затем нагнетают его в карбонизационные
колонны. В настоящее время предварительное охлаждение и промывку
газа в ПГИП иногда не производят. Газ после печей подают непосредственно
в мокрый электрофильтр типа СМС-6,2.

§11. Аппаратура отделения известковых печей и ее обслуживание

Известково-обжигательная печь состоит из трех основных частей:
шахты, загрузочного и разгрузочного механизмов. Вертикальная кирпич-
ная шахта известковых печей может иметь различные размеры. Бывают
печи с внутренним диаметром шахты от 2,3 до 8 м и высотой от 12,3 до
36,6 м. С увеличением диаметра печи растет ее производительность, кото-
рую характеризуют величиной съема извести с 1 м2 внутреннего сечения
шахты. Однако увеличение диаметра печи связано с трудностью равномер-
ного распределения по ее сечению шихтах и воздуха. Увеличение высоты
печи снижает потери тепла с уходящими известью и газом, что уменьшает
расход топлива и увеличивает концентрацию СО2 в газе. С другой стороны,
с увеличением высоты печи растет сопротивление слоя шихты, а следова-
тельно, расход энергии на подачу воздуха. Растут также расходы на подъем
карбонатного сырья и топлива на верх печи.

До последнего времени на наших содовых заводах применялись печи с
наибольшим диаметром 4,7 м. Сейчас осваиваются печи с диаметром шахты
6,2 и высотой 22,6 м. Форма шахты цилиндрическая. В печах с диаметром
шахты более 3,5 м цилиндрическая форма внизу печи переходит обычно в
форму усеченного конуса. Такой же переход в некоторых конструкциях
шахты и в ее верхней части. Благодаря этому размеры шахты приспосаб-
ливаются к размерам загрузочного и выгружного механизмов. Кроме
того, с уменьшением верхнего и нижнего сечений шахты облегчается рав-
номерное распределение шихты и воздуха при их поступлении в печь.

На рис. 16 показана печь с внутренним диаметром 4,7 м и высотой шах-
ты 18 м. Внутри шахта выложена огнеупорным кирпичом 4 (шамотным или
хромомагнезитовым). Шамотный кирпич содержит около 40 мае. % А12О3
и 60 мае. % SiO2. Его огнеупорность (или температура размягчения)
1580—1770°С. Начало его деформации под нагрузкой 196 кПа (2кгс/см2)
наблюдается уже в пределах температур 1190—1500° С. Поэтому при темпе-
ратуре в зоне обжига выше 1200°С может происходить оплавление футе-
ровки. Огнеупорность хромомагнезитового кирпича 2000° С, и под нагруз-
кой 196 кПа (2 кгс/см2) температура его деформации составляет
1450—1680°С, т.е. он значительно надежнее и может находиться в работе
между капитальными ремонтами дольше, чем шамотный кирпич.
Рис. 16. Шахтная известко-
во-обжигатигьиая печь:

1 - опорная колонна, 2 —
зазор с теплоизоляцион-
ной прослойкой, 3 - клад-
ка из красного кирпича,
4 — кладка из огнеупорно-
го кирпича, 5 - загрузоч-
ное устройство, 6 — общий
коллектор, 7 - шахта пе-
чи, 8 - выгружное устрой-
ство, 9 — фундамент
Огнеупорный кирпич, предназначенный для футеровки известковых
печей, следует хранить в крытых складах и оберегать от повреждений.
Попадание влаги на шамот ухудшает его качество. Поврежденный кирпич
быстрее выходит из строя. Кладка печи ведется на связующем материале -
шамотном порошке, просеянном через сито с отверстиями не более 1 мм
и смешанном с водой до консистенции сметаны. Нельзя допускать попада-
ния в шамотный порошок известковой пыли, так как при обжиге это
может вызвать образование плава в стыках между кирпичами и разрушение
футеровки.

Наружная часть шахты выложена обыкновенным красным кирпичом 3
(см. рис. 16); между кладками огнеупорного 4 и красного 3 кирпича остав-
лен зазор 2 шириной 25 мм, заполненный теплоизоляционной прослойкой
или дробленым шамотом, в который также нельзя допускать попадания
извести, чтобы не образовались легкоплавкие соединения. Благодаря за-
зору огнеупорная кладка может расширяться при нагревании, что предо-
храняет ее от образования трещин. Шахту обычно окружает стальной кожух
толщиной 12 мм. Между кожухом и кладкой печи тоже оставлен зазор
шириной 60 мм, заполненный битым шамотом. Зазоры играют также роль
теплоизоляции. Дробленый шамот препятствует перемешиванию воздуха в
зазорах путем конвекции, снижая тем самым интенсивность теплопередачи.

Шахта печи опирается на чугунное кольцо, расположенное на восьми
опорных колоннах 1, которые стоят на бетонном фундаменте 9 и прини-
мают на себя всю нагрузку. Сверху шахта закрыта железобетонным сво-
дом, к которому крепится загрузочное устройство 5, способствующее
равномерному распределению шихты по сечению печи. Шихта состоит из
кусков различной величины. Скопление мелких кусков создает более
высокое сопротивление- прохождению газа, чем скопление крупных. «Для
равномерного распределения в объеме печи поступающего воздуха сопро-
тивление шихты должно быть одинаковым. Для этого необходимо по
возможности равномерно распределять куски различного размера по сече-
нию печи. Необходимо также, чтобы верхний уровень загружаемого мате-
риала был близок к горизонтальному. Загрузочное устройство должно
отвечать этим требованиям. Кроме того, оно предохраняет рабочие помеще-
ния от проникновения в них печного газа, содержащего вредный моноксид
углерода, во время загрузки шихты.

Устройство, показанное на рис. 17, в достаточной степени удовлетво-
ряет этим требованиям. Шихта из вагонеток, поступивших в отделение
известковых печей по воздушно-канатной дороге, высыпается в загрузоч-
ную воронку 1, которая снизу прикрывается конусным затвором 2, препят-
ствующим проникновению печного газа в рабочее помещение. Во время
опускания конусного затвора при помощи специального пневматического
устройства шихта из загрузочной воронки подается в промежуточный
бункер 3, который также закрыт снизу конусным затвором — распредели-
тельным конусом 4. Основание этого конуса срезано таким образом, что
линия среза образует спираль (рис. 18). С укороченной стороны распре-
делительного конуса прикреплен изогнутый стальной лист-отбойник 1.

При опускании конуса (также при помощи пневматического механиз-
ма) шихга из промежуточного бункера падает на поверхность конуса.
46
Скатывающиеся по его длинной стороне куски попадают ближе к перифе-
рии печи, а скатывающиеся по укороченной стороне — отбрасываются
отбойником ближе к центру печи. Различная длина образующей конуса
и наличие отбойника позволяют разбрасывать шихту по всему сечению
печи. Чтобы падающая с распределительного конуса шихта шире разбра-
сывалась по сечению печи, поддерживают расстояние между конусом и
уровнем шихты в печи около 1,5—2,5 м. Кроме того, равномерность рас-
пределения шихты по сечению печи обеспечивается автоматическим враще-
нием распределительного конуса на угол 60° при каждом его опускании.

При загрузке шихты, когда промежуточный бункер снизу открыт, в
него попадает газ из печи. Чтобы предотвратить дальнейшее его проникнове-
ние в рабочее помещение при опускании верхнего конуса, газ из промежу-
точного бункера отсасывают специальным вентилятором. Наличие двух
конусных затворов и отсасывание газа надежно предохраняют рабочее
помещение от проникновения печного газа.

Избежать разделения различных по размеру кусков на отдельные фрак-
ции при загрузке в печь известняка и кокса позволяет загрузочное устрой-
Рис. 19. Вращающаяся загрузочная во-
ронка
Рис. 20. Механизм дня выгрузки извести (улита) :<

1 - круговой рельсовый путь, 2 - ролики, 3 - приводная шестерня, 4 - вен-
цовая шестерня , 5 - улита, 6 - колпак, 7 - полый вал, 8 - кожух низа печи,
9 - кольцевой стол, 10 - круговой транспортер, 11 - течка, 12 - лопастный
выгружатель (трефель)
ство с вращающейся воронкой (рис. 19). Вагонетки с шихтой разгружаются
обычно с одной стороны загрузочной воронки. При этом более крупные
куски откатываются дальше от места разгрузки, чем мелкие, т.е. происхо-
дит разделение кусков на разнородные фракции, и, что особенно нежела-
тельно, куски топлива как более мелкие неравномерно распределяются
среди кусков карбонатного сырья. Избежать этого можно, если загружать
шихту в воронку с нескольких сторон. Для этого загрузочная воронка
после опорожнения каждой вагонетки поворачивается на 60° при помощи
механизма.

Для выгрузки извести печь снабжена специальным выгружным устрой-
ством 8 (см. рис. 16). Основное требование к выгружному устройству —
равномерная выгрузка извести по периферии печи, что обеспечивает равно-
мерную работу печи по всему ее сечению.

Основная часть выгружного механизма (рис. 20) — улита 5. Она пред-
ставляет собой винтовую поверхность, образующую конус с вершиной,
обращенной кверху. В плане такая поверхность напоминает раковину
улитки. При медленном вращении этого устройства (0,5—2 об/мин) из-
весть, находящаяся на наклонной винтовой поверхности, скользит по ней
вниз, увлекая за собой лежащие сверху куски. Известь как бы вывинчи-
вается из шахты печи.Это устройство благодаря сходству с раковиной улит-
ки, а также из-за медленного вращения механизма, не заметного на глаз,
называют улитой. Улита лежит На восьми роликах 2, опираясь на них сталь-
ным кольцом, и катится по круговому рельсовому пути 1. Вращается улита
при помощи передачи, состоящей из венцовой шестерни 4, обращенной
зубьями вниз, и приводной шестерни 3, связанной через систему передач
с электромотором. При вращении улиты известь по всей периферии равно-
мерно выгружается на концентрически расположенный неподвижный коль-
цевой стол 9, с которого по мере накопления ссыпается на находящийся
ниже круговой транспортер 10, приводимый в движение самостоятельным
мотором. При вращении транспортера известь сбрасывается с него в течку
11с помощью неподвижного ножа, укрепленного над транспортером у теч-
ки (на рисунке не показан). Затем лопастный выгружатель 12, называемый
трефелем, выгружает известь на ленточный транспортер и далее на коьшо-
вый транспортер, подающий ее в бункера хранения.

Трефель, или секторный питатель, служит не только для выгрузки
извести, но и для герметизации низа печи. По оси улиты расположен полый
вал 7, предохраняемый сверху от попадания в него извести колпаком 6.
По этому валу под колпак подается воздух, необходимый для горения
топлива. Кроме того, воздух поступает по периферии улиты навстречу выг-
ружаемой горячей извести. Для подачи воздуха служит специальный вен-
тилятор, способный преодолеть сопротивление шихты, составляющее в
зависимости от условий работы и высоты слоя загруженной шихты 1,9-
4,93 кПа (220—370 мм вод. ст.). Наличие внизу давления нагнетаемого
воздуха заставляет герметизировать весь выгружной механизм, для чего
низ печи закрыт стальным кожухом 8.

На известковых печах содовых заводов за рубежом применяются вал-
ковые выгружатели извести (рис. 21). При использовании валкового выг-
ружателя круглое сечение шахты печи в зоне охлаждения сужается и пос-
49
Рис- 21. Валковый выгружа-
тель извести:

1 — электродвигатель, 2 -
зубчатые валки, 3 — балка-
рассекатель

Рис. 22. Промыватель газа из-
вестковых печей:

1 — трубопровод, 2 - решет-
ки, 3 - штуцер, 4 - распре-
делительный колокол, 5 - га-
зоход, 6 — брызгалки

тепенно переходит в квадратное по размерам выгружателя. Валковый
выгружатель состоит из двадцати зубчатых валков 2, вращающихся попар-
но один навстречу другому, что способствует разрушению попадающих
на выгружатель ’’козлов”. В печах с улитой зто приходится выполнять
вручную.

50
Для установки подшипников валков в нижней части шахты печи рас-
положена балка (рассекатель) 3, разделяющая выходное квадратное сече-
ние шахты на два прямоугольных отверстия, в которых установлены по
две секции валков. Каждая секция валков обслуживается отдельным
электродвигателем 1 с приводным устройством. В валковом выгружателе
предусмотрена возможность регулирования частоты вращения двигателей
каждой секции раздельно, что позволяет регулировать интенсивность
выгрузки извести на разных участках сечения печи и тем самым поддер-
живать горизонтальность зоны обжига. Под валками расположен прием-
ный бункер извести, в который также Подается воздух, необходимый для
горения топлива в печи. Воздух проходит из бункера в печь между валками
по всему сечению печи, что способствует более равномерному распределе-
нию воздуха в шахте, чем при периферийной его подаче в случае примене-
ния улиты. Валковый выгружатель надежен в работе, прост в обслуживании
и ремонте и весит примерно в 4 раза меньше улиты.

Газ из печи отсасывается вверху шахты в общий коллектор 6
(см. рис. 16), проходящий вдоль всех печей, и идет на охлаждение и очист-
ку от пыли. Каждая печь имеет выхлопной газоход в атмосферу (на рисун-
ке он не показан), через который отводится избыток газа, а также газ,
отсасываемый из загрузочного бункера (см. рис. 19). Трефель 12
(см. рис. 20) представляет собой горизонтально расположенный цилиндр
с двумя патрубками — для поступления и вывода извести. С торцов ци-
линдр закрыт крышками. Через крышки проходит вал, к которому прик-
реплена крестовина с полками. На периферии к полкам прикреплены уп-
лотнители — пластины, изогнутые по форме цилиндра корпуса и плотно к
нему прилегающие. При давлении воздуха в кожухе известковой печи до
2450 Па (250 мм вод. ст.) трефель хорошо герметизирует печь. При более
высоком давлении в печи устанавливают последовательно два выгружателя.

Промыватель газа известковых печей служит для охлаждения газа и
очистки его от грубой пыли и представляет собой аппарат скрубберного
типа, имеющий внутри хордовую насадку, состоящую из деревянных
решеток 2 (рис. 22). Решетки сделаны из планок толщиной 12,5 мм. Насад-
ка орошается сверху водой. Чтобы вода не скатывалась в одну сторону
вдоль планок при неизбежном нарушении строго горизонтального распо-
ложения решеток, каждая планка снизу имеет вырезанные зубцы. Попадая
на зубец, вода не может идти вдоль планки и скатывается на расположен-
ную ниже планку. Этим достигается равномерное орошение насадки даже
при перекосах отдельных решеток.

Вода распределяется по поперечному сечению промывателя при по-
мощи 12 брызгалок 6, установленных в верхней части аппарата. Газ посту-
пает снизу по газоходу 5 под распределительный колокол 4 и движется
противотоком к орошающей воде. Орошающая вода растворяет неболь-
шое количество диоксида углерода. Концентрация СО2 в газе падает после
промывки на 0,3—0,5 об. %. В промывателе конденсируются также пары
воды, унесенные газ.ом из печи.

Газ отводится из промывателя через штуцер 3, а промывные воды —
по трубопроводу 1. Перед промывателем содержание пыли в печном газе
достигает 1 г/м3. После промывателя содержание пыли снижается до
51
0,25 г/м3. Кроме известковой и угольной пыли в печном газе содержатся
сконденсировавшиеся после охлаждения газа смолистые вещества из лету-
чих компонентов топлива и часто — хлориды щелочных металлов, кото-
рые не улавливаются при обычной промывке газа водой, так как находят-
ся в дисперсном состоянии. Охлажденный примерно до 30° С газ поступает
в электрофильтр для тонкой очистки от пыли.

Электрофильтр известковых печей представляет собой цилиндрическую
камеру 2 (рис. 23) диаметром 5 м с коническими днищем и крышкой. В
камере 2 в трубных решетках 1 размещены осадительные электроды 5,
выполненные в виде труб диаметром 256/260 мм. По центру каждой трубы
при помощи специальных рам 4 натянуты коронирующие электроды 6 —
медные, нихромовые или титановые из проволоки диаметром 1,8 мм.
Запыленный газ поступает в электрофильтр через штуцер 8, проходит
внутри трубок и, очищенный, выводится через штуцер в верхней части
аппарата (на рис. 23 он не показан).

Коронирующие электроды подключены к отрицательному полюсу
источника постоянного электрического тока высокого напряжения
(50000—80000 В), вследствие чего вокруг него образуется электрическое
поле, в котором происходит ионизация проходящего внутри трубы запы-
ленного газа, т.е. расщепление молекул газа на отрицательно и положитель-
но заряженные ионы. Трубы, являющиеся положительными электродами,
заземлены. Поэтому имеющие отрицательный заряд ионы, отталкиваясь от
одноименно заряженного коронирующего .электрода, двигаются к поло-
жительно заряженным стенкам заземленных труб. По пути своего движения
они сообщают находящимся в газе частицам пыли отрицательный заряд.
В результате пылинки также начинают двигаться к стенкам труб и оседать
на них, отдавая свой заряд.

Осадительные электроды в процессе работы электрофильтра загряз-
няются осевшей пылью, их периодически очищают путем встряхивания
специальным приспособлением и каждые 2 ч промывают водой. На время
чистки электрофильтра электрический ток отключают и закрывают заслон-
ку на выходе газа. Выключать ток необходимо, так как он имеет очень
высокое напряжение. При заводе есть специальная подстанция для выпрям-
ления переменного тока и повышения его напряжения до указанных выше
пределов.♦Работу электрофильтра контролируют по показаниям вольт-
метров и амперметров на линиях низкого и высокого напряжений. Если
при нормальных напряжениях наблюдается падение силы тока на линии
высокого напряжения, это указывает на необходимость промывки электро-
фильтра.

Внутренняя поверхность корпуса электрофильтра для предупрежде-
ния коррозии покрыта специальным лаком или перхлорвиниловой смолой.
При помощи электрофильтра газ очищают от содержащейся в нем пыли
(~ 10 мг/м3). Для очистки газа от пыли весьма эффективны пенные про-
мыватели (рис. 24). Корпус 4 промывателя — прямоугольного сечения. В
промывателе имеются две пенные тарелки 1 и 5, на которые через штуцер 7
подается промывная вода. Газ входит через штуцер 6 и проходит через
отверстия в тарелках снизу вверх со скоростью 11—16 м/с, образуя на
тарелках пенный слой высотой до 100 мм. Охлажденный и освобожденный
52
Рис 23. Электрофильтр:
1 — трубная решетка, 2 —
камера (корпус), 3 -
устройство для подачи
промывной воды, 4 —
рама для подвески ко-
режирующих электро-
дов, 5 — осадительные
электроды, 6 — корони-
рующие электроды, 7 -
решетка, 8 - штуцер для
ввода газа
2

J

2

Рис 24. Пенный промы-
ватель газа известко-
вых печей:

1, 5 — пенные тарелки,

2, б, 7, 8 - штуцеры,
3 — отбойник, 4 — кор-
пус

от грубой пыли газ уходит из промывателя через штуцер 2. Отбойник 3
служит для улавливания уносимых брызг воды. Вода с пенных тарелок
уходит через штуцер 8, Допустимая нагрузка пенных промывателей по
жидкости — от 15 до 23 м3/(м2.ч) при отношении объема жидкости к
объему промываемого газа 0,001—0,002.

§ 12.	Сушка, пуск и остановка известково-обжигательной печи

Долговечность работы футеровки известковой печи зависит не только
от соблюдения норм технологического режима, но и от порядка введения
печи в эксплуатацию после ремонта. Перед пуском печи футеровка должна
быть тщательно просушена. Сушка длится 10—15 сут. при постепенном
повышении температуры от нормальной до 500°С. Для этого на улите,
засыпанной известью, разводят костер. После сушки печь охлаждают и
появившиеся на футеровке трещины заделывают огнеупорной замазкой.
После этого приступают к розжигу печи.

На дрова и кокс, загруженные на подушку извести, кладут шихту,
обогащенную топливом (50% топлива), и дрова поджигают. Вначале печь
работает на естественной тяге, затем постепенно в нее подают дутье, доводя
его до нормального, и включают улиту. Выключение улиты для регулирова-
ния выгрузки запрещено во избежание поломки приводного механизма.
При остановке печи она отключается от газового коллектора и соединяется
с атмосферой. Затем загрузку печи прекращают и замедляют отбор извести
для предохранения улиты от высокой температуры. Температура отходя-
щих газов не должна превышать 300° С. При повышении температуры в
печь может быть загружено некоторое количество карбонатного сырья
без топлива.
§ 13.	Технологический режим работы отделения известковых печей

Для получения извести хорошего качества и газа с высокой концентра-
цией СО2 при максимальной производительности известковой печи и дли-
тельной ее работе без ремонта необходимо придерживаться норм технологи-
ческого режима. Эти нормы зависят от условий работы известковых пе-
чей — от качества карбонатного сырья и топлива, конструкции и размеров
печи. Поэтому для каждого завода и даже для каждой печи нормы могут
быть различными. Ниже приведены примерные показатели работы отделе-
ния известковых печей, работающих на меле и коксе.

Исходные продукты	Содержание, мае. %

Мел
СаСО3 (в пересчете на сухое вещество)	.	не менее 96

Влага.............................. не	более	14

SiO2 и нерастворимые в	НС1 примеси.	.	.	не более 2

MgCO3.............................. не	более	1,5

R2 О3.............................. не	более	0,5

Размер кусков, загружаемых в печь, мм.	40-120

Топливо	(кокс)

Зольность.......................... не	более	12

Влага.............................. не	более	5

Летучие............................ не	более	1,5

Сера............................... не	более	0,5

Размер кусков, загружаемых в печь, мм.	40-80

Известковая печь
Температура в кожухе печи, °C..... 50-70

Давление газа, кПа (мм вод. ст.):
на выходе из печи.................. 0,02-0,1	(2—10)

в кожухе печи.................. 2,67—4,67	(200-350)

Печной газ
Температура на выходе из печи, °C .... 100-150
Состав газа, об. %:
СО2............................... 32-35

О2............................. 0,5-1,5

СО............................. 0,5-2,5

Содержание пыли, г/м3............. не более 2,5

При обжиге известняка, содержащего обычно не более 0,5% влаги, сос-
тав печного газа заметно изменяется (об. %)•

СО2............................... 39-40

О2................................ 0,5-1,5

СО................................ 0,5—2,0
Газ после электрофильтра

Температура, °C:
на входе....................... 30-35

на выходе..................... 20-25

Остаточное давление кПа (ммрт.ст.)
(вакуум создается компрессорами) 9,33—13,3(70—100)

Содержание СО2, об. % ........... 31—33

Содержание пыли, мг/м3........... не более	10

Известь

Содержание, мае. %:
СаО свобода...................... не менее 80

СаСО3......................... не более 8

Механическая прочность при раздавлива-
нии, кПа (кгс/см2)................... 2940(30)

Степень разложения СаСО3, %...... 91-95

Как отмечалось ранее, концентрация СО2 в газе известковых печей
зависит в основном от удельного расхода топлива, или, что то же, от удель-
ных затрат тепла. В табл. 3 приведены примерные затраты тепла, отнесен-
ные к различным расходным статьям (%).

Таблица 3

Статьи расхода	Шихта		
	известняк  и кокс	мел н кокс	мел и антра- цит
На разложение СаСО3	74,0	62,0	57,5
На испарение влаги	6,5	15,0	14,0
С отходящими газами	7,0	9,0	8,5
С выгружаемой известью	3,5	2,0	1,5
Потери из-за неполноты сгорания	3,5	2,5	3,0
Механические потери	4,0	4,0	3,5
Потери в окружающую среду	3,0	3,0	3,0
Потери от сгорания летучих веществ топлива	2,5	2,5	9,0

Как видно из табл. 3, полезный расход тепла на разложение СаСО3,
или КПД печи, зависит от рода и качества карбонатного сырья и топлива.
В меле отрицательным показателем качества является влага, а в антра-
ците — более высокое содержание летучих примесей.

Соответственно величинам КПД удельный расход топлива наибольший
при обжиге мела с использованием антрацита в качестве топлива и наимень-
ший — при использовании известняка на коксе. Содержание же СО2 в
печном газе, наоборот, наибольшее в последнем случае. Нормы технологи-
ческого режима предусматривают содержание СО2 в газе 32—35 об. % при
обжиге мела и 39-40 об. % при обжиге известняка. При работе на хорошем
56
известняке и коксе в высоких печах, где потери тепла с отходящим газом
и известью малы, можно получить газ с концентрацией СО2 до 43 об. %.

Повышение содержания СО в печном газе, сопровождающееся часто
повышением концентрации О2, возможно при избытке топлива в шихте
или задержке выгрузки извести. Это приведет к увеличению потерь тепла
из-за неполноты сгорания топлива.

От персонала, обслуживающего печи, не зависят потери тепла в окру-
жающую среду из-за теплоизлучения, от несгорания летучих примесей
топлива, затраты на испарение влаги.-Эти потери зависят от конструкции
печи и качества поступающих сырья и топлива. Как видно из табл. 3, влага
мела может значительно снизить КПД печи на 15%, а летучие вещества ант-
рацита — на 9%.

Величина потерь тепла с уходящими продуктами обжига — газом и
известно, а также от химической и механической неполноты сгорания
топлива в значительной мере зависит от соблюдения норм технологического
режима. В частности, нормы предусматривают температуру отходящих
газов 100-150°С и в кожухе печи 50—70°С в зависимости от размеров
печи и качества сырья (чем выше печь, тем ниже указанные температуры
при прочих равных условиях).

По температуре в кожухе печи судят о температуре выгружаемой из-
вести, так как непосредственный замер температуры кусков извести зат-
руднителен. Температура газа и извести для печи данного размера, рабо-
тающей на данном топливе, определяется кроме указанных причин распо-
ложением зоны обжша по высоте печи. Выходящие из зоны обжига III
(рис. 25) газы с температурой 900—1000° С при дальнейшем движении в
зоне подогрева И отдают свое тепло поступившей в печь шихте. Если зона
обжига по какой-либо причине переместится кверху, температура уходя-
щего газа повысится. При понижении зоны обжига температура выгружае-
мой извести должна повыситься, так как в этом случае уменьшается зона
охлаждения извести IV поступающим воздухом.

Чтобы избежать перемещения зоны обжига, необходимо тщательно
следить за равномерностью и непрерывностью отбора извести из печи,
а также за равномерностью загрузки шихты в печь. Воздух также должен
подаваться* равномерно и непрерывно, соответственно интенсивности
работы печи и количеству загружаемого топлива. Если зона обжига пере-
местилась кверху, то для снижения ее необходимо усилить отбор извести
и соответственно загрузку шихты или уменьшить количество подаваемого
воздуха. Поднять зону обжига труднее: приходится усиливать дутье, что
снижает концентрацию СО2 в отходящем газе, или уменьшать количество
отбираемой извести, что снижает производительность печи.

Температура отходящего газа может подняться также из-за чрезмер-
ного опускания уровня шихты в печи, что уменьшает зону подогрева.
Поэтому уровень шихты в печи замеряют и поддерживают путем регули-
рования загрузки сырья в печь. Температура верха печи поднимается из-за
повышения расхода топлива сверх нормы. Правильное соотношение топ-
лива и карбонатного сырья имеет большое значение. При избытке топлива
повышается температура не только наверху печи, но и в зоне обжига, что
вызывает образование перекала, ’’козлов” и повреждение футеровки.
Если топлива не хватает, известь может содержать много недопала. 57
Температура, °C

Рис. 25. Схема располо-
жения зон в известко-
во-обжигательной печи:
а — зоны печи I — под-
сушки мела и топлива,
II - подогрева мела и
топлива, III - обжига
мела, IV - охлаждения
извести; б: - 1 - кон-
центрация СО, 2 - кон-
центрация кислорода,
J - концентрация СО,
в результате горения
топлива, 4 — концент-
рация СО, в результате
горения топлива и раз-
ложения мела, 5 - тем-
пература газа, б — тем-
пература поверхности
кусков мела и извести

При учете потерь тепла с уходящими газами и известью надо иметь в
виду, что количество отходящих газов по массе больше, чем соответствую-
щее количество извести. Поэтому для снижения расхода топлива благо-
приятнее повышенная температура извести, чем газа. Из этих соображений
зону обжига следует держать по возможности ниже, насколько позволяет
регламентированный максимум температуры в кожухе печи.

Иногда одновременно повышается температура как извести, так и газа,
что указывает на растянутость зоны обжига, когда сокращаются зона подо-
грева и зона охлаждения обжигаемого материала. Это явление наблюдается,
когда гранулометрический состав топлива весьма неоднороден и размеры
кусков не соответствуют регламентированным пределам. Мелкие куски
топлива быстрее нагреваются до температуры воспламенения и раньше
начинают гореть, крупные куски позже загораются и дольше горят, поэтому
и растягивается зона обжига. Наличие мелочи в карбонатном сырье также
может служить причиной растягивания зоны обжига. Чем больше разли-
чаются по размерам куски загружаемого карбонатного сырья, тем труднее
их распределить по сечению печи. В местах скопления мелочи сопротивление
прохождению газа больше, поэтому воздух стремится пройти через зоны
печи, занятые крупными кусками. Зона горения в этом месте за счет избы-
58
точного кислорода воздуха поднимается. В местах скопления мелочи из-за
недостатка воздуха горение топлива замедляется, и зона горения за счет
несгоревшего топлива переместится ниже. В результате зона обжига рас-
тянется и потери тепла возрастут как с газом, так и с известью. Возрастет
расход топлива, а следовательно, понизится концентрация СО2 в печном
газе. Это явление может возникнуть также при неисправности загрузочного
устройства, в результате чего шихта неравномерно распределяется по
сечению печи.

Большая разница в размере кусков шихты, наличие мелочи особенно
вредно сказываются на равномерности распределения газа в зоне подогрева
карбонатного сырья и топлива. В этой зоне снизу поднимается горячий газ.
Проходя по пути наименьшего сопротивления, горячий газ нагревает этот
путь. Подобно вытяжной трубе, в которой тяга возрастает с повышением
в ней температуры, через более прогретый путь в шихте начнет проходить
все большее количество газа, т.е. возрастет неравномерность распределения
газа, и нормальный теплообмен в зоне подогрева нарушится.

Для обеспечения достаточно равномерного сопротивления по сечению
печи нормы технологического режима предусматривают разницу в разме-
рах кусков карбонатного сырья 40—120 мм. Чем однороднее шихта по
гранулометрическому составу, тем лучше. Однако при уменьшении раз-
ницы в размерах кусков возрастает количество отбросной мелочи, полу-
чаемой при дроблении и сортировке мела или известняка, что нежелательно.
Размер кусков карбонатного сырья зависит от плотности и твердости мате-
риала. При дроблении мела отходов получается больше. Известняк как
более плотный и твердый можно загружать в известковую печь более мел-
ким, чем мел.

Аналогичные требования предъявляются к топливу. Нормами пре-
дусмотрена разница в размере кусков топлива в пределах 40—80 мм.

Растянутая зона обжига в работе известковой печи может наблюдаться
также при образовании ’’козлов”. Как уже говорилось, образованию ”коз-
дов” способствуют высокая температура в зоне обжига и наличие приме-
сей, поступающих с карбонатным сырьем и золой топлива. Расплавленные
силикаты и ферриты, выходя из зоны обжига, застывают, в результате чего
отдельные куски извести цементируются друг с другом, образуя сплошные
большие глыбы. Куски извести, прилегающие к стенке печи, приплавляясь
к ней и друг к другу, образуют иногда большие Наросты на внутренней
поверхности печи. Образованию ’’козлов” способствуют кратковременные
перебои в выгрузке извести из печи, работа рывками.

Равномерность и непрерывность отбора извести из шахты печи — необ-
ходимое условие ее нормальной работы. Подобно тому как неправильный
гранулометрический состав шихты вызывает неравномерное распределение
воздуха по сеченищ печи и вместе с тем неравномерное сжигание топлива
и растянутость зоны обжига, Так и ’’козлы” в печи вызывают те же явления,
но только в большей степени.

’’Козлы”, двигающиеся вместе с шихтой, разбивают ломами при
выходе с улиты. Удаление ’’козлов”, приставших к стенке шихты, — задача
более трудная. Применяемые в этом случае повышенный отбор извести,
регулирование режима печи и состава шихты часто не дают положительных
результатов, и печь приходится останавливать на ремонт.	59
Указанные выше причины неравномерного распределения воздуха по
сечению печи и топлива среди карбонатного сырья, что приводит к непол-
ному сгоранию топлива, служат также причиной появления в печном газе
продукта неполного сгорания — моноксида углерода СО — и в то же время
избыточного кислорода. Нормами технологического режима предусмот-
рено содержание моноксида углерода в печном газе при работе на меле
1—3 об. % и кислорода 0,5—1,5 об. %, а при работе на известняке — монок-
сида углерода 1—2 об. % и кислорода 0,5—1,5 об. %.

Присутствие кислорода в газе объясняется не только неполнотой сгора-
ния топлива, но и необходимостью подачи некоторого избытка кислорода
сверх теоретически необходимого. Однако этот избыток, как уже говори-
лось, должен быть минимальным (не более 5%) во избежание чрезмерного
разбавления печного газа. При таком количестве избыточный
кислород в печном газе при полном сгорании топлива должен сос-
тавить 0,8 об. %. Следовательно, норма кислорода до 1,5 об. % предус-
матривает некоторую потерю кислорода из-за неполноты горения топлива.
Потеря тепла по этой причине составляет 2,5—3,5% общих затрат тепла
(см. с. 56). Чтобы свести потери тепла к минимуму и в то же время не раз-
бавить чрезмерно печной газ избыточным воздухом, необходимо тщательно
следить за подачей воздуха в печь в соответствии с количеством и качест-
вом загружаемого топлива, принимая во внимание содержание кислоро-
да и моноксида углерода в выходящем газе и температуры верх^и низа
печи.

Кроме потерь из-за неполноты сгорания тепло в известковых печах
теряется в результате механических потерь топлива, т.е. несгоревшего
топлива, выгружаемого из печи вместе с известью. Эти потери, как пока-
зано на с. 16, составляют примерно 4%. Причина их — большая неравномер-
ность величины кусков топлива. Крупные куски не успевают догореть, а
мелочь, проваливаясь в промежутки между крупными кусками извести,
слишком быстро проходит зону обжига и также не успевает сгореть. Кроме
того, как было отмечено, скопление мелочи препятствует прохождению
воздуха, а следовательно, и кислорода, необходимого для горения. Не-
сгоревшее топливо ухудшает качество извести. Для борьбы с этим явле-
нием необходимо проверять размеры кусков топлива и не допускать
большого количества мелочи в шихте, а также избегать чрезмерной нагруз-
ки печи.

Печной газ отсасывается компрессорами отделения карбонизации.
Следовательно, компрессоры на линии печного газа создают вакуум. Воз-
дух вдувается в печь вентилятором, создающим в печи давление. Необхо-
димо следить, чтобы переход от давления к вакууму был после выхода
газа из печи. Для предупреждения подсоса воздуха через неплотности
загрузочного механизма нельзя допускать вакуума на выходе газа из печи.
Нормы технологического режима требуют, чтобы на выходе из печи давле-
ние газа было 19,6—98 Па (2—10 мм вод. ст.). При более высоком давле-
нии газ, содержащий вредный моноксид углерода, может проникнуть в
рабочие помещения. Нормами предусмотрено также давление внизу в
кожухе печи, или, как говорят, давление дутья. Оно может колебаться в
широких пределах - от 1,98 до 3,43 кПа (200-350 мм вод. i в зависи-
60
мости от интенсивности работы печи, гранулометрического состава карбо-
натного сырья и топлива и от высоты загруженной в печь шихты.

Для нормальной работы содового завода качество извести играет не
менее важную роль, чем качество газа. Нормы технологического режима
предусматривают содержание свободной активной СаО в извести не менее
80 мае. % при обжиге мела и 75 мае. % при обжиге известняка, что связано
со степенью разложения карбонатного сырья. Качество извести зависит
прежде всего от качества карбонатного сырья. Наличие примесей способ-
ствует образованию неактивной СаО, мелочь в шихте ведет к образованию
перекала, большая неоднородность в размерах кусков служит причиной
образования перекала и недопала. Большое значение имеет правильная
дозировка топлива. Расход условного топлива 29 330 кДж/кг (7000 ккал/кг)
на 1 т стандартной (содержащей 85 мае. % СаО) извести составляет 125—
160 кг. Проверка и корректировка дозировки топлива требуют от обслу-
живающего персонала непрерывного внимания.

Расход карбонатного сырья на 1 т стандартной извести составляет
1600—1750 кг при степени разложения СаСО3 до СаО, равной 91—95 мае. %.
Добиваться более высокой степени разложения не рекомендуется, так
как это связано с необходимостью повышения расхода топлива и вре-
мени обжига, т.е. уменьшения производительности печи. Чрезмерно
снижать степень обжига нельзя, так как при этом ухудшается качество
извести. Поэтому нормы технологического режима предусматривают
необходимое содержание СаО (активной) в извести и степень разложения
СаСО3.

Съем стандартной извести с 1 м2 сечения печи колеблется от 7 до 13 т
в сутки и зависит от качества сырья, конструкции и размеров печи, интен-
сивности обжига и соблюдения норм технологического режима.

Для своевременного устранения причин, ведущих к нарушению норм
технологического режима, и поддержания требуемого качества извести и
печного газа проводят текущий контроль производства. Ниже приведены
примерные показатели контроля при обжиге мела.

Мел

Топливо
(кокс)
Известковые
печи

Печной газ

Влажность

Содержание (в пересчете
на сухое вещество):

СаСО,

SiO, + нерастворимые в

НС1 примеси

MgCO,

R2°3

Влажность

Зольность

Уровень шихты
Температура в кожухе
Давление в кожухе
Давление вверху печей
Температура газа

Не более 14 мае. %

Не менее 96 мае. %

Не более 2 мае. %

Не более 1,5 мае. %

Не более 0,5 мае. %

Не более 5 мае. %

Не более 13 мае. %

2,4-3,7 м

Не выше 70° С

1,98-3,43 кПа (200-350 мм вод. ст.)
0,0196-0,0981 кПа (2-10 мм вод. ст.)
Не выше 150° С
Содержание СО,
О.

СО

Газ после	Температура на входе

электрофильтра Вакуум

Температура на выходе
Содержание СО,
Пылесодержание

32-35 об. %

0,5-1,5 об. %

1,3-3,0 об. % (ПДК-0,024 об.%)

30-35° С

9,33-13,3 кПа(70-100мм it. ст.)

20-25° С

32-34 об. %

Не более 10 мг/м3

§ 14. Принципиальные основы автоматического регулирования
работы известковых печей

Предполагаемая схема автоматизации известково-обжигательных печей
предусматривает стабильную нагрузку печей с учетом потребности в извес-
ти и поддержание оптимальных параметров процесса. Расход воздуха в
печи поддерживается на заданном уровне регулятором расхода. Карбонат-
ное сырье в вагонетках и добавляемое к нему топливо взвешивают на
автоматических весах. Загрузку печи автоматически регулируют по высоте
уровня шихты в печи. Для измерения уровня применяют ультразвуковые
уровнемеры или специальные автоматические устройства с шупом. Если
уровень шихты ниже нормы, регулятор, связанный с измерителем уровня,
включает опрокидыватель вагонеток, которые разгружаются в печь до тех
пор, пока уровень шихты в печи не достигнет заданного.

Схемой предусмотрено автоматическое регулирование отбора извести
из печи. Параметром, по которому регулируют отбор извести, может слу-
жить температура газа в верхней или нижней ее части, однако на практике
используется лишь температура в нижней части печи. Это объясняется тем,
что температура газов в верхней части печи подвержена резким колебаниям
в результате загрузки шихты отдельными порциями.

Сущность регулирования отбора извести сводится к следующему.
Если, например, интенсивность отбора извести превышает норму, то зона
обжига смещается вниз и температура в нижней части печи повышается.
Изменение температуры воспринимает регулятор, который уменьшает
число оборотов улиты, а следовательно, интенсивность отбора до тех пор,
пока зона обжига не повысится и температура низа печи не придет в норму.

Автоматически регулируется также давление газа в верхней части
печи. В содовом производстве количество получаемого при обжиге-карбо-
натного сырья — диоксида углерода превышает потребность в нем основ-
ного производства. Поэтому давление регулируется путем выброса части
газа в атмосферу, для чего на выбросных трубах печей установлены дрос-
сельные заслонки, степень открытия которых изменяется регуляторами
давления.

Таким образом, схемой автоматизации предусмотрено автоматическое
регулирование расхода сырья и топлива, положения уровня шихты в печи,
зоны обжига (по температуре низа печи путем изменения числа оборотов
улиты) и давления газов в верхней части печи.
§15. Охрана труда и техника безопасности
в отделении известковых печей

Неблагоприятные условия труда могут возникнуть в результате по-
вышенного содержания диоксида и моноксида углерода в рабочем помеще-
нии, большой запыленности воздуха известью и его высокой температуры.
Известь разъедает кожу и вредно действует на слизистые оболочки глаз и
носа. Моноксид углерода вызывает очень сильное отравление. Предельно
допустимая концентрация моноксида углерода в воздухе составляет всего
лишь 0,03 мг/л. Рабочие низа печей, где возможно соприкосновение с извест-
ковой пылью, должны быть обеспечены спецодеждой. Рабочие, находящиеся
на участках, где возможно присутствие моноксида углерода в воздухе,
должны иметь противогазы марки СО (коробка белого цвета). На рабочих
площадках верха и низа печей нужно систематически отбирать пробы воз-
духа для анализа на содержание в нем моноксида углерода.

Для уменьшения пылеобразования при выгрузке извести выгружные
устройства должны быть герметичными и иметь вытяжную вентиляцию.
На выгрузке извести следует работать в респираторе. Во избежание отравле-
ния обслуживающего персонала моноксидом и диоксидом углерода загру-
зочная площадка верха печей должна быть открытой. Загрузочные устрой-
ства следует ограждать перилами и оборудовать двойным затвором и тру-
бой для отсоса газов за пределы помещения.

При уменьшении или полном прекращении отбора газа из печей он
должен быть отведен в атмосферу. Осматривать внутреннюю часть печи
разрешается лишь после выгрузки всей извести и охлаждения печи до
температуры не выше 30° С.

Люки для чистки коллектора газов известковых печей от пыли должны
быть расположены так, чтобы коллектор можно было чистить снаружи
гребками. Для проведения каких-либо работ внутри коллектора требуется
письменнре распоряжение администрации цеха. До начала работ коллектор
Продувают воздухом. Работающие внутри коллектора или внутри закрытых
ёмкостей и глубоких ям должны иметь шланговые (изолирующие) про-
тивогазы. При ремонте печь изолируют от газового коллектора газонепро-
ницаемой заглушкой.

’’Козлы”, приставшие к внутренней стенке печи, удаляют механическим
дроблением их сверху. Ремонт улиты разрешается производить лишь после
осмотра футеровки и удаления подлежащих замене кирпичей. Осмотр
футеровки начинают сверху, чтобы предупредить травмы при случайном
выпадении кирпичей из неисправной футеровки.

При остановке электрофильтров на ремонт их тщательно продувают
воздухом и промывают, все операции по пуску, остановке и обслужива-
нию электрофильтра выполняют в соответствии с имеющейся инструкцией.
Ремонт электрофильтров проводится под наблюдением лица, ответствен-
ного за их эксплуатацию. Работы разрешается производить только на ли-
ниях, отключенных от напряжения, при хорошем заземлении отключенного
участка. Замену или ремонт электродов проводят в изолирующих противо-
газах. В помещении подстанции должны быть сухие огнетушители и ящики
с песком. Каждый работающий на подстанции должен иметь противогаз,
63
резиновые боты и перчатки, защитные очки и клещи для вставки предо-
хранителей.

При ремонтных работах разрешается пользоваться переносными
электролампами напряжением не выше 24 В.

Контрольные вопросы

1. От чего зависит концентрация СО, в печном газе? 2. От чего зависит коэф-
фициент полезного теплоиспользования в известковой печи? 3. Каковы источники
потерь тепла в известковой печи? 4, Какие причины вызывают повышение темпера-
туры извести? 5. Каковы причины образования неактивной извести и меры предупре-
ждения ее образования? 6. Какие причины вызывают образование моноксвда углерода
в печи? Меры борьбы с его образованием. 7. Какие меры следует принимать для
снижения температуры отходящих газов? 8 Какие причины вызывают перемещение
зоны обжига по высоте печи и образование растянутой зоны обжига? 9. Почему увели-
чение расхода воздуха при неизменном количестве топлива вызывает понижение
температуры в зоне обжига? 10. Почему образование ’’козлов” нарушает нормальную
работу печи? В чем выражается это нарушение? 11. Почему перекал образуется в
основном среди мелких кусков карбонатного сырья? 12. Какие причины влияют на
температуру зоны обжига? 13. Какие примеси в карбонатном сырье наиболее вредны
и почему? 14. Почему степень обжига карбонатного сырья не стремятся повысить
до 100%? 15. Какие меры надо принимать для борьбы с образованием "козлов”?
16. Каковы меры борьбы с химической и механической неполнотой сгорания топлива?
17. Почему нужно охлаждать и очищать от пыли газ после известковых печей? 18. Как
устроен электрофильтр? Принцип его работы. 19. Сколько требуется условного топ-
лива для разложения 100 кг СаСО3, если коэффициент полезного теплоиспользования
65%? 20. Сколько требуется воздуха (в кг) для полного сжигания 1 кг углерода, если
избыток воздуха сверх теоретически необходимого составляет 10%, и сколько потре-
буется воздуха при том же его избытке, если 5% углерода сгорят до моноксида угле-
рода? 21. Сколько процентов СаО будет содержаться в извести, если в известняке
содержалось 95% СаСО3, 1% влаги и 4% прочих ие изменяющихся при обжиге приме-
сей при степени разложения 100 и 95%?
ГЛАВА 5. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ИЗВЕСТКОВОГО МОЛОКА

§ 16.	Физико-химические основы процесса гашения СаО водой

Известковое молоко, необходимое в содовом производстве для регене-
рации аммиака из хлорида аммония по реакции

2NH4Cl(p.) + Са(ОН)2(р.) - СаС12(р.) + 2NH3(p.) + 2Н2О(ж.) +

+ 12,9 кДж (+ 3,1 ккал)	(19)

получают гашением извести избытком воды:

СаО(тв.) + Н20(ж.) =:* Са(ОН)2 (тв.) + 65,5 кДж (+ 15,63 ккал) (20)

Са(ОН)2 (тв.) - Са(ОН)2 (р.) + 11,2 кДж (+ 2,7 ккал)	(21)

В воде Са(ОН) 2 растворяется плохо, причем с повышением температу-
ры растворимость уменьшается. При 0°С растворяется 0,185 г на 100 г
Н2О, а при 100°С всего лишь 0,077 г. Поэтому для разложения хлорида
аммония применяют не гомогенный раствор, а суспензию Са(ОН) 2 в воде,
называемую известковым молоком.

Концентрация взвешенного в воде гидроксида кальция в известковом
молоке должна быть по возможности высокой, так как чем меньше воды
поступит с известковым молоком в отделение дистилляции, где регенери-
руется аммиак, тем меньше тепла (пара) будет израсходовано на нагрева-
ние этой воды в процессе регенерации. Максимально возможная концентра-
ция известкового молока ограничивается его вязкосюю: слишком вязкую
суспензию трудно транспортировать, очищать от примесей и дозировать.
Вязкость суспензии зависит не только от концентрации взвешенного
Са(ОН)2, но и от температуры. С повышением температуры вязкость
уменьшается. Поэтому известковое молоко получают при высокой (~95°С)
температуре, которая обеспечивается применением для гашения г<рячей
воды, а также выделением тепла в процессе самой реакции гашения. Значи-
тельная часть тепла теряется в процессе гашения на испарение воды и тепло-
излучение. Поэтому известковое молоко с температурой 90—95° С можно
получить, используя для гашения воду, подогретую до 60—65 ° С.

Приведенная выше реакция разложения хлорида аммония протекает с
растворенным гидроксидом кальция. По мере его расходования из твердой
фазы переходят в раствор новые его количества. Общая скорость процесса
разложения хлорида аммония зависит от скорости растворения Са(ОН)2,
65
которая, в свою очередь, зависит от степени дисперсности твердых частиц
гидроксида кальция в .известковом молоке: чем они мельче, тем быстрее
растворяются.

Степень дисперсности известкового молока зависит от факторов, влия-
ющих на скорость гашения. Чем больше скорость гашения, тем выше сте-
пень дисперсности получаемого известкового молока. Скорость гашения
зависит от температуры обжига карбонатного сырья и от температуры во-
ды, подаваемой на гашение. Повышение, например, температуры воды при
гашении увеличивает не только скорость гашения, но и степень дисперснос-
ти получаемой суспензии. На рис. 26 показана зависимость гашения от тем-
пературы обжига и от начальной температуры, подаваемой на гашение воды.

Рис. 26. Зависимость скорости гашения извес-
ти, полученной при различных температурах
обжига, от начальной температуры воды, ис-
пользуемой для гашения:

1 — при температуре обжига 1050° С; 2 - при
температуре обжига 1250° С

Процент CaSO* В изВести

Если к извести добавить теоретическое количество воды, требуемое
указанной выше реакцией гашения, то получится сухой рассыпчатый по-
рошок, называемый пушонкой. Степень дисперсности такого порошка
меньше, чем твердых частиц известкового молока, получаемого при избыт-
ке воды, так как при большем количестве воды известь гасится быстрее.
Малая степень дисперсности пушонки — одна из причин, препятствующих ее
использованию для разложения хлорида аммония в процессе регенерации
аммиака, хотя по концентрации Са(ОН)2 пушонка имеет несомненные пре-
имущества по сравнению с известковым молоком. Кроме того, пушонку
66
труднее транспортировать и дозировать и она содержит больше примесей.

Для уменьшения нагрузки аппаратов отделения дистилляции и сниже-
ния расхода пара можно вместо известкового молока использовать нега-
шенную известь. Это дает возможность не только уменьшить количество
воды, вводимой в обычных условиях с известковым молоком, но и исполь-
зовать тепло реакции гашения СаО непосредственно раствором, из которого
регенерируется аммиак. Однако содержащиеся в извести примеси, не под-
вергающиеся гашению, крупные куски недопала и перекала препятствуют
прямому использованию негашенной извести. Кроме того, негашенную
известь значительно труднее транспортировать и дозировать, чем известко-
вое молоко. Поэтому на содовых заводах негашенную известь (и пушонку)
непосредственно не используют, хотя это и перспективно. Гашение извести
растворами солей (а не чистой водой), в частности жидкостью, покидающей
дистиллер (дистиллерной жидкостью), уменьшает количество отбросной
жидкости, неодновременно заметно снижает степень дисперсности частиц
Са(ОН)2, что ухудшает дальнейший процесс регенерации аммиака из
NH4cl.

На качество известкового молока заметно влияет качество извести.
Примеси (особенно А12 О3 иСа!8О4) повышают его вязкость и увеличивают
время гашения извести (рис. 27). Большое значение имеет температура,
при которой обжигается карбонатное сырье: чем она выше, тем медленнее
гасится полученная известь и тем менее дисперсным получается известко-
вое молоко (см. рис. 26). При слишком высокой температуре обжига (вы-
ше 1350° С) получается известь, которая практически не гасится водой. Из
примесей, встречающихся в извести, на продолжительность гашения больше
всего влияет сульфат кальция (см. рис. 28).

Высокая степень дисперсности известкового молока имеет значение не
только для скорости разложения хлорида аммония. Высокодиспергирован-
ная суспензия труднее расслаивается, лучше сохраняет свою однородность,
что важно при дозировке, не засоряет трубопроводы и меньше изнашивает
насосы и коммуникации. Примерный состав известкового молока
следующий:

Са(ОН),,н.д................................. 200-250

Mg(OH),,r/n..................................... 1—2

СО’", н.д...................................... 7-14

Са5О„,г/л....................................... 1-3

SiOj + нерастворимые в НС1 примеси, г/л ....	10—20

Р,О3,г/л........................................ 5-8

Относительная плотность........................ 1,26

§ 17.	Технологическая схема получения
известкового молока

Технологическая схема получения известкового молока включает две
основные операции: гашение извести горячей водой и очистку известкового
молока от крупных кусков и мелких зерен недопала, перекала и других
нерастворимых примесёй.
Избесткобое молоко
на дистилляцию
Рис. 28. Технологическая схема приготовления известного
молока:

7 - лотковый питатель, 2 - рабочий бункер, 3 - барабан-гаси-
тель, 4 - конденсатор, 5 - сортировочный барабан для круп-
ного недодала, б - транспортер, 7 - сортировочный барабан
для мелкого недопала, 8 - шнек, 9 - шаровая мельница
мокрого помола, 70 - мешалка неочищенного слабого изве-
сткового молока, 11 - виброгрохот, 12- мешалка очищенно-
го слабого известкового молока, 13 - мешалка отбросного
шлама, 14 - классификатор, 15 - мешалка концентриро-
ванного известкового молока
Движение материальных потоков по отдельным аппаратам показано на
рис. 28. Из рабочего бункера 2 известь подается лотковым питателем 1 во
вращающийся барабан-гаситель 3, куда одновременно прямотоком посту-
пают нагретая вода и промывные воды после промывки отбросных приме-
сей извести (слабое известковое молоко). В гасителе 3 известь гасится и
образуется известковое молоко с примесью различного размера кусков не-
допала, перекала и прочих непогасившихся частиц извести. Известковое
молоко вместе с примесями поступает из гасителя 3 в сортировочный
барабан для крупного недопала 5, представляющий собой сито с отверсти-
ями размером 40 мм. Сортировочный барабан для крупного недопала яв-
ляется продолжением гасителя, вращается вместе с ним и служит для отде-
ления от известкового молока крупных кусков недопала.

Известковое молоко, проходя через отверстия в барабане, поступает
для дальнейшей очистки в сортировочный барабан 7 для мелкого недопала.
Крупные куски недопала (размером более 40 мм) в конце барабана промы-
ваются горячей водой, поступают на транспортер 6 и передаются в известко-
вые печи для повторного обжига. Сортировочный барабан 5 для крупного
недопала заключен в кожух, оборудованный двумя вытяжными трубами
для удаления образующегося в гасителе пара. Одна труба идет к конденса-
тору 4, где пар из гасителя, конденсируясь, подогревает воду, идущую на
гашение, а вторая труба отведена в атмосферу на случай ремонта или чистки
конденсатора.

В сортировочном барабане для мелкого недопала 7, представляющем
собой вращающееся перфорированное сито с отверстиями 2x10 мм, от
известкового молока отделяется частицы размером более 2 мм. Известко-
вое молоко, проходя через сито, попадает в конусообразный приемник ко-
жуха, в который заключен сортировочный барабан, откуда идет для оконча-
тельной очистки от примесей в классификатор 14. Оседающий на дно клас-
сификатора шлам выгребается реечным механизмом, промывается горячей
водой и поступает в мешалку шлама 13. Концентрированное молоко, осво-
божденное от шлама, подается в мешалку известкового молока 15 и далее
по своему назначению — в отделение дистилляции.

Оставшиеся в сортировочном барабане твердые частицы размером бо-
лее 2 мм при вращении барабана постепенно перемещаются вдоль него и
выгружаются в шнек 8, при помощи которого подаются в шаровую мельни-
цу мокрого помола 9. В мельнице одновременно с размолом происходит
гашение извести, вскрываемой при размоле кусочков перекала. Получаю-
щееся в мельнице слабое известковое молоко вместе с примесями перете-
кает в мешалку 10, куда отводится также слабое известковое молоко, об-
разующееся при промывке недопала. Для очистки от шлама слабое извест-
ковое молоко из мешалки 10 откачивают центробежным насосом в вибро-
грохот 11. Шлам из виброгрохота поступает в мешалку отбросного шлама
13, а очищенное слабое известковое молоко попадает в мешалку очищен-
ного слабого молока 12, откуда насос подает его в гаситель. Шлам из виб-
рогрохота 11 и классификатора 14 разбавляется в мешалке 13 отбросной
жидкостью дистиллера и откачивается в накопитель отбросной жидкости —
так называемое ’’белое море”.

Здесь описана одна из схем очистки известкового молока. На содовых

(>9
заводах применяют и другие схемы, принципиально мало отличающиеся от
приведенной. Вместо сортировочного барабана для мелкого недопала ис-
пользуют, например, вибрационное сито. Мелкие отбросы после шаровой
мельницы возвращаются в гаситель и далее с крепким известковым мо-
локом идут в отделение регенерации аммиака, а иногда они вообще не про-
ходят стадии размола в шаровой мельнице. Известковое молоко исполь-
зуемое для очистки рассола и получения NaOH, проходит дополнительную
очистку в гидроциклонах.

Разрабатываются способы противоточного гашения извести водой с
частичным добавлением к ней дистиллерной жидкости, жидкости из тепло-
обменника и др.

§ 18.	Аппаратура отделения известкового молока

Гаситель извести (рис. 29) представляет собой стальной сварной бара-
бан 5 диаметром 1,75—2,50 м и длиной 12—15 м, опирающийся бандажами
на две пары роликов и вращающийся со скоростью 3—6 об/мин. Корпус
сделан из листовой стали толщиной 12—15 мм и защищен внутри от исти-
рания стальной рубашкой 3 толщиной 10 мм. Барабан установлен с укло-
ном 0,5° в сторону выхода известкового молока. Для более быстрого пере-
мещения извести и лучшего перемешивания внутри барабана укреплены
угольники 4, расположенные по спирали, или приварены по длине барабана
шесть полос через каждые 60° по окружности.

С обеих сторон гаситель закрыт крышками, имеющими центральные
отверстия, через которые с одной стороны из бункера 2 поступают известь
при помощи лоткового питателя 1, вода и слабое известковое молоко, а
с другой выгружаются концентрированное известковое молоко и твердые
отбросы. Отбросы удаляют из гасителя выгружными ковшами 6, в кото-
рые при вращении барабана попадают неразложившиеся куски недопала и
перепала. Ковши поднимают их и выгружают в сортировочный барабан 10,
вращающийся вместе с гасителем. Известковое молоко с взмученными
мелкими примесями выходит из гасителя самотеком по достижении уровня
нижнего края выгружного отверстия.

Сортировочный барабан 10 заключен в кожух 9, оборудованный двумя
вытяжными трубами для удаления образующегося в гасителе пара.

Сортировочный барабан для крупного недопала представляет собой
цилиндрический грохот, прикрепленный к торцовой части гасителя и вра-
щающийся вместе с ним вокруг общей оси. Барабан грохота сварен из
стальных листов толщиной 10—12 мм, в которых просверлены отверстия
диаметром 40 мм. На внутренней поверхности барабана прикреплены на-
правляющие угольники. Отверстия могут быть различного размера: впере-
ди по ходу известкового молока более мелкие (12 мм), а к концу — более
крупные (40 мм). В этом случае неразложившиеся примеси известкового
молока сортируются по размерам кусков на три фракции: мелкая фрак-
ция, прошедшая через отверстия диаметром 12 мм, вместе с известковым
молоком идет на дальнейшую очистку; средняя фракция, прошедшая через
отверстия диаметром 40 мм, идет в отброс; крупные куски, прошедшие до
конца барабана, поступают на повторный обжиг.
i iz

Рис. 29. Гаситель извести:

1 — лотковый питатель, 2 — бункер, 3 — внутренняя рубашка, 4 — угольники,
5 ~ к°Рпус- 6 “ выгружной ковш, 7 - конденсатор. 8 — вытяжная труба,
9 - кожух сортировочного барабана, 10 - сортировочный барабан

Soda

Горячая бода
на гашениё~

В


Сортировочный барабан для мелкого недопала представляет собой вра-
щающееся сито, имеющее форму усеченного конуса без крышек длиной
2580 мм; диаметр широкой части барабана 1800 мм, узкой — 1540 мм.
Снаружи барабана в виде отдельных рамок прикреплена съемная стальная
перфорированная сетка с размером отверстий 2x10 мм. Поступающие в
узкую часть барабана известковое молоко и твердые взвешенные частицы
размером меньше 2 мм проходят через сетку, а более крупные перемеща-
ются вдоль барабана, подхватываются шестью ковшами, прикрепленными к
внутренней поверхности сита, выбрасываются в течку и далее попадают в
шаровую мельницу.

Для удаления из известкового молока мелких частиц недопала и пере-
пала применяют также вибрационные сита.

Вибрационное сито. Плоское и обычно наклонное сито (рис. 30) совер-
шает при помощи специального механизма (вибратора) частые колебания
небольшого размаха. Оно представляет собой раму 1, на которую натянута
решетка из проволоки. Поверх решетки укреплена сетка 3 с размером
ячеек 0,8 мм. Остающийся на сите шлам промывается водой из брызгалок
2. Сито находится в защитном коробе^ и почти полностью закрыто кожухом
5, в нижней части которого находится слив для профильтрованного извест-
кового молока. В конце сита имеется течка для удаления оставшихся на
сите промытых отбросов (примесей), поступающих далее для размола в
шаровую мельницу. Вибрационное сито по сравнению с вращающимся име-
ет ряд преимуществ: при высокой частоте колебаний отверстия сита почти
не забиваются, оно более компактно, легче регулируется и потребляет мень-
ше энергии.

Тонкая очистка взвешенных твердых частиц перепала осуществляется в
классификаторе. На содовых заводах используют чашевые классификаторы.

Чашевйй классификатор (рис. 31) представляет собой чашу 2, внутри
которой медленно вращается вал 3 с вертикальными гребками. Суспензия
известкового молока поступает в середину чаши. Оседающий на дно чаши
шлам гребки сдвигают к центральному отверстию в ее дне, и он поступает в
наклонный потоке реечным механизмом, снабженным гребками4. Реечный
механизм совершает возвратно-поступательное движение от специального
привода 5, вследствие чего шлам перемещается гребками-рейками к верх-
нему краю лотка 7, где промывается горячей водой и удаляется через вы-
гружное отверстие 6. Промывная вода, двигаясь противотоком к шламу
через центральное отверстие в дне чаши, поднимается вверх и вытекает
вместе с очищенным известковым молоком через слив 1-

Лотковый питатель (рис. 32) представляет собой лоток 2, установлен-
ный на двух роликах 3 и совершающий возвратно-поступательное движе-
ние с помощью эксцентрика 1. Тягу лотка можно укреплять на диске экс-
центрика в точках, различно удаленных от оси диска. Уменьшая или увели-
чивая расстояние от этой точки до центра диска, можно изменять размах
качаний лотка и таким образом регулировать количество извести, посту-
пающей в гаситель. С целью регулирования также изменяют частоту враще-
ния диска эксцентрика, т.е. число колебаний лотка в единицу времени.

На новых гасителях вместо лотковых питателей применяют барабан-
ные питатели (рис. 33), обеспечивающие лучшую герметизацию загрузоч-
72
Рис. 30. Вибрационное сито:

1 — рама, 2 — брызгалка, 3 — сетка, 4 — защитный короб, 5 — кожух

Рис. 31. Чашевый классификатор:

1 — слив, 2 - чаша, 3 — вал с гребками, 4 — гребки реечного механизма, 5 — при-
вод реечного механизма, б — выгружное отверстие, 7 - лоток

Рис. 32. Лотковый питатель:

1 - эксцентрик, 2 — лоток, 3 — ролики
кого механизма. В результате уменьшается выделение известковой пыли в
рабочее помещение и появляется возможность более плавного регулиро-
вания производительности путем изменения частоты вращения барабана.

Мешалка очищенного известкового молока служит для хранения не-
которого запаса, а также для выравнивания колебаний концентрации
известкового молока. Этс цилиндрический резервуар с рамной или ло-
пастной мешалкой, препятствующей расслоению известкового молока.

Кроме хранения и выравнивания неизбежных колебаний концентрации
Са(ОН)2 в мешалке происходит дополнительная очистка известкового
молока путем отстаивания более крупных взвешенных частиц в конусной
части мешалки, откуда шлам можно откачивать на виброгрохот или в
классификатор.

Шаровая мельница. Для размола мелкого недопала и перепала приме-
няют барабанную шаровую мельницу с разгрузкой через цапфу типа ШЦР
180QX3000. Внутренний диаметр мельницы 1800 мм, длина 3000 мм. Час-
тота вращения барабана 26 об/мин, размер частиц готового продукта
0,25 мм, производительность 10 т/ч.

§ 19.	Технологический режим работы отделения
известкового молока

Наиболее важные регламентируемые показатели, характеризующие
качество известкового молока и обеспечивающие нормальную работу от-
74
деления дистилляции, — зто концентрация Са(ОН)2 или свободного СаО и
температура молока. На содовых заводах концентрацию свободного СаО в
известковом молоке называют титром молока, так как ее определяют
обычным титрованием молока соляной кислотой.

Регламентируемые нормы технологического режима предусматривают
в известковом молоке:

Содержание Са(ОН) , (СаО), н.д....	200-250

Содержание СО|", н.Д..................... 7-12

Температуру молока, °C. . .’............ 85-95

Для производства необходимо, чтобы в известковом молоке было воз-
можно больше Са(ОН)2, так как при этом уменьшается объем дистиллер-
ной жидкости, а следовательно, повышается производительность отделения
дистилляции и уменьшаются расход пара и потери извести и аммиака с от-
бросной жидкостью дистиллера. Однако чрезмерно высокая концентрация
Са(ОН)2, повышая вязкость суспензии, создает затруднения в работе
гасителя и очистке.молока от примесей. Практика показала, что допусти-
мая концентрация Са(ОН)2 в молоке (титр молока) может быть в преде-
лах 200—250 н.д. Кроме того, колебания титра молока должны быть мини-
мальными, так как они усложняют регулирование дозировки молока в
отделении дистилляции и повышают потери извести и аммиака с отбросной
жидкостью дистиллера, в которой допускаются колебания свободного СаО
в пределах 1—2 н.д. В аппаратах отделения дистилляции известковое моло-
ко разбавляется примерив в 4 раза. Отсюда следует, что колебания титра
исходного молока не должны превышать 4 н.д.

Титр молока регулируют путем изменения количества воды, подавае-
мой на гашение. Колебания титра выравнивают в сравнительно больших ем-
костях — мешалках известкового молока. Количество извести, подаваемой
,в гаситель, определяется расходом известкового молока потребляющими
Цехами (кальцинированная сода, каустик, водоочистка и пр.).

О концентрации Са(ОН)2 в известковом молоке в первом приближе-
нии можно судить до его плотности, которую аппаратчик может легко изме-
рить непосредственно в цехе. Для более точного определения каждые 30 мин
производят анализ на содержание свободного СаО на рабочем месте аппа-
ратчика или в цеховой лаборатории.

Как уже указывалось, возможность получения известкового молока с
высоким титром свободного СаО ограничена вязкостью получаемого моло-
ка, которая зависит не только от его концентрации, но и от температуры.
Поэтому нормы технологического режима предусматривают конечную
температуру молока 85—95°С. Эта температура в значительной мере зави-
сит от температуры поступающей на гашение воды, подогреваемой за счет
тепла конденсации водяных паров, выходящих из гасителя. Для подогрева-
ния можно использовать отработавшую воду из холодильника газа содовых
печей или из холодильника дистилляции.

Нормами технологического режима предусмотрено содержание COj” в
известковом молоке 7—12 н.д. Эта величина характеризует содержание в
молоке СаСО3, бесполезной неактивной извести, которая практически не
75
вступает во взаимодействие с NH4C1, т. е. степень очистки молока от приме-
сей. Очищать известковое молоко надо до экономически разумных преде-
лов, так как с повышением степени очистки процесс усложняется. Норма
содержания СОз” в известковом молоке и определяет этот разумный
предел.

Количество отбросов, остающихся после очистки молока, зависит от
качества извести, которая в свою очередь зависит от качества карбонатного
сырья, режима работы известковых печей, степени обжига и т.д. На различ-
ных заводах количество отбросов колеблется в широких пределах (%):
крупные отбросы — 1,5—11,0, мелкие — 3,5—10,0, шлам — 1,0—3,0. Коли-
чество шлама определяется степенью очистки известкового молока.

В процессе приготовления известкового молока контролируют кроме
указанных выше ряд других показателей. Ниже приведены контрольные по-
казатели процесса. Состав отбросов указан в пересчете на сухое вещество
для случая гашения извести, полученной при обжиге мела. Однако и при
обжиге известняка состав их тот же.

Известковое моло-	Свободный Са(ОН)2 (СаО)	200-250 н.д.
ко из мешалки	Ионы СО’"  Инертные вещества	7-12 н.д.  40—80 кг/м:
Крупный недопал	Свободный СаО  Общий СаО + MgO  СО,  so3  SiO, + нерастворимые в НС1 примеси  R, О3  Углерод  Влага	10,6 мас.%  59, 2 -”-  36,3 -•>-  0,3	  2,2 мас.%  0,7  0,7	  14,3 -—
Мелкий недопал	Свободный СаО  Общие СаО + MgO  СО,  so3  SiO, + нерастворимые в НС1 примеси  R, О3  Углерод  Влага	33,9 —-  70,8	  23,0  0,3	  3,4 -”-  2,0 -”- 0,6  12,6 -»-
Шлам	Свободный СаО  Общий СаО + MgO  со,  so3  SiO, + нерастворимые в НС1 примеси  R, О3  Углерод Влага	50,8 -”-  77,0 -»-  13,0 -”-  0,5	  5,2  3,3	  0,7	  16,5

Наиболее часто встречающиеся отклонения от нормального технологи-
ческого режима работы отделения гашения извести связаны с понижением
концентрации известкового молока и с уменьшением (с перебоями) в по-
даче жженой извести в гаситель.
76
При снижении концентрации известкового молока, что может произой-
ти в результате подачи некачественной жженой извести, снижения темпера-
туры воды, подаваемой на гашение, и неправильного соотношения вода —
известь, аппаратчик должен сообщить на печи о выпуске некачественной из-
вести или повысить температуру воды, подаваемой на гашение, и отрегу-
лировать соотношение вода — известь.

При уменьшении подачи жженой извести в гаситель вследствие забивки
течки жженой извести ’’козлами” или высокой температуры известкового
молока, в результате чего образующийся водяной пар проникает в течку и,
конденсируясь в ней замазывает проход для извести, аппаратчик принимает
меры к прочистке течки и снижению температуры известкового молока по-
дачей в гаситель холодной воды.

§ 20.	Принципиальные основы автоматического
регулирования процесса получения
известкового молока

При автоматизации процесса получения известкового молока должны
быть решены две задачи: соответствие нагрузки отделения гашения потреб-
ности в известковом молоке; поддержание постоянной концентрации из-
весткового молока (по Са(ОН)г) .

Первая задача решается изменением подачи извести в гаситель, причем
для улучшения качества регулирования подачу извести изменяют периоди-
чески по достижении установленного минимального или максимального
значения уровней известкового молока в сборниках.

Концентрация известкового молока зависит от многих факторов. Наибо-
лее важные из них: соотношение количества извести, воды и слабого извест-
кового молока в процессе гашения, качество извести, температура воды и
слабого известкового молока. Отсутствие приборов для автоматического из-
мерения концентрации известкового молока заставляет использовать кос-
венные параметры регулирования: температуру известкового молока, тем-
пературу воды на выходе из конденсатора или паров воды из гасителя,
плотность известкового молока и др. Однако эти параметры определяются
не только концентрацией известкового молока, но и другими факторами.

В настоящее время в промышленности используют в качестве парамет-
ра регулирования плотность очищенного известкового молока, для чего из-
вестковое молоко перед измерением плотности специально пропускают
через гидроциклон, в котором происходит отделение более крупных твер-
дых частиц, содержащих в основном СаСО3 и инертные частицы. Очистка
известкового молока от крупных частиц делает более однозначной зависи-
мость плотности известкового молока от концентрации в нем гидроксида
кальция. Таким образом, можно регулировать концентрацию известкового
молока изменением подачи слабого известкового молока или воды в
зависимости от плотности очищенного раствора. Для упрощения системы
регулирования потоки слабого известкового молока и воды, как правило,
объединяют путем подачи слабого известкового молока в мешалку-сбор-
ник с добавлением в него необходимого количества воды при помощи
регулятора уровня в этом сборнике.
Для улучшения качества регулирования вводят дополнительную связь
между регулятором подачи извести и жидкости на гашение. Эта связь при-
водит к тому, что в случае, например, увеличения подачи извести пропор-
ционально увеличивается подача жидкости на гашение. Итак, система
регулирования работает следующим образом. При увеличении, например,
потребления известкового молока уровень его в сборниках начинает
уменьшаться; по достижении минимально установленного уровня увели-
чится подача извести в гаситель и одновременно жидкости на гашение. Это
приведет к уменьшению уровня в мешалке-сборнике известкового молока,
и регулятор уровня в этом сборнике увеличит подачу в него воды.

Если в. результате недостаточной точности систем регулирования, изме-
нения качества извести или температуры извести и воды изменится кон-
центрация известкового молока, то измеритель плотности очищенного
известкового молока изменит через регулятор расхода жидкости ее поступ-
ление в гаситель, что приведет концентрацию Са(ОН)2 в известковом
молоке к норме.

§ 21.	Охрана труда и техника безопасности
в отделении известкового молока

Известковое молоко вызывает ожоги и разъедает кожу. Эти опасные
свойства возрастают с повышением температуры молока. Поэтому для
предупреждения ожогов необходимо изолировать или оградить все места,
где может быть известковое молоко. Работающие с известковым молоком
должны иметь спецодежду: резиновые сапоги, брезентовые костюмы, шлем,
защитные очки и рукавицы. В отделении приготовления известкового
молока для устранения выделения в рабочие помещения водяных паров из
гасителя и при наличии открытых желобов с горячим известковым моло-
ком следует устанавливать вытяжную вентиляцию, а в холодное время
года нагнетать в помещение теплый воздух.

Контрольные вопросы

1. Что понимают под концентрацией известкового молока? 2. Какое значение име-
ет концентраты известкового молока в содовом производстве? 3. На 1 т соды разла-
гается 1 т NH4 Cl. Сколько для этого потребуется теоретически Са (ОН) г ? Сколько во-
ды необходимо для растворения этого количества Са(ОН) 2 при 100° С? 4. Что ограни-
чивает высокую концентрацию Са(ОН), в известковом молоке? 5. Почему получают
известковое молоко с высокой температурой и как эта температура достигается?
6. От чего зависит степень дисперсности известкового молока и какое она имеет
значение? 7. Почему не используют на регенерацию аммиака из NH4 Cl пушонку или
негашеную известь? 8. Укажите состав известкового молока. 9. Почему и как очища-
ют известковое молоко от примесей? 10. Как регулируют концентрацию известкового
молока? 11. Какие основные показатели определяют нормальную работу отделения
известкового молока? 12. Сколько выделяется тепла при гашении 100 кг СаО?
Г Л А В A 6. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОЧИСТКА СЫРОГО РАССОЛА

§ 22.	Физико-химические основы процесса очистки рассола
от примесей

Сырой рассол содержит примеси — соли кальция и магния (см. с. 11).
Если их предварительно не удалить, то в процессе производства соды при
поглощении аммиака и диоксида углерода из рассола будут выделяться в
осадок плохо растворимые соединения: СаСО3, Mg(OH)2, Nad-Na2CO3-
• MgCO3, (NH4)2CO3 • MgCO3, что приведет к засорению аппаратуры, трубо-
проводов и готовой продукции — соды. Чтобы избежать этого, сьфой рас-
сол предварительно очищают от примесей в специально предназначенной
для этого аппаратуре. Для удаления солей кальция используют соду
NaaCOs, при взаимодействии с которой протекают реакции:

Cad2 + Na2CO3 *СаСО3Ф + 2NaCl	(22)

CaSO4 + Na2 СО3 - СаСО3 4- + Na2 S04	(23)

Таким образом, кальций осаждается из рассола в виде СаСО3, раствори-
мость которого в концентрированном рассоле при избытке осадителя — со-
ды весьма мала, как видно из приведенных ниже данных — растворимости
СаСО3 при 25° С в растворе, содержащем 310 г/л NaG и различные количе-
ства Na2CO3.

Содержание Naj.COs,		Растворимость СаСО3,
г/л	н.д.	мг/л
0,00	0,00	59,30
0,26	0,10	9,00
0,40	0,15	6,00
0,53	0,20	5,00
0,66	0,25	4,75
0,80	0,30	4,25

Для удаления из рассола магниевых солей используют Са(ОН)2, при
взаимодействии с которым протекают реакции:

Mgd2 + Са(ОН)2 - Mg(OH)2| +Cad2	(24)

(25)

MgSO4 + Са(ОН)2 -Mg(OH)24- + CaS04

(образующиеся Cad2 и CaSO4 взаимодействуют затем с содой).

79
При совместном присутствии соды и известкового молока протекает
реакция образования NaOH, взаимодействующего затем с солями Mg по
реакциям (24) и (25):

Са(ОН)2 + Na2CO3 СаСО31 + 2NaOH	(26)

Ниже приведена растворимость Mg(OH)2 при 25° С в растворе, содержа-
щем 310 г/л NaClиразличные количества NaOH (соответственно Са(ОН) 2):

Содержание NaOH,

г/л	н.д.
0,00	0,000
0,05	0,025
0,10	0,050
0,20	0,100

Растворимость Mg(OH)2,
мг/л

9,0
М
1,4
Не обнаружено

Как видно из этих показателей растворимостей (см. также с. 79), достаточ-
но высокой степени очистки можно достичь, имея в рассоле очень небольшие
избытки реагентов. При избытке Na2CO3 0,2 н.д. в 1л рассола остается раст-
воренного СаСО3 всего 0,005 г, а при избытке NaOH (или соответственно
Са(ОН)2) 0,05 н.д. — около 0,001 г/л Mg(OH)2. Небольшие избытки реа-
гентов требуют высокой точности дозировки, поэтому их разбавляют очи-
щенным рассблом. Известковое молоко разбавляют до содержания 60—75
н.д. Са(ОН)2, содовый раствор -до22-25н.д.Na2CO3. При растворении
Na2CO3 в очищенном концентрированном рассоле может выпасть в осадок
NaCl. Во избежание этого рассол, поступающий на растворение соды, разбав-
ляют до 94 н.д. NaCl.

Как видно из приведенных выше реакций, при очистке рассола от Mg2+
известковым молоком в раствор переходит Са2+ в виде СаС12 и CaSO4.
Поэтому при расчете количества потребной для очистки рассола соды надо
учитывать не только те соли кальция, которые содержатся в сыром рассоле,
но и вновь образующиеся в процессе очистки рассола от Mg2+. Ион SO4“ ос-
тается в рассоле в виде хорошо растворимой соли Na2SO4. В дальнейшем
присутствие Na2 SO4 осложняет процесс регенерации аммиака в отделении
дистилляции. Однако в содовом производстве пока еще не найден эконо-
мически приемлемый способ очистки рассола от SO2-.

Наиболее медленная стадия процесса очистки рассола — отстой выпав-
шей твердой фазы, или осветление рассола от выпавших в осадок примесей.
Характер оседания твердых частиц суспензии может быть свободным и сов-
местным. При свободном оседании каждая частица падает со скоростью, за-
висящей от ее размера: чем мельче частица, тем медленнее она оседает. По-
этому при свободном отстое не наблюдается четкой границы между освет-
ленной жидкостью и суспензией.

Так как в составе суспензии обычно находятся очень мелкие частицы,
осветляемая жидкость долгое время остается мутной. При очистке рассола
размер образующихся кристаллов СаСО3 5—10 мкм, в то время как частиц
Mg(OH)2 —всего лишь несколько сотых долей миллимикрона. Быстрое осе-
дание таких мелких частиц возможно лишь при совместном (консолидиро-
80
ванном) отстое, когда отдельные частицы — мелкие и крупные — объединя-
ются в агрегаты-хлопья и оседают с достаточно большой скоростью. При
совместном отстое, когда скорость оседания частиц различного размера
одинакова, наблюдается четкая граница осветленной части суспензии.

На образование хлопьев при очистке рассола положительно влияет сов-
местное присутствие сравнительно крупных кристаллов СаСО3 и мелко-
дисперсных Mg(OH)2. В табл. 4 показана скорость отстоя и уплотнения осев-
шего шлама в зависимости от соотношения Са2+ и Mg2+ при постоянной
общей их концентрации в рассоле.

Таблица 4

Са^/
/ Mg2*

Исходная концентрация
суспензии, н.д.

Скорость
отстаива-
ния,
мм/мин

Объем шлама от начально-
го, %

Mg2*

через через через

2 ч Зч 24 ч

—	0,0	2,0	0,70	62,7	35,7	0,6
9	0,2	1,8	25,60	3,0	1,8	1,0
3	0,5	1,5	15,58	3,0	2,0	1,4
1	1,0	1,0	5,50	4,7	4,0	2,6
1/3	1,5	0,5	2,98	11,7	10,0	4,2
1/9	1,8	0,2	2,40	15,8	12,7	5,7
0	2,0	0,0	1,04	47,8	26,8	10,7

Как видно из табл. 4, рассол наиболее быстро отстаивается при опреде-
ленной комбинации веществ различной степени дисперсности. Относительно
крупные плохо агрегирующиеся частицы можно агрегировать путем добав-
ления веществ, дающих тонкодисперсный осадок, как, например, при ис-
пользовании коагулянтов при очистке воды. Роль коагулянта при очистке
рассола выполняет гидроксид магния. Поэтому для создания совместного
(консолидированного) отстоя в процессе очистки рассола большое значе-
ние имеет соотношение концентраций ионов Са2+ и Mg2+. Это соотношение,
как показано в табл. 4, не должно быть малым. С этой точки зрения приме-
нение Са(ОН)2 при очистке рассолов, богатых магнием, имеет положитель-
ное значение, так как Са2+ извести переходит в раствор при взаимодейст-
вии с солями магния, и в результате повышается отношение Са2+ к
Mg2+.

Скорость образования гидроксида магния не должна быть меньше ско-
рости образования СаСО3. При использовании для очистки от солей магния
гидроксида кальция, растворимость которого мала, скорость осаждения
Mg(OH)2 будет зависеть от скорости растворения гидроксида кальция,
находящегося в известковой суспензии. Чтобы не задерживать образования
Mg(OH)2 медленным растворением Са(ОН)2 при очистке рассола с малым
содержанием ионов магния (0,15 н.д.), полезно осадительные реагенты -
раствор соды и известковое молоко — предварительно смешать и по воз-
можности нагреть. При этом произойдет реакция каустификации соды:
Na2Cc>3 + Са(ОН)2 2NaOH + СаСоз

В результате повышения концентрации ионов ОН“ в растворе из образовав-
шегося хорошо растворимого NaOH повысятся и скорость, и степень осаж-
дения Mg(OH)2 из рассола.

При высоком содержании Mg2+, в рассоле осадительные реагенты мож-
но вводить в сырой рассол одновременно. Повышение температуры умень-
шает вязкость рассола и тем самым увеличивает скорость отстоя (освет-
ления) рассола. Однако чрезмерное повышение или колебание температуры
рассола может привести к нарушению консолидированного отстоя. Кроме
того, затруднителен нагрев больших объемов очищаемого, рассола. Поэтому
при очистке температуру рассола поддерживают в пределах 12—22° С. Чем
больше в рассоле солей магния, тем более рыхлыми получаются хлопья и
тем медленнее они оседают. Поэтому при большом содержании Mg2+ рассол
очищают при температуре не ниже 20° С, а при малом — не ниже 12° С.

Перемешивание осадительных реагентов с рассолом должно обеспечить
быстрое и равномерное распределение их по всему объему очищаемого
рассола. К началу образования хлопьев перемешивание должно быть закон-
чено, иначе нарушаются процесс образования хлопьев и совместное отста-
ивание.

Для ускорения кристаллизации, укрупнения кристаллов и формирова-
ния агрегатов-хлойьев рекомендуется добавлять к суспензии ’’затравку”,
т.е. свежие полученные кристаллы СаСО3 и Mg(OH)2, играющие роль цент^
ров кристаллизации, на поверхности которых откладываются кристалли-
зующиеся соли. На практике роль ’’затравки” может выполнять оседаю-
щий в отстойнике шлам. Для этого поступающую в отстойник суспензию
вводят несколько ниже границы между прозрачным рассолом и оседающим
шламом. Количество вводимой суспензии должно быть таким, чтобы ско-
рость вертикального потока жидкости в отстойнике была равна скорости
оседания вновь формирующихся хлопьев в верхней зоне оседающего шла-
ма. При этом граница осветленного рассола будет поддерживаться на опре-
деленной высоте. В целом шлам будет оседать на дно отстойника, а освет-
ленный рассол — вытекать из отстойника сверху. Таким образом, вводимая
суспензия проходит через слой осадка (фильтрующий слой), играющего
роль ’’затравки”. За время прохождения через этот слой протекают и крис-
таллизация, и агрегация осадка в хлопья.

У дна отстойника плотность осадка увеличивается, скорость осаждения
резко замедляется и отстаивание переходит в стадию уплотнения, харак-
терного для консолидированного отстоя. Уплотнение шлама связано с раз-
рушением хлопьев под воздействием силы тяжести или медленно движу-
щейся мешалки. Получается более плотная упаковка осевших хлопьев. С
увеличением содержания солей магния в рассоле образующиеся хлопья ста-
новятся более прочными и труднее разрушаются, поэтому объем уплотнен-
ного шлама увеличивается. Эта закономерность хорошо видна из приведен-
ной выше табл. 4.

Очистка сырого рассола Крымского содового завода, содержащего
большие количества Mg2+ и сульфатов, осуществляется в две стадии. На
первой стадии осаждаются и отделяются Mg2+ и часть сульфата — реакции
82
(24), (25), После отделения осадка Mg(OH)2 рассол очищается от солей
кальция обычным порядком - реакции (22), (23).

§ 23.	Технологическая схема отделения
одноступенчатой очистки рассола

Процесс очистки рассола складывается из следующих операций: 1) при-
готовления содового раствора; 2) разбавления крепкого известкового
молока; 3) смешивания реагентов с сырым рассолом; 4) осветления очи-
щенного рассола. Наиболее важными из этих операций являются 3-я и 4-я.

Как уже указывалось, реагенты можно добавлять к сырому рассолу в
различной последовательности в зависимости от содержания в нем Mg2*.
При малом содержании Mg2* сначала смешивают реагенты — каустифициру-
ют содовый раствор, после чего каустифицированным содовым раствором
обрабатывают сырой рассол. При достаточно высоком содержании Mg2*
реагенты и рассол смешивают одновременно.

На рис. 34 приведена технологическая схема одноступенчатой очистки
рассола известково-содовым методом с одновременным введением в сме-
ситель реагентов и сырого рассола. Кальцинированную соду из бункера
5 подают шнековым питателем 4 в шнековый растворитель 3, где она
растворяется в подогретом в теплообменнике 8 очищенном рассоле, иду-
щем из бачка 7, и в слабой жидкости (конденсате), поступающей в раство-
ритель 3 из бачка 6. Растворимость хлорида натрия в присутствии седы,
содержащей одноименный ион Na*, уменьшается. Слабую жидкость, снижа-
ющую концентрацию Nad, добавляют к очищенному рассолу для преду-
преждения выпадения Nad в твердую фазу.

Постоянный уровень в бачках б и 7 поддерживают поплавковые регу-
ляторы, а реагенты дозируют при помощи, регуляторов подачи. Содовый
раствор из растворителя 3 самотеком идет в сборник содового раствора
1 и из него насосом подается в напорный бачок 10. Известковое молоко с
содержанием активного СаО 200—250 н.д., очищенное от песка и других
примесей, поступает в сборник концентрированного молока 17, снабжен-
ный мешалкой, откуда оно через мерник попадает в смесительный жел&б
15, в который для разбавления подают очищенный рассол через регулятор
подачи. Разбавленное известковое молоко самотеком вдет в сборник сла-
бого известкового молока 16 с мешалкой. Слабое известковое молоко из
сборника 16 через мерник поступает в смеситель 11, куда подают также
содовый раствор из напорного бачка 10 и сырой рассол из сборника 2 через
напорный бачок 9. Смешанные реагенты и сырой рассол из смесителя 11
поступает* в реактор 12, откуда суспензия непрерывно перетекает в от-
стойник 13. Очищенный рассол отводят из верхней части отстойника 13 в
сборник очищенного рассола 18 и затем насосом передают в производство.
Шлам из отстойника 13 идет в.сборник шлама 14 и оттуда откачивается в
отброс.

Если отделение очистки рассола работает с предварительной каусти-
фикацией содового раствора, технологическая схема включает дополни-
тельный аппарат — каустификатор, в котором предварительно смешивают
известковое молоко с содовым раствором. Каустифицированный содовый
83
Рис. 34. Принципиальная технологическая схема очистки рассола известково-содовым методом:

1 — сборник содового раствора, 2 - сборник сырого рассола, 3 - шнековый растворитель, 4 - шнековый питатель, 5 - бун-
кер для кальцинированной соды, 6 - бачок для слабой жидкости (конденсат), 7 - бачок для очищенного рассола, 8 - теп-
лообменник, 9 - напорный бачок для сырого рассола, 10 - напорный бак для содового раствора, 11 - смеситель, 12 - реак-
тор, 13 - отстойник, 14 - сборник шлама, 15 - смесительный желоб, 16 - сборник слабого известкового молока, 17 —
сборник крепкого известкового молока, 18 - сборник очищенного рассола
раствор из каустификатора идет в смеситель 11, куда поступает также сы-
рой рассол. Дальнейший путь рассола остается неизменным.

При двухступенчатой очистке каждая ступень имеет реактор и отстой-
ник. В реактор первой ступени подаются сырой рассол и известковое моло-
ко. После отделения шлама — Mg(OH)2 рассол поступает в реактор второй
ступени, куда подается содовый раствор. Пройдя второй отстойник, где от-
деляется шлам — СаСО3, очищенный рассол вдет на производство.

§ 24.	Аппаратура отделения очистки рассола

Шнековый питатель. На рис. 35 показано устройство шнекового питате-
ля, дозирующего соду в шнековый растворитель. Аппарат представляет
собой горизонтальный желоб 2 с полукруглым днищем. Внутри желоба
вращается спиральный винт 4. Сода поступает в шнековый питатель через
штуцер 3 и выгружается в растворитель через штуцер 1. Количество подава-
емой в растворитель соды зависит от числа оборотов винта шнека.

Шнек для растворения соды (рис. 36) представляет собой горизонталь-
ный стальной сварной желоб 2 емкостью 2,5 м3. На горизонтальном валу 7
укреплены лопасти мешалки 4. Мешалка вращается со скоростью
60 об/мин. Твердая кальцинированная сода поступает в растворитель через
штуцер 6, очищенный рассол — через штуцер 5, слабая жидкость, или кон-
денсат, — через штуцер 3. Готовый содовый раствор проходит фильтрую-
щую сетку 1 и отводится через штуцер 9. Вертикальная перегородка 8 со-
здает постоянный уровень жидкости в желобе шнека.

Подогреватель очищенного рассола. На рис. 37 показана схема шестихо-
дового кожухотрубного подогревателя очищенного рассола. Это стальной
вертикальный кожухотрубный теплообменник с поверхностью теплообмена
40 м2. Рассол движется по трубкам, а греющий пар сдавлением 152кПа
(115 ат) подают в межтрубное пространство. Для повышения эффективнос-
ти теплообмена, зависящей от скорости движения рассола в трубках, пос-
ледние разделены на 7 секций, или на 6 ходов. Рассол проходит последова-
тельно по всем 6 ходам. Благодаря этому скорость движения рассола воз-
растает в 6 раз по сравнению со скоростью, с которой он бы двигался, про-
ходя сразу через все сечение теплообменника.

Напорные бачки подогретого очищенного рассола и слабой жидкости
6 и 7 (см. рис. 34) предназначены для создания постоянного напора жид-
кости, поступающей в регуляторы расхода. Они представляют собой вер-
тикальные цилиндрические стальные емкости с поплавковыми регуля-
торами уровня. Поплавок соединен с дроссельной заслонкой, установлен-
ной на линии подачи жидкости. Всплывая выше или опускаясь ниже уста-
новленного уровня, поплавок перекрывает или открывает дроссельную за-
слонку на трубе, уменьшая или увеличивая подачу жидкости в напорный
бачок, и тем самым поддерживает ее уровень постоянным.

Регуляторы подачи содового раствора, подогретого очищенного рассола
и слабой жидкости (конденсата) представляют собой стальной ящик пря-
моугольного сечения, разделенный на две части вертикальной перегородкой
с вертикальной щелью определенной ширины. Расход жидкости через щель
зависит от ее уровня в том отсеке, в который она поступает. Уровень жид-
85
1 - фильтрующая сетка, 2 - желоб ? 5 6^'	Раств.°Рения: соды:

’ ’ ’ ' штуцеры, 4 мешалка, 7 - вал мешалки, 8 - вертикальная перегородка
кости в расходомере регулируется вручную или автоматически путем из-
менения положения крана, установленного на подающем трубопроводе.

Смесительный желоб для слабого известкового молока 15 (см. рис.
34) — стальной горизонтально расположенный короб, в котором со ско-
ростью 15 об/мин вращается лопастная мешалка.

Смеситель сырого рассола с реагентами или каустифицированным со-
довым раствором 11 (см. рис. 34) представляет собой прямоугольный
желоб длиной 3500, шириной 400 и высотой 500 мм с полезным объемом
0,64 м3. Для лучшего смешения реагенты и сырой рассол подают в смеси-
тель под углом 90° друг к другу. Время пребывания жидкости в смесителе
указанных размеров не превышает 5 с.

Реактор для проведения реакции между сырым рассолом и реагентами
(рис. 38) представляет собой стальную цилиндрическую емкость 1 с кони-
ческим днищем. Общая высота аппарата 10,6 м, высота цилиндрической
части 6,5 м, диаметр цилиндрической части 5 м, объем 155 м3. Смешанный
с реагентами сырой рассол поступает в реактор через входную трубу 3 дли-
ной 2,4 м и диаметром 220 м. Уровень жидкости в реакторе регулируется
поплавковым регулятором 2, соединенным с дроссельной задвижкой 4 и
установленным на трубопроводе, через который жидкость идет в отстойник.
Поплавковый регулятор позволяет изменять уровень суспензии, а следова-
тельно, и время ее пребывания в реакторе. В настоящее время поплавковые
регуляторы начинают заменять гидростатическими уровнемерами, так как
в условиях рассолоочистки поплавок зарастает осадком и становится нера-
ботоспособным.

Отстойник. Для осветления очищенного рассола применяется устройст-
во (рис. 39), которое представляет собой цилиндрический резервуар 1 с
коническим днйщем. Диаметр аппарата 18 м (применяют также отстойники
диаметром 10 м), общая высота 7,9 м, высота цилиндрической части 6,7 м.
Отстойник лежит на двутавровых балках 10, находящихся на кольцевом бе-
тонном фундаменте 8. Центральная часть фундамента переходит в железо-
бетонную колонну 6 диаметром 1,25 м, доходящую до верха отстойника и
заключенную в стальной кожух. На колонне б смонтирована стальная фер-
ма 2 квадратного сечения со стороной квадрата 1,82 м. Внизу к ферме 2
подсоединены диаметрально две фермы 7 с гребками. Со скоростью 5 об/ч
гребки перемещают сгущенный шлам к трубам 9, через которые шлам вы-
ходит из отстойника.

Центральная ферма 2, покрытая сверху стальными листами, образует
квадратный короб, погруженный в жидкость на глубину 4 м. В верхней
части короба смонтирована цилиндрическая стальная чаша 3 диаметром
2,6 м и высотой 0,7 м, в которую поступает суспензия из реактора. Из
чаши суспензия через сетку с отверстиями диаметром 20 мм попадает в
короб и затем выходит в отстойник ниже уровня осветленной жидкости.
Осветленный рассол переливается в кольцевой желоб 5 через сливной по-
рог, который должен быть строго горизонтальным. Горизонтальность
сливного порога обеспечивает равномерность вертикального потока рассо-
ла и, следовательно, равномерное осаждение шлама по всему сечению
отстойника. Днище кольцевого желоба 5 сделано с уклоном в сторону шту-
цера, через который осветленный рассол отводится из желоба. Имеются и
87
4

Рис. 38. Реактор:

1 - емкость, 2 - поплавковый регулятор, 3 -
входная труба, 4 - дроссельная задвижка

Рис. 39. Отстойник:

1 — резервуар, 2, 7 - фермы, 3 - чаша для суспензии, 4 - привод мешалки,
5 - кольцевой желоб, 6 - колонна, 8 - фундамент, 9 - труба для вывода
шлама, 10 — балки
другие конструктивные решения устройства отстойника, принципиально
мало отличающиеся от приведенного выше.

Сборник шлама представляет собой цилиндрический резервуар диамет-
ром 1,5 м и высотой 1,5 м. Внутри резервуара со скоростью 13,5 об/мин
вращается лопастная мешалка. В сборнике шлам разбавляется водой и
насосом откачивается в отброс.

Сборники сырого и очищенного рассола - это стальные цилиндрические
емкости диаметром 19,1 ми высотой 10,6 м. Для защиты от коррозии они
изнутри футерованы тонким слоем армированного бетона.

§ 25.	Технологический режим работы отделения
очистки рассола

Для получения рассола высокого качества при минимальной затрате
реагентов и максимальной производительности отделения необходимо стро-
го соблюдать следующие утвержденные нормы технологического режима:

Очищенный рассол
Содержание общего СО’ , н.д..................... 0,22-0,34

Содержание ионов ОН1 , нл........................ 0,02-0,08

Содержание ионов Са’+, н.д...............,........ не	более 0,02

Содержание ионов Mg3*, н.д........................ не	более 0,007

Мутность очищенного рассола из отстойника, мг/л.. не более 35

Общая щелочность отбросного шлама, н.д........... 100—130

Температура рассола, ° С......................... 12—22

Содовый раствор

Содержание соды, н.д.................................. 22—25

Содержание С1“, н.д................................... 92-94

Температура зимой, °C................................. 85—90

Разбавленное известковое молоко

Содержание активного СаО, н.д......................... 60—75

При работе с предварительной каустификацией садового раствора до-
полнительно нормируют в каустифицированном содовом растворе:

Содержание ионов ОН",.н.д.......................... 5,0-5,5

Содержание ионов СО|~ (общего СО2), н.д................. 18-19

Для получения очищенного рассола с минимальным содержанием ионов
Са2* и Mg2* в очищенном рассоле должен быть некоторый избыток Na2CO3
и Са(ОН)2 (см. с. 79 и 80). Необходимый избыток их от стехиометричес-
кого количества предусматривается в регламенте содержанием общего
СО3“ и ионов ОН". При отклонении от него следует уточнить дозировку
осадительных реагентов.

Регламент предусматривает пределы температур при очистке рассола
12—22° С. Для дальнейшего процесса абсорбции аммиака требуется холод-
лый рассол. Чем ниже температура рассола, тем лучше. Однако на скорость
оседания шлама в отстойнике понижение температуры влияет отрицательно,
89
особенно при высоком содержании Mg2+ в рассоле. Поэтому необходимо
стремиться к низшему пределу, насколько позволяют скорость оседания
шлама и температурные условия добычи и хранения сырого рассола. Для
поддержания необходимой температуры осветляемого рассола регламент
предусматривает нагревание вводимого в рассол содового раствора зимой до
85—90°С; летом достаточно тепла, выделяемого при растворении соды.

Нормы содержания Са2+ и Mg2+ в очищенном рассоле и мутность его
характеризуют допустимую степень чистоты рассола. Получение более чис-
того рассола связано с излишним расходом реагентов и с уменьшением
производительности отстойника.

Общая щелочность отбросного шлама характеризует содержание в нем
СаСО3 и Mg(OH)2, т.е. указывает на степень уплотнения шлама. Чем она
выше, тем меньше очищенного рассола теряется со шламом. Степень уплот-
нения считается нормальной, если содержание общей щелочности в шламе
составляет не менее 100 н.д.

При соблюдении указанных в регламенте норм на 1 м3 рассола расходу-
ют около 1,8 л известкового молока с концентрацией активного СаО
220 н.д., или 0,65 кг 85%-ной извести. Расход кальцинированной соды — в
среднем 4 кг/м3. Потери рассола со шламом составляют примерно 5 об.%
общего количества рассола, проходящего очистку. Расход рассола с концен-
трацией Nad 310 г/л на 1 т выпускаемой соды — примерно 5 м3. Норми-
рование содержания СТ в содовом растворе предупреждает излишнее раз-
бавление рассола жидкостью (конденсатом) или, наоборот, выделение
NaCl в осадок. Содержание ионов ОН~ и СО2- в каустифицированном содо-
вом растворе нормируют для достижения необходимой степени каустифика-
ции соды в смешанном растворе.

Ниже приведены развернутая схема контроля производства в отделе-
нии очистки рассола и примерные показатели.

Содовый раствор	Титр раствора	22-25 н.д.
Известковое молоко (раз- бавленное)	Содержание активной СаО	60-75 н.д.
Сырой рассол (из резерву- ара)	Плотность (отн.)	1,198-1,204
Рассол из реактора	Содержание Са2+  Mg2+  SO2,' СП-  Содержание ионов ОН"	0,8-1,6 н.д.  0,15-0,3 н.д.  0,9-1,7 н.д.  104-108 н.д.  0,05-0,10 н.д.
Очищенный рассол из (ре- зервуара)	—	со2-  Плотность (отн.)	0,22-0,34 н.д.  1,199-1,201
	Содержание Са2* Mg2*  -”-	NajCO,  NaOH  —-	Cl-  Мутность	не более 0,02 н.д.  не более 0,007 н.д. 0,25 -0,30 н.д.  0,02—0,08 н.д.  104-108 н.д.  не более 35 мг/л
Шлам из отстойника	Общая щелочность	100—130 н.д.

Плотность (отн.)	1,6-1,8

К числу наиболее часто встречающихся неполадок в работе отделения
очистки рассола относится увеличение мутности очищенного рассола по
всему сечению отстойника. Это в первую очередь связано с перегрузкой от-
стойника и как следствие со смещением границы раздела осветленного и
мутного рассола в сторону перелива. Это явление может также произойти из-
за уменьшения отбора шлама из нижней части отстойникаили заметного сни-
жения темпетаруры рассола в отстойнике по сравнению с регламентируемой.

Уменьшение нагрузки отстойника, ускорение спуска шлама и повыше-
ние температуры суспензии, подаваемой в отстойник, приведет к снижению
мутности рассола до указанной в регламенте.

§ 26.	Принципиальные основы автоматического
регулирования процесса очистки сырого рассола

В отделении очистки рассола ведущим параметром для автоматическо-
го регулирования служит нагрузка по очищенному рассолу. Необходимого
качества очистки рассола достигают стабилизацией концентраций и объем-
ной дозировкой осадительных реактивов в зависимости от нагрузки и под-
держанием температурного режима.

Эти параметры регулируют следующим образом. При помощи элект-
ронного регулирующего блока устанавливают новый, например увеличен-
ный, расход сырого рассола в смесителе. Регулятор расхода автоматически
открывает заслонку на трубопроводе сырого рассола, устанавливая задан-
ный его расход. Новый расход рассола передается автоматически на регуля-
тор соотношения сырого рассола и каустифицированного раствора. Регуля-
тор, изменяя положение дроссельной заслонки на трубопроводе каустифи-
цированного содового раствора, устанавливает увеличенный его расход.
При этом уровень жидкости в реакторе начинает повышаться. Для поддер-
жания в реакторе заданного уровня раствора регулятор уровня автомати-
чески увеличивает открывание дроссельной заслонки на трубопроводе,
отводящем рассол из реактора в отстойник. Одновременно центробежные
насосы увеличивают откачку очищенного рассола из отстойника.

Увеличенный расход каустифицированного содового раствора приводит к
понижению уровня каустифицированного раствора в напорной мешалке. Регу-
лятор уровня автоматически увеличивает подачу каустифицированного
раствора в мешалку каустификатора. В каустификаторе начинает пони-
жаться уровень жидкости. Для его поддержания регулятор уровня приотк-
рывает дроссельную заслонку на линии содового раствора. Увеличение
расхода содового раствора при помощи регулятора соотношения передается
на заслонку, стоящую на трубопроводе известкового молока, расход
которого соответственно увеличивается.
§ 27.	Охрана труда и техника безопасности
в отделении очистки рассола

В отделении очистки рассола имеется концентрированное известковое
молоко, которое, попадая на кожу, вызывает сильные ожоги. Отбор проб и
работу с ними следует производить в защитных очках и спецодежде из плот-
ной ткани. Подогреватель содового раствора работает под давлением. Обс-
луживающему персоналу необходимо систематически проверять исправ-
ность предохранительного клапана. Все движущиеся части аппаратов долж-
ны быть защищены ограждениями. Аппаратчик должен иметь на рабочем
месте противопожарный инвентарь и уметь им пользоваться.

Контрольные вопросы

1.	С какой целью предварительно очищают рассол? 2. Какие химические реакции
протекают при очистке рассола? 3. Какую роль играет порядок смешения реагенте
при очистке рассола? 4. Какую роль играет избыток реагентов? 5. Почему для очистки
рассола разбавляют содовый раствор и известковое молоко очищенным рассолом?
6. Почему содовый раствор разбавляют конденсатом? 7. На основании уравнений хи-
мических реакций, протекающих при очистке рассола, рассчитайте теоретический рас-
ход извести и соды на очистку 1 м3 сырого рассола, содержащего 1,45 н.д. Са3+ и 0,2
н.д. Mg2+.
Г Л А В A 7. ПРИГОТОВЛЕНИЕ АММОНИЗИРОВАННОГО РАССОЛА
(ОТДЕЛЕНИЕ АБСОРБЦИИ)

§ 28.	Физико-химические основы процесса
аммонизации рассола

Аммонизированный рассол, т. е. рассол, содержащий аммиак, получают
в отделении абсорбции содового завода.

Аммиак в содовом производстве служит для накопления в рассоле
ионов НСОз, необходимых для осаждения NaHCO3. Взаимодействуя с
диоксидом углерода, аммиак образует NH4HCO3, диссоциирующий на
ионы NHJ и НСОз:

NH3 + СО2 + Н2О-> NH4HCO3 -* NHJ + НСО3	(27)

При высокой концентрации ионов НСОз из рассола выделяется в
осадок NaHCO3 по реакции

NaCl(p.) + NH4HCO3 (р.) ч* NaHCO3 (тв.) + NH4Cl(p.) + 13,8 кДж

(+3,3 ккал)	(28)

Как видно из этой реакции, аммиак необходим также для связывания
иона СГ и5 NaCl.

Аммонизированный рассол получают путем растворения аммиака из
газов, поступающих в отделение абсорбции. При этом протекает реакция

NH3 (г.) + Н2О(ж.) * NH4OH(p.) + 35,9 кДж (+8,6 ккал) (29)

Растворимость аммиака в рассоле зависит от содержания NH3 в раство-
ре аммиака и от температуры. Эта зависимость может быть выражена сле-
дующим уравнением:

lgPNH3= ~ К75°/г+ Ы31 N+ 5’67’	<3°)

где ~ равновесное давление NH3 над раствором, мм рт. ст.; Т —
абсолютная температура, К; N — концентрация аммиака в растворе, н.д.

Присутствие в рассоле NaCl несколько снижает растворимость амми-
ака. Это уравнение справедливо для аммонизированного рассола, содер-
жащего 85—90 н. д. NaCl.

При растворении аммиака в рассоле объем рассола увеличивается,
а плотность уменьшается. Для практических расчетов можно принять,
что при растворении 1 н.д. аммиака первоначальный объем рассола увели-
93
Г Л А В A 7. ПРИГОТОВЛЕНИЕ АММОНИЗИРОВАННОГО РАССОЛА
(ОТДЕЛЕНИЕ АБСОРБЦИИ)

§ 28.	Физико-химические основы процесса
аммонизации рассола

Аммонизированный рассол, т. е. рассол, содержащий аммиак, получают
в отделении абсорбции содового завода.

Аммиак в содовом производстве служит для накопления в рассоле
ионов НСОз, необходимых для осаждения NaHCO3. Взаимодействуя с
диоксидом углерода, аммиак образует NH4HCO3, диссоциирующий на
ионы NHJ и НСОз:

NH3 + СО2 + Н2О-> NH4HCO3 -* NHJ + НСО3	(27)

При высокой концентрации ионов НСОз из рассола выделяется в
осадок NaHCO3 по реакции

NaCl(p.) + NH4HCO3 (р.) ч* NaHCO3 (тв.) + NH4Cl(p.) + 13,8 кДж

(+3,3 ккал)	(28)

Как видно из этой реакции, аммиак необходим также для связывания
иона СГ и5 NaCl.

Аммонизированный рассол получают путем растворения аммиака из
газов, поступающих в отделение абсорбции. При этом протекает реакция

NH3 (г.) + Н2 О (ж.) * NH4 ОН(р.) + 35,9 кДж (+8,6 ккал) (29)

Растворимость аммиака в рассоле зависит от содержания NH3 в раство-
ре аммиака и от температуры. Эта зависимость может быть выражена сле-
дующим уравнением:

lgPNH3= ~ К75°/г+ ’>131 N+ 5’67’	(30)

где Р^Нз ~ равновесное давление NH3 над раствором, мм рт. ст.; Т —
абсолютная температура, К; N — концентрация аммиака в растворе, н.д.

Присутствие в рассоле NaCl несколько снижает растворимость амми-
ака. Это уравнение справедливо для аммонизированного рассола, содер-
жащего 85—90 н. д. NaCl.

При растворении аммиака в рассоле объем рассола увеличивается,
а плотность уменьшается. Для практических расчетов можно принять,
что при растворении 1 н.д. аммиака первоначальный объем рассола увели-
93
мвается на 0,13%. Если, например, в отделении абсорбции рассол погло-
дает 100 н.д. аммиака, то конечный объем аммонизированного рассолй
эудет на 0,13 • 100 = 13% больше исходного и, следовательно, концентрация
ЧаС1 в н.д. на 13% меньше.

Поглощение аммиака рассолом сопровождается выделением тепла.
Поэтому при абсорбции аммиака рассол нагревается. При этом, как видно
из уравнения (30), растет равновесное давление NH3 над раствором. Ам-
миак поглощается из газа рассолом только в том случае, если давление
аммиака в поступающем газе больше равновесного давления аммиака
над рассолом при данных условиях. Чем больше эта разница давлений
(так называемая движущая сила абсорбции), тем быстрее протекает про-
цесс абсорбции. Следовательно, повышение температуры рассола будет
ухудшать поглощение аммиака. Этим объясняется необходимость охлаж-
дения рассола при его аммонизации.

В отделении абсорбции более 80% аммиака поступает с газом из от-
деления дистилляции, где протекает регенерация аммиака из маточной
жидкости после вакуум-фильтров. В этой жидкости часть аммиака находит-
ся в виде углеаммонийных солей, при разложении которых в газовую
фазу переходит, кроме аммиака, диоксид углерода, например:

(NH4)2CO3 * 2NH3 + СО2 + Н2О

(31)

Диоксид углерода из газа дистилляции, как и аммиак, поглощается рас-
солом в отделении абсорбции. Растворимость СО2 в воде и в рассоле очень
мала. Наличие ам:» лака в рассоле повышает его растворимость, так как
он взаимодействуе с аммиаком, образуя карбонат аммония по реакции

2NH3 (р.) + СО2 (г) + Н2 О (ж.) (NH4 )2 СО3 (р.) + 92 кДж (32)
(+22 ккал)

Связывание диоксида углерода аммиаком влечет снижение равновес-
ного давления СО2 над раствором. Это облегчает его поглощение, так
как растет разность между давлением СО2 в поступающем газе и его равно-
весным давлением над раствором. Взаимодействие диоксида углерода
с аммиаком ведет, в свою очередь, к снижению равновесного давления
аммиака над раствором и тем самым создает более благоприятные ус-
ловия для его поглощения. Равновесное давление аммиака 1 над,
аммонизированным рассолом, содержащим диоксид углерода, можно
рассчитать по уравнению (33), справедливому для растворов с концент-
рацией NaCl, равной 85—90 н.д.:

^Нз Ф2' +«lgA+C,

.(33)

где п и С — константы, значения которых приведены ниже (остальные
обозначения те же, что в уравнении 30).

Концентрация СО2 в

растворе, н.д.

10	20	30	40	50	60	70	80

и...........................1,13

1,25 1.38 1,55 1,83 2,15 2,50 1,87 3,30

С

5,67 5,36 5,08 4,73 4,13 3,40 2,65 1,83 0,85
Взаимодействие диоксида углерода с аммиаком, как и их поглощение
ассолом, сопровождается' выделением тепла и, следовательно, повыше-
ием температуры рассола. Это увеличивает равновесное давление СО2
ад раствором, что снижает скорость и полноту его поглощения. С другой
тороны, с повышением температуры рассола увеличивается скорость
имических реакций, которыми сопровождается растворение диоксида
тлерода, и уменьшается вязкость раствора, что благоприятствует диффу-
ии активного компонента — аммиака к поверхности раздела фаз. Это
:риводит, наоборот, к повышению скорости поглощения С02.

В условиях отделения абсорбции, где равновесное давление СО2 над
>аствором невелико, последний фактор преобладает над первым до
емпературы около 55° С. Поэтому с точки зрения скорости и полноты
юглощения диоксида углерода в процессе абсорбции полезно создать
[редельно повышенный температурный режим, насколько позволят необ-
ходимые скорость и полнота поглощения аммиака. Следует также иметь
5 виду, что диоксид углерода достаточно хорошо поглощается только
i том случае, если в рассоле есть аммиак. Поэтому поглощение аммиака
[ужно растянуть’ по всей высоте абсорбера, для чего также полезно под-
держивать предельно допустимые повышенные температуры, особенно
шизу абсорбера, куда поступает концентрированный аммиачный газ из
этделения дистилляции.

При приготовлении аммонизированного рассола в отделении абсорб-
ции наиболее трудной задачей является поглощение диоксида углерода.
Если необходимо поглотить только аммиак, то габариты абсорбционной
шпаратуры при достаточном охлаждении рассола могут быть значитель-
но меньшими.

На 1 т соды из отделения дистилляции поступает примерно 460 кг
NH,, 260 кг СО2 и 140 кг водяных паров. Количество водяных паров,
содержащихся в газе, зависит от температуры газа. Для снижения темпе-
ратуры, а вместе с тем и количества водяных паров газ после дистилля-
ции перед поступлением в абсорбер охлаждают, но не ниже 55° С, так как
это может вызвать обратное взаимодействие газообразных NH3, СО2
и Н2 О с образованием твердых углеаммонийных солей. Отлагаясь на стен-
ках трубопроводов, эти соли могут их забить. Поступающие с газом водя-
ные пары в процессе абсорбции конденсируются, увеличивая объем рас-
сола на 3—4%. Таким образом, общее увеличение объема рассола при
его аммонизации (за счет поглощения аммиака и конденсации паров воды)
составляет 16—17%. В такой же степени уменьшается и концентрация
NaCl в рассоле.

При плохой очистке рассола от солей кальция и магния в процессе
аммонизации могут происходить побочные нежелательные реакции: ам-
миак и диоксид углерода будут взаимодействовать с солями кальция
и магния, образуя осадки карбоната кальция и гидроксида магния, кото-
рые могут отлагаться на стенках аппаратов и трубопроводов. Например:

СаС12 + 2NH3 + СО2 + Н2О * СаСО3 +2NH4C1	(34)

MgSO4 + 2NH3 + 2Н2О * Mg(OH2> + (NH4)2SO4	(35)

95
ри систематическом нарушении режима очистки рассола отложения
аСО3 и Mg(OH)2 на стенках аппаратов и трубопроводов могут нарушить
эрмальную работу отделения абсорбции.

§ 29.	Технологическая схема отделения абсорбции

Технологическая схема отделения абсорбции должна обеспечить вы-
экую степень поглощения аммиака из газов дистилляции и высокую
гепень очистки выхлопных газов от аммиака, для чего необходимо промы-
ать эти газы свежим рассолом, содержащим минимальное количество
ммиака. Схема должна также обеспечить получение рассола с содержа-
ием аммиака 100—105 н. д., для чего необходим отвод тепла, выделяю-
цегося при растворении и взаимодействии NH3 и СО2, а также при конден-
ации водяных паров. По методу отвода тепла различают несколько тех-
нологических схем отделения абсорбции. Можно охлаждать только жид-
:ую фазу или одновременно и жидкую, и газовую. В первом случае жид-
:ость выводится из абсорбционных аппаратов и охлаждается в выносных
(росительных или пластинчатых холодильниках, во втором - холодиль-
шки монтируют внутри абсорбера, где они охлаждают и жидкость, и газ.

Схема отделения абсорбции с охлаждением только жидкой фазы по-
сазана на рис. 40. Очищенный рассол центробежные насосы поднимают
$ напорный бак 3, откуда он самотеком поступает в аппараты отделения
1бсорбции. Передача рассола из одного аппарата в другой самотеком об-
кгчает регулировку процесса абсорбции, устраняет возможность, утечек
эассола и аммиака через сальники насосов и уменьшает расход элек-
гроэнергии.

Свежий рассол прежде всего используют для поглощения аммиака
из выхлопных газов. Около 75—80% рассола поступает из напорного бака
3 в промыватель воздуха фильтров (ПВФЛ) 4, где поглощается аммиак
из воздуха, проходящего через фильтрующую’ ткань вакуум-фильтров
и содержащего примерно 0,5 — 1 об. % NH3. После ПВФЛ рассол идет
во второй промыватель газа колонн (ПГКЛ-2) 7, где поглощается аммиак
иэ отходящих газов отделения карбонизации, содержащих до 10 об. %
NH3. Остальные 20—25% свежего очищенного рассола из напорного бака
3 поступают в промыватель газа абсорбции (ПГАБ) 1, где аммиак погло-
щается из отходящих газов отделения абсорбции, содержащих до 5 об.%
NH3. Попутно поглощается некоторое количество диоксида углерода,
содержащегося в выхлопных газах. Газ из ПВФЛ поступает на вакуум-
насос 5, создающий разрежение на вакуум-фильтрах, и выбрасывается
в атмосферу. Газ из ПГАБ поступает на вакуум-насос 2. Он содержит
не менее 75 об. % СО2 (60—70 кг на 1 т соды), поэтому вакуум-насос
передает его на смещение с диоксидом углерода содовых печей (в ХГСП)
и затем — на карбонизацию. Выхлопные газы из ПГКЛ-2 выбрасываются
в атмосферу.

Рассол после ПГАБ, как и после ПВФЛ, поступает в ПГКЛ-2 и далее
на основную операцию — поглощение аммиака из газа дистилляции, осу-
ществляемое в две ступени - в первом абсорбере (АБ-1) 14 и во втором
абсорбере (АБ-2) 13. Наличие двух ступеней абсорбции вызвано необ-
96
Рис. 40. Принципиальная технологическая схема отделения абсорбции
с охлаждением жидкой фазы:

1 - промыватель газа абсорбции (ПГАБ), 2, 5 — вакуум-насосы, 3 - на-
порный бак. 4 - промыватель воздуха фильтров (ПВФЛ), 6 - холодиль-
ник газа дистилляции (ХГДС), 7 - второй промыватель газа колонн
(ПГКЛ-2), 8 — сепаратор-брызгоуловитель, 9 - сборник аммонизирован-
ного рассола (САР), 10, 12 - оросительные холодильники, 11 - поста-
мент (резервуар), 13 - второй абсорбер (АБ-2), 14 - первый абсорбер
(АБ-1)
ходимостью в промежуточном охлаждении рассола, нагревающегося от
растворения и взаимодействия NH3 и СО2 и от конденсации водяного
пара, поступающего с газом дистилляции. После первого абсорбера рас-
сол, нагретый до 60—65° С, охлаждается до 28—32° С в оросительном
холодильнике 12, после чего он поступает во второй абсорбер, где также
нагревается примерно до 65° сТЯоэтому прежде чем поступить в сборник
аммонизированного рассола (САР) 9, он вторично охлаждается в оро-
сительном холодильнике 10. Чтобы обеспечить самотек рассола на оро-
сительный холодильник, второй абсорбер и стоящие на нем аппараты
расположены на постаменте - резервуаре 11.

Газ из отделения дистилляции сначала охлаждается и осушается в
холодильнике газа дистилляции (ХГДС) 6 охлаждающей водой и затем,
пройдя сепаратор-брызгоуловитель 8, противотоком к рассолу проходит
последовательно второй и первый абсорберы, где аммиак поглощается
почти целиком. Вместе с аммиаком из газа поглощается большая часть
диоксида углерода. Непоглотившиеся газы идут в ПГАБ 1. При охлажде-
нии газа дистилляции в ХГДС водяные пары конденсируются, образуя
конденсат, содержащий до 150—200 н.д. аммиака и диоксид углерода.
Аммиак из таких жидкостей, называемых ’’слабыми”, регенерируют на
отдельной установке. Получаемый при этом газ, содержащий NH3, СО2
и Н2 О и охлажденный до 58—60° С, поступает обычно в первый абсорбер.

Во всех аппаратах отделения абсорбции жидкости и газы движутся
по принципу противотока, что обеспечивает наиболее полное извлечение
абсорбируемых компонентов из газа.

Несмотря на то что повышение давления благоприятствует поглощению
аммиака и диоксида углерода, все аппараты отделения абсорбции, за ис-
ключением ПГКЛ-2, работают под вакуумом. Это предохраняет окружаю-
щее помещение от проскоков аммиака через возможные неплотности
аппаратов и трубопроводов, но, с другой стороны, служит причиной под-
соса воздуха. Поэтому в газе, выходящем из ПГАБ, содержится неболь-
шое количество инертных газов (воздуха). Чтобы избежать проскока
газа по жидкостным трубопроводам, соединяющим отдельные аппараты
и работающим под разными давлениями, жидкость между такими аппа-
ратами передают по сифонам, образующим гидравлические затворы.

Для предохранения аппаратов от коррозии в АБ-1 подают раствор
сульфида натрия (около 1 кг 62%-ного Na2 S на 1 т соды). При его взаи-
модействии с диоксидом углерода образуется Н2 S по реакции.

Na2S + CO2 +Н2О ** Na2CO3 +H2S	(36)

Переходя в раствор, сульфид водорода реагирует с поверхностью чугун-
ных и стальных аппаратов, образуя защитную пленку сульфида железа.
Если потери аммиака в производстве компенсируют аммиачной водой
с коксогазовых заводов, содержащей Н2 S, то сульфид натрия не вводят.

Схема абсорбции, где по ходу процесса и газ и жидкость охлажда-
ются вместе, отличается от приведенной выше в основном отсутствйем
оросительного холодильника для жидкости после АБ-1. По этой схеме
частично аммонизированный рассол из АБ-1 при температуре 60-65° С
98
поступает сразу в АБ-2, состоящий из ряда холодильных бочек. Охлаж-
дающие трубки этих холодильников орошаются сверху через распреде-
лительную плиту рассолом из АБ-1, а снизу в том же межтрубном про-
странстве поднимается газ дистилляции.

Выделяющееся при поглощении NH3 и СО2 тепло отводится из рас-
сола и газа охлаждающей водой, проходящей внутри трубок. При таком спо-
собе отвода тепла температура жидкости по всей высоте АБ-2 держится около
60—65° С, что создает более высокую среднюю разницу температур между
раствором и охлаждающей водой, чем в оросительном холодильнике.
Это в свою очередь позволяет при одинаковых с оросительным холодиль-
ником поверхности охлаждения и расходе охлаждающей воды увеличить
производительность аппарата либо при одинаковой производительности
уменьшить расход воды или поверхность охлаждения.

Для абсорбера с внутренними холодильниками требуется хорошо
очищенный рассол. Нарушение процесса предварительной очистки рассола
может повести к загрязнению охлаждающей поверхности абсорбера. Как
недостаток этого аппарата следует также отметить возможность разбав-
ления рассола водой при появлении течи в трубах. Замена прохудившихся
труб требует остановки аппарата на продолжительное время.

§ 30.	Аппаратура отделения абсорбции

Для поглощения аммиака и диоксида углерода в отделении абсорбции
применяют аппараты барботажного и скрубберного типов. Поглощение
диоксида углерода как труднорастворимого газа лучше проводить в ап-
паратах барботажного типа, где жидкость интенсивно перемешивается и
более длительное время находится в аппарате. Промывателями отделе-
ния абсорбции, основная задача которых — извлечение хорошо раствори-
мого аммиака из выхлопных газов, могут быть и аппараты скрубберного
типа, где хорошо перемешивается газовая фаза.

Наиболее распространенными абсорбционными аппаратами на содо-
вых заводах являются барботажные аппараты с многоколпачковыми
тарелками. В конце 70-х годов НИОХИМом создан новый трубно-решет-
чатый абсорбер, имеющий ряд преимуществ перед абсорберами с много-
колпачковыми тарелками, о которых сказано ниже (см. с. 101—106).

Барботажная тарелка. Основной деталью барботажных абсорбционных
аппаратов с многоколпачковыми тарелками япяется барботажная та-
релка (рис. 41). На тарелке 1 находятся 17 или 28 горловин 3, перекры-
тых колпачками 4. В каждом аппарате имеется несколько таких тарелок,
зажатых между фланцами отдельных царг, расположенных одна над другой
и соединенных болтами в один аппарат колонного типа. На каждой тарелке
находится слой жидкости, высота которого определяется высотой порога
перелива 2 над днищем тарелки. Нижний конец перелива 2 опущен в жид-
кость следующей ниже тарелки, что образует гидравлический затвор,
препятствующий проникновению газа из одной царги в другую через пере-
ливы. Газ проходит через горловины тарелки под колпачки, края которых
опущены в жидкость, и барботирует через слой жидкости, поднимаясь
снизу вверх через все барботажные тарелки навстречу поступающей сверху
99
Рис. 41. Устройство барботажной тарелки:

а, б - разрез и пиан, в - горловина и колпачок,; 1 - днище тарелки, 2 - перелив, 3 - горловина, 4 - колпачок горловины
через переливы жидкости. Газ, прорываясь из-под колпачков через слой
жидкости, вспенивает ее и дробит на мелкие брызги; благодаря этому
образуется большая поверхность соприкосновения между газовой и жид-
кой фазами. Чем больше зта поверхность, тем интенсивнее протекает
процесс абсорбции.

Чтобы барботажная тарелка работала правильно, она должна находить-
ся в строго горизонтальном положении. Поэтому при монтаже аппарата
надо проверять горизонтальность тарелки, наливая на нее воду и наблю-
дая за одинаковым погружением в воду всех колпачков. В отделении
абсорбции все барботажные аппараты с многоколпачковыми тарелками
имеют одинаковый диаметр — 2,8 м и отличаются друг от друга лишь
количеством барботажных тарелок.

Второй промывателъ газа колонн (ПГКЛ-2) (рис. 42) высотой 9,8 м
имеют 8 чугунных царг 1. Между царгами установлены 6 барботажных
тарелок 2. Верхняя царга служит брызгоуловителем, нижняя — для ввода
газа и вывода рассола. В каждой царге имеется люк для осмотра, чистки
и ремонта аппарата.

Промывателъ воздуха фильтров (ПВФЛ) отличается от ПГКЛ-2 коли-
чеством царг — 6 вместо 8. Общая высота его около 6,8 м. Барботажных
тарелок в нем 4.

Промывателъ газа абсорбера (ПГАБ) аналогичен по устройству промы-
вателю воздуха фильтров.

Первый абсорбер (АВ-1) состоит из 7 чугунных царг, между которыми
установлены 5 барботажных тарелок. Общая высота аппарата около 7 м.

Второй абсорбер (АБ-2) составлен также из 7 чугунных царг. Барбо-
тажными тарелками снабжены только 3 царги. Верхние 3 царги служат
постаментом для первого абсорбера. Это необходимо для создания напора,
обеспечивающего переток жидкости из АБ-1 и АБ-2 самотеком с одно-
временным преодолением сопротивления оросительного холодильника.
Нижняя царга служит для ввода газа и вывода аммонизированного рассола.
Для перетока аммонизированного рассола в САР-2 самотеком АБ-2 также
устанавливают на постаменте-резервуаре.

Другой тип второго абсорбера (рис. 43), в котором одновременно
протекают абсорбция и отвод выделяющегося при этом тепла, составлен
из 7 чугунных царг общей высотой около 12 м. Средние 5 царг являются
холодильниками. В каждой иэ царг с двух противоположных сторон име-
ются прямоугольные окна 7 с фланцами, к которым прикреплены труб-
ные решетки 5 для монтажа холодильных трубок 3 диаметром 50/65 мм
и длиной 3150 мм из серого легированного хромоникелевого чугуна.
Трубные решетки закрыты крышками 6, образующими переточные каме-
ры 4, через которые поступает охлаждающая вода. Так как интенсивность
теплопередачи зависит от скорости движения охлаждающей воды, камеры
разделены перегородками, заставляющими охлаждающую воду проходить
не сразу через все трубки, а последовательно через пучки трубок, разде-
ленные перегородками. Благодаря этому скорость движения воды в труб-
ках возрастает без увеличения ее расхода. В межтрубном пространстве
снизу вверх движется газ. Снаружи трубки орошаются рассолом из АБ-1.
Следовательно, трубки служат как бы скрубберной насадкой. В верхней
Рис. 42. Второй промыватель газа колонн:
I — царги, 2 — барботажные тарелки
царге аппарата имеется тарелка 2, равномерно распределяющая жидкость
по сечению второго абсорбера.

В распределительной тарелке (рис. 44) для стока жидкости просвер-
лено 188 отверстий 1. Для выхода газа на тарелке имеется шесть газовых
стаканов 2 диаметром 300/330 мм. Жидкость из АБ-1 поступает на рас-
пределительную тарелку (см. рис. 43) через гидравлический затвор 1,
прикрепленный к днищу первого абсорбера. Газ из холодильника газа
дистилляции поступает в нижнюю царгу.

Новый тип абсорбера с трубно-решетчатыми тарелками представлен
на рис. 45, а на рис. 46 — его решетчатые и трубно-решетчатые противоточ-
ные тарелки соответственно. Интенсификация процесса абсорбции на проти-
воточных трубно-решетчатых контактных элементах по сравнению с обще-
принятыми в содовой промышленности колпачковыми тарелками и труб-
чатыми холодильниками достигается за счет дополнительного развития
поверхности контакта фаз и дополнительной турбулизации межфазной
поверхности в результате повышения скорости взаимодействующих по-
токов и более интенсивного отвода тепла из зоны газожидкостного кон-
такта, что приводит к росту движущих сил абсорбции в результате сниже-
ния равновесных давлений компонентов. Достоинством этих тарелок
по сравнению, например, с ситчатыми является более широкий диапазон
нагрузок по газу и жидкости, при которых они работают достаточно
устойчиво.

Холодильник газа дистилляции ХГДС (рис. 47) имеет 7 царг, 5 из
которых оборудованы холодильными трубками аналогично АБ-2. В меж-
трубном пространстве холодильника движется охлаждаемый газ, посту-
пающий из отделения дистилляции. Для равномерного распределения газа
по поперечному сечению межтрубного пространства и лучшего отделения
образующегося конденсата охлаждаемый газ движется сверху вниз. Газ
входит в аппарат через штуцер 1 и выходит через штуцер 3. Для лучшего
перемешивания и контакта газа с охлаждающими трубками между цар-
гами имеются частично перекрывающие сечение аппарата перегородки
2, которые заставляют газ двигаться зигзагообразно между отдельными
царгами. Охлаждающая вода движется противотоком к газу, переходя
по трубопроводам из нижней бочки последовательно в вышележащие
и выходя из аппарата из верхней холодильной бочки. Образующийся при
охлаждении газа конденсат, представляющий собой водный раствор ам-
миака и диоксида углерода в виде углекислых солей аммония, выходит
в сборник слабой жидкости через штуцер 4.

Оросительный холодильник (ОХ) (рис. 48) состоит из нескольких
секций, собранных из горизонтально расположенных одна над другой
чугунных труб диаметром каждая 170/150 мм и длиной 27—30 м, соеди-
ненных коленами 4. Все секции присоединены с одной стороны к распре-
делительному 1, а с другой стороны — к сборному 3 коллекторам. Ох-
лаждаемая жидкость поступает в распределительный коллектор, из кото-
рого поднимается по секциям вверх в сборный коллектор и выходит
из холодильника. Жидкость движется внутри труб, которые снаружи оро-
шаются водой. Вода поступает в строго горизонтально расположенные
над каждой секцией корыта 2 win трубы с продольной, обращенной вверх
103
Рис. 43. Второй абсорЛср с внутренним
охлаждением жидкости и газа:

1 - гидравлический затвор, 2 — распре-
делительная тарелка, 3 - холодильные
трубки, 4 - переточи,тя камера, 5 — труб-
ная решетка, 6 — крышка трубной ре-
шетки, 7 - окно в царге

Рис. 44. Распределительная тарелка:
1 — отверстия для стока жидкости, 2 -
газовый стакан
7

Рис. 45. Абсопбер с трубно-решетчатыми тарелками :

1 штуцер вывода аммонизированного рассола, 2 — перераспредели-
тельная тарелка, 3 — иретивотечный труоно-решетчатыи контактный
элемент, 4 ~ противоточная решетчатая тарелка, 5 - распределитель-
ное устройство, 6 — штуцер ввода рассола, 7 — штуцер вывода парога-
зовой смеси, 8 - штуцер ввода парогазовой смеси
Рис. 46. Противоточные тарелки:
решетчатая: 1 — опорное кольцо, 2 - съемная секция тарелки, 3 —
опорная балка;
Рис. 46. Противоточные тарелки (продолжение):

°~ П’Убно-решетчатая противоточная: 1 - теплообменная секция, 2 - крышка сталь-
ная, j - царга, 4 - направляющая, 5 - переточный короб, 5 - крьппк» чугунная, 7-
трубная решетка, 8 — штуцер ввода или вывода охлаждающей воды
Рис. 47. Холодильник газа
дистилляции:

1 - штуцер для входа газа,-
2 — перегородки между цар-
гами, 3 - штуцер для выхода
газа, 4 — штуцер для выхода
конденсата
Рис. 48. Оросительный холодильник:

I - распределительный коллектор, 2 - корыто, 3 - сборный коллектор, 4 - колено трубы
прорезью. Равномерно вытекая через прорезь, вода попадает на верхний
ряд труб и стекает затем последовательно на рсположенные ниже ряды
труб, равномерно их орошая. Таким образом, охлаждение осуществляется
по принципу противотока. Оросительные холодильники громоздки и
мало совершенны. Они имеют низкие показатели как по интенсивности
теплопередачи, так и по расходу воды.

Более совершенны пластинчатые холодильники (рис. 49), состоящие
из набора однотипных с развитой поверхностью гофрированных пластин
1, собираемых в пакеты на желаемую поверхность теплообмена. Эти плас-
тины по периметру уплотнены между собой резиновыми прокладками
5, обеспечивающими необходимый зазор между пластинами. По этим
зазорам протекают противотоком охлаждаемый раствор и охлаждающая
вода. Каждая пластина имеет в верхней части отверстие для ввода горя-
чего раствора и вывода охлаждающей воды и в нижней части — для ввода
охлаждающей воды и вывода охлажденного раствора. Со стороны ввода
и вывода охлаждаемого рассола и охлаждающей воды отверстия в плас-
тинах не уплотнены резиновыми прокладками, поэтому раствор и вода
свободно проходят в зазор между пластинами. С противоположной сто-
роны пластин зти отверстия уплотнены, что исключает возможность сме-
шения раствора и охлаждающей воды в соседнем промежутке между
пластинами.

Таким образом, охлаждаемый раствор входит в холодильник через
штуцер б, омывает пластины с одной стороны и уходит из холодильника
через штуцер 2; охлаждающая вода поступает через штуцер 3 и, пройдя
между пластинами с другой их стороны, выходит через штуцер 7. Пакет
пластин прижат подвижной плитой 8 к неподвижной 4 подобно фильтр-
прессу. Конструкция холодильника позволяет осуществлять различные
схемы включения: параллельное, последовательное и смешанное. Он очень
удобен для осмотра и очистки поверхности теплообмена. В настоящее
время содовая промышленность использует холодильники с поверхностью
теплообмена 80 м2.

Кроме указанных выше аппаратов в отделении абсорбции имеется
вспомогательное оборудование — резервуары, сепараторы и др.

Напорный резервуар рассола. Через него очищенный рассол поступает
в отделение абсорбции, и в нем хранится некоторый запас рассола на случай
временного прекращения подачи его из отделения очистки рассола.

Сборник аммонизированного рассола (САР) служит буфером между
отделениями абсорбции и карбонизации, обеспечивая нормальную работу
этих отделений при временном изменении в них нагрузки.

Сепараторы-брызгоуловители служат для очистки газа от брызг жид-
кости. Очистка происходит под действием инерционных сил, возникающих
при резких изменениях направления газового потока с одновременным
уменьшением его скорости. При повороте потока взвешенные в газе жид-
кие частицы, стремясь сохранить по инерции направление своего движения,
ударяются о стенку сепаратора и отделяются от газового потока. Схема
устройства сепаратора показана на рис. 50. Газ в сепаратор входит сбоку
через штуцер 2 и выходит по центральной трубе 3. Брызги жидкости за-
держиваются на стенках, стекают и выводятся снизу — через штуцер I.
ПО
Рис. 49. Пластинчатый холодильник:

1 — пластины, 2 — штуцер для выхода ох-
лажденного раствора, 3 — штуцер для ввода
охлаждающей воды, 4 - неподвижная
плита, 5 — резиновые прокладки, б —
штуцер для ввода горячего раствора, 7 -
штуцер для вывода охлаждающей воды, 8 -
подвижная плита

3

Рис. 50. Схема устройства сепаратора:

1 - выход жидкости, 2 - вход газа, 3 -
выход газа
На некоторых заводах в отделении абсорбции вместо барботажных
применяют скрубберные промыватели. Они представляют собой аппара-
ты колонного типа, собранные из чугунных царг и заполненные внутри
насадкой — керамическими кольцами, деревянными решетками и т. п.
Насадка расположена на колосниковых решетках. Вверху аппарата име-
ется распределительная тарелка, при помощи которой насадка равномерно
орошается жидкостью. Преимуществами скрубберных аппаратов по срав-
нению с барботажными являются меньшее сопротивление прохождению
газа, простота устройства. Однако чистка и ремонт этих аппаратов более
трудоемки.

Для уменьшения вредных выбросов (аммиака) в атмосферу из ПВФЛ
и ПГКЛ-2 после указанных аппаратов на некоторых содовых заводах
установлены дополнительные санитарные промыватели любой конструк-
ции, являющиеся как бы продолжением соответствующих основных ап-
паратов. Число барботажных тарелок (высота насадки) определяется рас-
четом исходя из ПДК для аммиака (20 мг/м3).

§ 31.	Технологический режим работы отделения абсорбции

Для обеспечения нормальной работы технологический режим отде-
ления абсорбции строго регламентирован. Основные его нормы следующие:

Прямой титр жидкости, выходящей из ПГКЛ-2, и. д...не более 20

Содержание иона сГ в жидкости, выходящей из АБ-2, н.д. . не менее 88
Прямой титр жидкости, выходящей из АБ-2, н. д.....100-106

Температура охлажденного аммонизированного рассола, °C 28-32
Температура газа, поступающего в ХГДС, °C.........68-71

Температура газа, поступающего в АБ-2, С..........58—60

СодержаниеСО2 в газе, выходящем из ПГАБ, об. % . ... не менее 75

Расход очищенного рассола зависит от степени использования NaCl
в производстве (не менее 70%) и от концентрации NaCl в очищенном
рассоле, поддерживаемой в пределах 306—310 г/л, и составляет около
5 м3 на 1 т стандартной (98%-ной) соды.

Это количество рассола согласно приведенной выше технологической
схеме распределяется по двум промывателям. В ПВФЛ и ПГАБ свежий
рассол поглощает небольшие количества аммиака, поступающие с газами.
Возможные колебания режима этих аппаратов не могут заметно ухудшить
извлечение аммиака из газов. Поэтому регламентируют лишь содержание
СО2 в газе, выходящем из ПГАБ, так как эта величина характеризует
герметичность аппаратов и трубопроводов отделения абсорбции, работаю-
щих под вакуумом. При нарушении герметичности в аппараты засасыва-
ется воздух, что увеличивает нагрузку вакуум-насосов, отсасывающих
газ из ПГАБ, и унос аммиака с этим газом. Если с повышенной нагрузкой
вакуум-насосы справиться не могут, то во всей системе нарушается ва-
куум, что приводит к расстройству нормальной работы не только отде-
ления абсорбции, но и отделения дистилляции.

Так как газ из ПГАБ смешивается с газом содовых печей, то подсос
воздуха в отделении абсорбции будет, кроме того, снижать концентрацию
СО2 в газе, поступающем на карбонизацию. Во избежание этого регламент
предусматривает содержание СО2 в газе после ПГАБ не менее 75%. Этого
достигают тщательным уплотнением аппаратов и трубопроводов, работаю-
щих под вакуумом, и наблюдением за исправной работой гидравличес-
кого затвора-сифона на пути жидкости иэ ПГАБ и ПГКЛ-2.

Этот промыватель несет значительно большую нагрузку, чем другие,
так как поглощает больше аммиака. Выходящий иэ него раствор обьино
содержит аммиака 16—19 н. д., или 70—80 кг на 1 т соды. Потери аммиака
с газом ПГКЛ-2 уже значительны — примерно 0,5 кг на 1 т соды. С уве-
личением концентрации аммиака в жидкости этого промывателя будут
возрастать потери аммиака с газом. Поэтому регламент предусматривает
прямой титр в жидкости из ПГКЛ-2 не более 20 н.д. Превышение этой
нормы возможно из-за нарушений режима в отделении карбонизации.
Увеличение выдувания аммиака в процессе карбонизации, а следова-
тельно, увеличение количества аммиака, поступающего в ПГКЛ-2, вынуж-
дает усиливать поток рассола через ПГКЛ-2 при том же количестве аммиа-
ка, поступающего из отделения дистилляции. Таким образом, связь ра-
боты ПГКЛ-2 с работой отделения карбонизации является иногда причиной
излишних потерь аммиака или снижения содержания аммиака в рассоле.

Типовые регламентированные нормы предусматривают получение
аммонизированного рассола с прямым титром 100—106 н.д. При согласо-
ванной работе отделений содового завода препятствием для поглощения
аммиака и получения указанного раствора может быть только чрезмерно
высокая температура жидкости во втором абсорбере. Поэтому регламен-
том строго ограничен температурный режим второго абсорбера: темпе-
ратура поступающего из оросительного холодильника рассола не должна
превышать 28—32° С; температура поступающего газа дистилляции 58-
60° С. До более низкой температуры его охлаждать опасно, так как при
этом могут образоваться углеаммонийные соли и забить трубопроводы.
Повышать температуру также нельзя главным образом иэ-за увеличения
при этом количества водяных паров в газе, конденсация которых в аб-
сорбере может вызвать чрезмерное повышение температуры и разбав-
ление рассола.

При соблюдении регламентированного режима температура аммо-
низированного рассола к выходу из второго абсорбера повышается пример-
но до 65° С, что для получения рассола с прямым титром 100—106 н.д.
допустимо. В АБ-2, имеющем три барботажные тарелки, поглощается
примерно половина аммиака, поступающего с газом дистилляции. Вто-
рая половина почти полностью поглощается в первом абсорбере. При
этом температура жидкости к выходу иэ АБ-1 не может подняться выше
65° С, так как температуры поступающих в АБ-1 рассола из ПГКЛ-2 и
газа иэ АБ-2 ниже, чем соответствующие температуры для АБ-2.

Таким образом, при соблюдении регламента для второго абсорбера
режим первого абсорбера при согласованной работе автоматически сох-
раняется. Если в АБ-1 поступает гаэ от дистилляции слабых жидкостей,
то температура его после холодильника, предусмотренная регламентом,
58—60° С, т. е. такая же, как для газа, поступающего в АБ-2.
Нормы регламентируют концентрацию NaCl в аммонизированном рас-
соле, выходящем из АБ-2. Она должна быть не менее 88 н.д. Эта цифра
характеризует увеличение объема рассола при аммонизации за счет пог-
лощения аммиака, конденсации водяных паров и брызг, приносимых
газами. В неблагоприятных случаях воды от брызг в аммонизированном
рассоле может быть не меньше, чем от конденсации водяного пара. Если
в качестве второго абсорбера применяют аппарат с внутренними холодиль-
никами, снижение концентрации СГ в аммонизированном рассоле может
служить сигналом о наличии течи в трубках холодильников.

Газ в аппаратах абсорбции движется благодаря разнице давлений в
начале и в конце газового потока. При установившемся режиме на каж-
дом участке трубопровода или аппарата имеется определенное давление,
которое снижается по ходу газового потока. На протяжении каждого
участка давление изменяется на величину, соответствующую сопротив-
лению этого участка. Если на данном участке изменение давления больше
нормы, это указывает на какую-либо неисправность, например засорение
трубопровода или аппарата. Давление может повыситься на протяжении
всего газового потока при постоянной нагрузке вакуум-насосов, например
при ненормально возросшей температуре газа или проскоке газа через
сифон, соединяющий ПГКЛ-2 и АБ-1.

Таким образом, для поддержания нормального режима необходимо
наблюдать эа давлением или точнее — за вакуумом на различных участках
отделения абсорбции.

В отделении абсорбции на 1 т соды поглощается примерно 0,5 т амми-
ака. Из этого количества более 80% поступает с газом дистилляции. От-
сюда вытекает основная задача обслуживающего персонала — обеспечить
полную согласованность с работой отделения дистилляции при выдаче
соответствующего количества аммонизированного рассола, содержащего
100—106 н.д. аммиака. Для этого требуется внимательно регулировать
подачу рассола в соответствии с количеством поступающего из отделения
дистилляции аммиака, соблюдать температурный режим и поддерживать
в системе вакуум в соответствии с установленными нормами. О коли-
честве получающегося аммонизированного рассола, о согласованности
работы взаимно связанных отделений абсорбции, дистилляции и карбо-
низации можно судить по уровню жидкости в сборнике аммонизирован-
ного рассола, куда, пройдя оросительный холодильник, поступает рассол
иэ АБ-2 и откуда он передается в отделение карбонизации.

При согласованной нормальной работе приход и расход аммонизи-
рованного рассола должны быть равны, следовательно, уровень жидкости
в сборнике не должен изменяться. Снижение уровня говорит об увеличе-
нии нагрузки отделения карбонизации. В этом случае для ликвидации
недостачи аммонизированного рассола увеличивают нагрузку отделения
дистилляции и соответственно поступление очищенного рассола. При повы-
шении уровня в сборнике аммонизированного рассола поступают наоборот.

Для соблюдения норм технологического режима необходимо систе-
матически наблюдать за работой отдельных аппаратов и контролировать
их, чтобы было легче выявить причины возможных нарушений регламента
и ликвидировать их. Контроль производства осуществляют цеховая лабо-
ратория и аппаратчик.

114
Ниже в качестве примера приведены данные контрольных измерений
для завода, работающего по схеме с двухступенчатой абсорбцией и охлаж-
дением жидкости в оросительных холодильниках.

Перв ый	абсорбер
Газ на выходе	Вакуум  Температура  Жидкость на входе Прямой титр Содержание СО|- Температура  Жидкость на выходе Прямой титр Содержание СОз” - ” -	СГ  Температура  Второй  Газ на входе	Температура	333-34,6 кПа (250-260 мм рт. ст.) 30-40° С  15-20 н.д.  2-5 н. д.  10-25° С  55-60 н. д.  15-20 н. д.  95-96 н.д.  60-65° С  абсорбер  58-60° С
Вакуум.	8,0-10,7 кПа (60—80 мм рт. ст.)
Газ на выходе	Вакуум  Жидкость до холо- Температура днлшика  Жидкость из сборни- Температура ка аммонизирован- ного	' рассола  (САР-2)	Прямой титр  Содержание COj- - ” -	СГ  Промыватель в  Жидкость на выходе Прямой титр Содержание СГ	133-16/) кПа (100-120 мм рт. ст.)  65-68° С  28-32° С  100-106 н.д.  36—38 н. д.  88-90 н. д.  оздуха фильтров  1 н.д.  102-104 н.д.
Газ на входе	Вакуум  Промыватель	46,7—50,7 кПа (350—380 мм рт. ст.)  газа абсорбции
Газ на выходе	Вакуум  Содержание СО2 Температура  Жидкость на выходе Прямой титр	34,7-37,3 кПа (260—280 мм рт. ст.) 75-80 об. %  25-30° С  5-10 н. д.

	Второй промыватель газа		КОЛОНН
Газ на входе	Давление (изб.)	18,7-20,0 »	Ла (140-150 мм рт. ст.)
Содержание СО2  Температура  Газ на выходе	Содержание СО2  Давление (изб.)  Жидкость на выходе Прямой титр		5-6 об. %  40-45° С  4-5 об. %  5,3 кПа (40 ’м рт. ст.) Не более 20 н. д.	

К числу наиболее опасных отклонений от нормального технологичес-

115
кого режима работы отделения абсорбции относится повышение прямого
титра рассола на выходе иэ ПГКЛ-2, что ведет к увеличению содержания
аммиака в отходящих из ПГКЛ-2 газах, т. е. к росту потерь аммиака в
производстве.

Для устранения этого явления необходимо проконтролировать работу
первого промывателя газ i колонн в отделении карбонизации. Увеличение
содержания NH3 в газах, отходящих из ПГКЛ-1, свидетельствует или
о забивке самого ПГКЛ-1, или о нарушении температурного режима оса-
дительных колонн, приводящем к увеличению уноса аммиака из рабочих
колонн. Одной из эффективных мер, устраняющих это нарушение, явля-
ется увеличение подачи очищенного рассола на ПГКЛ-2.

Повышение или понижение прямого титра аммонизированного рас-
сола на выходе из второго абсорбера (конечный аммонизированный рас-
сол) также весьма неблагоприятно сказывается на работе всего цеха в
целом. Повышение прямого титра может привести к выпадению из рас-
сола в САР твердого хлорида натрия и к увеличению количества выдува-
емого аммиака из рабочих колонн, что приведет к перегрузке ПГКЛ-1
и ПГКЛ-2. Прямой титр можно сравнительно легко снизить увеличением
подачи сырого рассола в аппараты отделения абсорбции, повышением
температуры аммонизированного рассола на выходе из АБ-2, снижением
эффективности охлаждения рассола после АБ-1 в оросительном холодиль-
нике. Понижение прямого титра ведет к потере производительности цеха
в результате снижения отношения NH3/Cr.

Для приведения прямого титра в соответствие с нормами можно умень-
шить подачу очищенного рассола в аппараты отделения абсорбции, снизить
температуру частично аммонизированного рассола перед подачей его на
второй абсорбер, увеличив подачу воды на оросительный холодильник
после первой стадии абсорбции, или снизить температуру газов дистилля-
ции, поступающих во второй абсорбер, путем повышения эффективности
охлаждения парогазовой смеси в ХГДС.

Снижение титра хлора сверх регламентируемого значения также ведет
к понижению производительности цеха (уменьшается съем соды с 1 м3
аммонизированного рассола). Это может произойти главным образом в
результате повышения температуры парогазовой смеси, подаваемой на
абсорбцию (вносится больше водяного пара), или в результате проте-
кания воды в трубках холодильника газов дистилляции. Повышение эф-
фективности охлаждения и устранение течи воды приводят к повышению
содержания иона хлора до значения,определяемого регламентом.

§ 32.	Принципиальные основы автоматического регулирования
процесса абсорбции

Целью системы авторегулирования отделения абсорбции является
получение аммонизированного рассола заданного постоянного состава
и поглощение всего поступившего на абсорбцию аммиака. В настоящее
время отсутствуют достаточно надежные промышленные анализаторы кон-
центрации аммиака в рассоле, поэтому для системы регулирования изыс-
киваются косвенные параметры. Так как процесс абсорбции аммиака
116
рассолом и сопровождающий его процесс поглощения СО2 из газов дис-
тилляции идут с выделением тепла, параметром регулирования может
быть температура рассола в одной из точек или совокупность температур
рассола в нескольких точках по высоте абсорбционной колонны.

Обычно в качестве параметра регулирования выбирают температуру
рассола на выходе из первого абсорбера или совокупность температур
рассола на входе в абсорбционную колонну, на выходе из второго про-
мывателя газа колонн и на выходе из первого абсорбера. Совокупность
температур лучше отражает зависимость нагрева рассола от количества
поглощенного аммиака, так как учитывает температуру поступающего
рассола и нагрев рассола в ПГКЛ-2 за счет поглощения аммиака, диоксида
углерода и паров воды из отходящих газов карбонизации. По этому кос-
венному параметру регулируют подачу рассола на абсорбцию. Так как
степень нагрева рассола зависит не только от количества поглощенного
аммиака, но и от других факторов (содержания паров воды в поступаю-
щих и отходящих газах, соотношения NH3 и СО2 в поступающем газе
и др.), схема регулирования предусматривает установку ряда вспомо-
гательных контуров регулирования.

Для стабилизации состава парогазовой смеси, поступающей из дистил-
ляции на абсорбцию, предусмотрена установка регуляторов давления
и температуры этой смеси. Регулятор температуры воздействует на подачу
охлаждаюшей воды в ХГДС, регулятор давления — на степень открытия
дроссельной заслонки на газопроводе, отводящем газ из ПГАБ к вакуум-
насосу. Кроме того, имеются регуляторы температуры рассола, поступаю-
щего АБ-2 и выходящего из него, которые регулируют подачу воды в со-
ответствующие холодильники, регулятор уровня рассола в напорном
баке, воздействующий на приход рассола. Таким образом, на станции
абсорбции автоматически регулируют температуру и давление парогазовой
смеси, поступающей иэ дистилляции на абсорбцию, температуру аммони-
зированного рассола на входе в АБ-2 и выходе иэ него, уровень рассола
в напорном баке и подачу его в абсорбционную колонну.

§ 33.	Охрана труда и техника безопасности
в отделении абсорбции

К работе в отделении допускают только после проверки знания рабо-
чей инструкции и инструкции по технике безопасности. Такую проверку
оформляют соответствующим протоколом в цеховом журнале.

В отделении абсорбции при аварийных остановках, нарушении гер-
метичности аппаратов и трубопроводов и т. п. возможно загрязнение воз-
духа аммиаком. Аммиак очень ядовит. Присутствие его в воздухе в коли-
честве 20 мг/м3 уже вызывает удушье со смертельным исходом. Опасность
отравления им, однако, резко уменьшается благодаря легкости обнаруже-
ния его присутствия по запаху и действию на глаза в концентрациях, зна-
чительно менее опасных. Противогазы в содовом производстве применяют
практически только лишь в аварийных случаях. Рабочие должны энать
правила пользования противогазом. В специальном ящике стола для тит-
рования всегда должно храниться не менее двух противогазов.
Чтобы предупредить падение вакуума в аппаратах отделения абсорб-
ции и тем самым возможное выделение аммиака в помещение цеха, необ-
ходимо непрерывно питать аппараты рассолом и охлаждать газ до нужной
температуры. Вакуум-насосы отделения абсорбции должны работать бес-
перебойно. Поэтому следует иметь резерв вакуум-насосов, готовых к
пуску.

Для предотвращения вытекания жидкости и газа из аппаратов необ-
ходимо тщательно уплотнять все имеющиеся на аппаратах люки, отверстия
и фланцевые соединения. Особое внимание следует уделять уплотнению
люков и отверстий на втором промывателе газа колонн, который рабо-
тает под избыточным давлением.

Из-за излучения тепла аппаратами и газоходами в отделении абсорбции
летом может быть слишком жарко. Поэтому, а также в связи с возмож-
ностью случайного выделения аммиака цех абсорбции должен иметь хо-
рошую вентиляцию и легко открывающиеся окна.

Контрольные вопросы.

1. Для чего нужен аммиак в содовом производстве? X От чего зависит раствори-
мость аммиака в рассоле? 3. Изменяется ли кенцштрашы NAC1 при аммонизации рас-
сола? 4. Для чего в процессе аммонизации охлаждают рассол? 5. Какую роль играет
СОг при получении аммонизированного рассола? 6. Почему нельзя охлаждать газ
дистилляции ниже 55 С? 7. Почему при аммонизации рассол нагревается? 8. Начерти-
те и объясните типовую технологическую схему отделения аммонизации. 9. Каковы
преимущества и недостатки второго абсорбера с внутренними холодильниками?
10. Как устроены ал-ираты барботажного типа в отделении абсорбции? 11. Как устро-
ены .аппараты скрубберного типа? IX Как устроены холодильники газа дистилляции
и оросительный холодильник? 13. Каковы типовые нормы технологического режима
аппаратов отделения абсорбции? 14. Почему регпиментированы нормы содержания
NaCl в жидкости после АБ-2 и концентрация COj в газе после ПГАБ? 15. Для чего
замеряют уровень в сборнике аммонизированного рассола? От чего он зависит и как
его регулируют? 16. Какой показатель положен в основу автоматического регулирова-
ния работы отделения абсорбции и почему? 17. Аммонизированный рассол содержит
2—

105 н. д. NH3 и 35 н.д. СО3 . Рассчитайте давление аммиака над этим раствором при
температуре 60, 65 и 70 С. 18. Каким будет давление аммиака над этим же раствором
2 —

при тех же температурах в отсутствие СО3 .19. Рассчитайте количество тепла, выде-
лившегося при растворении 85 г аммиака в 1 л рассола, и определите конечную темпе-
ратуру рассола, если начальная температура была 20°С. 20. На 1 т соды расходуется
5,1 м3 рассола с концентрацией NaCl 310 г/л. Определите объем аммонизированного
рассола, выходящего из АБ-2, если концентрация NaCl в нем 90 н. д.
ГП AB A 8. КАРБОНИЗАЦИЯ АММОНИЗИРОВАННОГО РАССОЛА
(ОТДЕЛЕНИЕ КАРБОНИЗАЦИИ)

§ 34. Физико-химические основы процесса карбонизации

В процессе карбонизации протекает абсорбция диоксида углерода ам-
монизированным раствором с выделением в твердую фазу бикарбоната
натрия. В общем виде этот процесс может быть представлен реакцией

NaCl + NH3 + СО2 + Н2О NaHCO3 + NH4C1

(37)

В содовом производстве количество поглощенного диоксида углерода
характеризуется степенью карбонизации системы Rc. Rc представляет про-
центное отношение содержания в системе СО2 и общего NH3, выраженных
в н.д. Количество поглощенного диоксида углерода определяют как сумму
количеств диоксида углерода, содержащихся в растворе и в осадке в виде
NaHCO3. Количество СО2 в осадке определяют по концентрации в растворе
связанного аммиака — хлорида аммония, соответствующего осажденному
NaHCO3. Количество связанного аммиака вычисляют по разности между
общим аммиаком и щелочностью раствора, которая дает содержание толь-
ко того NH4C1, который соответствует осажденному NaHCO3:

NH3 связ = NH3o6m (щелочность)

Таким образом, степень карбонизации системы Rc (в %) можно подсчитать
из уравнения

СО2 р.р + 2ЫНЗСВЯЗ

NH3o6ih

(38)

(При пересчете NH3CBH3 на диоксид углерода, связанный в виде
NaHCO3, где содержится 2г-экв СО2, содержание NH3CBH3 увеличивается
вдвое.)

Для получения NaHCO3 согласно реакции (37) необходимы ионы Na~
и НСО3. Первые доставляются поваренной солью NaCl, а вторые — образую-
щимся иэ NH3, СО2 и Н2 О бикарбонатом аммония NH4 НСО3.

NH4HCO3 образуется двумя путями. Растворенный в аммонизирован-
ном рассоле аммиак находится в виде связанного с водой гидратированно-
го NH4OH и свободного nh3 согласно реакции

NH3 +H2O^NH4OH

(39)

119
В процессе карбонизации поглощаемый диоксид углерода может реагиро-
вать как с NH3, так и с NH4OH. По первому пути образуется карбаминово-
кислый аммоний, или карбамат аммония:

2NH3 + СО2 NH2 СО2 NH4	(40)

который при взаимодействии с водой и дает NH4HCO3:

NH2CO2NH4 + Н2ОNH4HCO3 + NH3	(41)

По мере поглощения СО2 концентрация свободного аммиака падает и рав-
новесие реакции (41) сдвигается в правую сторону, т.е. в сторону накопле-
ния в растворе NH4HCO3.

Второй путь — взаимодействие СО2 с NH4OH — можно показать следу-
ющими реакциями:

2NH4OH + СО2 (NH4)2CO3 + Н2О	(42)

(NH4)2СО3 + СО2 + Н2О 2NH4HCO3	(43)

Следовательно, и по второму пути по мере поглощения СО2 идет накопле-
ние NH4HCO3.

Преимущественно по первому пути процесс идет в начале карбонизации
аммонизированного рассола, когда в растворе еще мало.СО2 и много сво-
бодного NH3. Второй путь характерен для конца процесса карбонизации ам-
монизированного рассола, когда Rc приближается к 200%.

При Rc = 200%, т.е. когда на 1 н.д. NH3 приходится 2 н.д. СО2, все угле-
кислые соли в системе находятся в виде бикарбонатов. Тогда уравнение
(37) можно записать в виде

NaCl + NH4HCO3 NaHCO3 + NH4C1	(44)

Однако в условиях производства Rc не достигает 200% и составляет обычно
187-193%.

Растворимость в системе, соответствующей реакции (44), была иссле-
дована П.П. Федотьевым в 30-х годах. Процесс проводился при давлении
СО2 в газе карбонизации, равном 1 кгс/см2, или 98 кПа. Исследуя
растворимость в этой системе, Федотьев установил, что максимально воз-
можный выход осажденного NaHCO3 соответствует системе, которая насы-
щена тремя солями — NH4HCO3,NH4C1 и NaHCO3. (При этом NaHCO3 нахо-
дится в твердой фазе.)

Используя понятие коээфициента использования натрия t/Na, которое
является отношением количества осажденного NaHCO3 (в н.д.) к исходно-
му NaCl (в %) :

NaHCO3oc	_ NH3CBH3

l>Na _-----Г"--- -100 ИЛИ t/N -—----------- . 100

NaCl	Na С1-Общ

(45)
Федотьев определил зависимость UNa от температуры для тех же условий
насыщения системы тремя солями и получил следующие результаты:

Таблица 5

Температура раствора °C	Состав раствора, н. д.				%’ %
	С1общ	ЫЦобщ	NH* 4СВЯЗ	СО2 обш	
0	96,8	80,0	71,2	19,2	73,6
15	105,0	97,2	82,8	28,8	78,8
30	113,8	112,6	95,0	35,2	83,5
32	115,0	114,0	96,5	35,8	84,0
32	«в»-»		——		<84

С повышением температуры i/Na возрастает примерно до 32° С, после че-
го начинает падать. Связано это с увеличением растворимости NH4C1 — свя-
занного аммиака (чем больше содержание связанного NH3, тем выше f/Na).
Однако с ростом растворимости NH4C1 растет растворимость и NaHCO3, что
снижает i/Na. Противоположно воздействующие факторы приводят к появ-
о 35,8 + 2 • 96,5
лению на кривой t/Na=/W максимума при 32 C,Rc =---------------• 100 =

114,0

= 200% и отношении МН4общ/С1^б11^ = 1,00.

Таким образом, Федотьев показал, что при аммиачном способе получе-
ния соды теоретически можно достигнуть степени использования натрия
около 84%. Однако в условиях производства значение <7Na не превышает
75%. Это объясняется тем, что конечные растворы могут быть насыщены
только NaHCO3, так как при насыщении их NH4C1 и NH4HCO3 осадок
NaHCO3 будет загрязнен этими солями, что недопустимо. Кроме того, для
достижения равновесного состояния требуется длительное время, что в ус-
ловиях производства не оправдывается. И, наконец, чтобы достичь мак-
симального значения t/Na, т.е. получить оптимальные растворы, к рассолу
в процессе карбонизации следует добавлять аммиак и твердую поваренную
соль. Последняя в процессе карбонизации и выпадения в осадок NaHCO3
будет растворяться, при этом концентрация СТ в конечном растворе повы-
сится до требуемой оптимальной величины. Это возможно лишь при нали-
чии на заводе чистой поваренной соли, получаемой попутно, например в
цехе хлорида кальция, так как твердая техническая каменная соль содер-
жит примеси Са2+ и Mg2+ и поэтому непригодна. При введении в карбо-
низационную колонну чистой поваренной соли необходимо одновременно
вводить в_ нее дополнительные количества аммиака, чтобы отношение
МНзобщ/С1Общ в конце карбонизации было близко к 1.

Для расчета равновесного состава системы, представленной реакцией
(37), следует знать четыре переменные, например температуру и концент-
рации трех компонентов иэ четырех (СГбщ, ЫНзобщ, СО2общ и NH3CBJJ3)
или степень карбонизации Rc вместо одного из трех последних.

Следовательно, эная концентрации трех компонентов, можно рас-
считать концентрацию четвертого при данной температуре. В условиях
121
производства для этого необходимо энать количество осажденного NaHCO3
при достижении равновесия.Г.И. Микулиным выведено эмпирическое урав-
нение, позволяющее рассчитать по составу поступившего на карбонизацию
исходного раствора (в н.д.) количество осажденного NaHCO3 при данной
температуре и степени карбонизации (н.д.) :

^зсвяз = 68 + °’47<СГобщ - 95> + 0’56<кнзобщ - 92> + °’57<Лс -

-190) — 0,14 (f—25)

(46)

Эго уравнение действительно в пределах следующих концентраций (н.д.) :

Ю5 > С1^щ > 85; 104 > ЫНзобщ > 80; 30°С > t > 20°С;

200% >RC > 180%.

Из уравнения (46) следует, что с увеличением концентрации исходных
веществ количество осажденного NaHCO3 возрастает. Поэтому в производ-
стве соды и стремятся подавать рассол из скважин с максимально воз-
можной концентрацией NaCl и предотвращать разбавление рассола в отделе-
ниях очистки и аммонизации. Повышение концентрации МН3общ ограниче-
но выделением в осадок NH4HCO3.

Иэ табл. 5 видно, что при оптимальных концентрациях NH3o6uJ и С1“бщ
их отношение равно 1. С учетом выдувания аммиака из рабочих колонн,
составляющего, по опытным данным, примерно 15% от его введенного ко-
личества, отношение NH3o6ux/Cl^6ux в аммонизированном рассоле, поступа-
ющем на карбонизацию, должно составлять 1,10—1,15.

Достижение максимально возможной степени карбонизации системы
Rc зависит от концентрации СО2 в карбонизующем газе при прочих рав-
ных условиях. Диоксид углерода поступает на карбонизацию из отделений
содовых и известковых печей. Концентрация СО2 газа содовых, печей 85—
90 об.%. Он полностью расходуется на карбонизацию. К этому газу добав-
ляется определенное количество газа известковых печей с концентрацией
СО2 33—40 об.%. *Все потери СО2 в производстве восполняются газом из-
вестковых печей, поэтому чем больше потерь СО2, тем более разбавленным
будет газ, поступающий на карбонизацию.

Степень испопмования СО2 в производстве подсчитывают по уравнению

100 (СО, - СО, )

LCO2 = -------£посг--2вых___. . 100>

СО, (100-СО,'	)

znocr	ZBbIX

(47)

где СО2посг — средняя концентрация СО2 в поступающем газе; СО2вьк —
концентрация СО2 в газё на выходе из рабочих колонн, об.%.

Коэффициент использования СО2 в условиях производства 83—88 об.%.

Иэ уравнения (46) видно, что чем ниже температура, тем больше вы-
ход NaHCO3. Однако уравнение (46) действует в пределах изменения
температур от 30 до 20° С. В условиях производства средняя температура
охлаждающей воды на входе в холодильные элементы карбонизационной
122
колонны 20—25° С, поэтому температура суспензии колеблется в пределах
25—30° С. Однако чем ниже температура, тем больше выход NaHCO3 в твер-
дую фазу.

Процесс кристаллизации бикарбоната натрия играет большую роль при
карбонизации аммонизированного рассола. Он определяет температурный
режим карбонизации и производительность карбонизационной колонны. К
качеству кристаллов предъявляются очень высокие требования: они долж-
ны быть однородными по размеру и форме. От соблюдения этих условий
зависит работа отделений фильтрации и содовых печей, а также качество го-
тового продукта — соды. Мелкие, илистые или сросшиеся кристаллы труд-
но фильтруются и промываются, они забивают поры фильтрующей ткани и
удерживают много маточного раствора (влаги). Это ведет к перерасходу
тепла на кальцинацию и повышению содержания СГ в готовой продукции.

Процесс кристаллизации характеризуется двумя видимыми периодами:
1) образованием мельчайших кристаллических зародышей — ’’центров
кристаллизации” — метастабильное состояние системы, или период индук-
ции; 2) ростом образовавшихся зародышей — период массовой кристалли-
зации. Величина и форма кристаллов в обоих периодах зависят от скорости
протекания процессов. Чем больше образуется в начальном периоде крис-
таллических зародышей, тем больше получится конечных кристаллов и
тем меньше будут их размеры, так как определенное количество кристал-
лической массы распределится на большее число кристаллов. Поэтому для
получения крупных кристаллов необходимо создать в начальном периоде
кристаллизации такие условия, при которых число образующихся в раство-
ре кристаллических зародышей не будут чрезмерно большим.

Зародыши кристаллов образуются только из пересыщенных растворов.
Разность концентраций соли в пересыщенном и насыщенном растворах
характеризует величину пересыщения: ДС = (NaHCO3Hp - NaHCCUp) *.
От этой величины зависит скорость образования, а следовательно, и число
кристаллических зародышей.

В общем виде скорость кристаллизации выражается уравнением

Л'кДС	(48)

где К к — константа скорости кристаллизации, определяемая из уравнения
lgKK=-—+ 1,504;	(49)

Т

△С —пересыщение раствора по кристаллизующей соли, Т — температура, К.

Известно, что чем ниже температура, тем выше пересыщение ДС и тем
выше скорость кристаллизации W к (уменьшается значение NaHCO3p).

Для уменьшения скорости образования кристаллических зародышей
нужно уменьшить величину пересыщения, т.е. повысить температуру. По-
этому в процессе карбонизации к моменту образования кристаллических
зародышей температуру карбонизуемого раствора повышают до 60—65° С
(за счет тепла реакций). IV к с повышением температуры несколько возрас-

1 Индекс ”нр” означает: неравновесная концентрация NaHCO3, ”р” - равновес-
ная концентрация.
тает за счет роста Кк (уравнение 49), однако влияние пересыщения на Wк
превышает влияние/^, поэтому WK с повышением температуры падает.

Для дальнейшего роста образовавшихся зародышей пересыщение под-
держивают путем охлаждения раствора и путем карбонизации, т.е. образо-
вания новых ионов НСО3 или молекул NH4 НСО3. Однако по мере выпаде-
ния в осадок бикарбоната натрия, т.е. уменьшения концентрации ионов
Na+, величина пересыщения уменьшается и к выходу суспензии из карбони-
зационной колонны приближается к нулю. Чтобы избежать в процессе крис-
таллизации резкого увеличения степени пересыщения, приводящего к рез-
кому увеличению числа новых кристаллических зародышей, необходимо
избегать резкого охлаждения раствора. Это требование особенно важно при
кристаллизации первых 30 н.д. NaHCO3, когда величина пересыщения еще
достаточно велика.

Постепенное равномерное охлаждение раствора в процессе кристалли-
зации NaHCO3 необходимо и для правильного роста образовавшихся
кристаллов, которые в конечном результате должны иметь форму корот-
ких цилиндров — ’’бочек”. При резком охлаждении, а следовательно, при
резком увеличении пересыщения и скорости кристаллизации правильный
рост кристаллов нарушается. Образуются мелкие игольчатые кристаллы,
которые неправильно срастаются, образуя так называемые ’’друзы”. Как
уже указывалось, такие кристаллы при фильтрации удерживают много
влаги. Практикой установлено, что в карбонизационных колоннах получа-
ются достаточно хорошие кристаллы, если охлаждать суспензии к выходу
из колонны до 25—30°С. При этом размер кристаллов составляет 0,1—
0,2 мм.

Таким образом, требования к качеству кристаллов заставляют строго
соблюдать температурный режим всего процесса карбонизации. Это особен-
но относится к температуре в зоне зарождения центров кристаллизации, где
даже небольшое понижение температуры ниже нормы приводит к заметно-
му ухудшению качества кристаллов.

Повышение температуры к моменту образования кристаллических за-
родышей в карбонизационной колонне достигается за счет теплоты, выделя-
ющейся при поглощении диоксида углерода поступающим аммонизиро-
ванным рассолом, и теплоты реакции между поглощенным диоксидом уг-
лерода и аммиаком, как видно из следующих равенств:

СО2 (г.) -> СО2 (р.) + 24,7 кДж (5,9 ккал)	(50)

СО2(р.) + NH4OH(p.)->NH4HCO3(p.)+ 40,5 кДж (9,7 ккал) (51)

Количество поглощаемого диоксида углерода до момента образования
кристаллических зародышей, а следовательно, и количество выделяемой
теплоты будут зависеть от количества уже имеющейся в растворе СО2, т.е.
от степени карбонизации поступающего в колонну рассола. Чем она выше,
тем меньше поглотится СО2 и тем меньше выделится тепла к началу обра-
зования кристаллических зародышей. Поэтому чем больше степень карбо-
низации поступающего в колонну раствора, тем выше должна быть его тем-
пература. Однако повышение температуры раствора вызывает повышение
124
равновесного давления аммиака над рассолом, что приводит к увеличению
выдувания аммиака из раствора газом, уходящим из колонны. Выдувание
аммиака из раствора сопровождается поглощением тепла, т.е. охлаждением
раствора:

NH4OH(p.)-> NH3(r.) + Н2О(ж) - 34,7 кДж (8,3 ккал)

(52)

Температурный режим карбонизационной колонны влияет не только на
качество кристаллов NaHCO3, но и на скорость поглощения диоксида угле-
рода. На рис. 51 показана зависимость оптимального температурного режи-

ма процесса карбонизации с точки
зрения скорости поглощения диок-
сида углерода от степени карбони-
зации. Характер кривой на рисунке
определяют два фактора, от кото-
рых зависит скорость поглощения
СО2 — скорость диффузии актив-
ного компонента к поверхности
контакта фаз и равновесное давле-
ние СО2 над карбонизуемым раст-
вором. Чем выше степень карбони-
зации, тем ниже температура, при
которой начинается отрицательное
влияние равновесного давления
СО2 на скорость ее поглощения.
Поэтому оптимальные температуры

Рис. 51. Зависимость оптимального темпе-
ратурного режима процесса карбонизации
от степени карбонизации

с повышением степени карбонизации снижаются.

Как видно из графика, при степени карбонизации около 100%, т.е. в на-
чальный период кристаллизации NaHCO3, когда образуются кристалличес-
кие зародыши, оптимальная для скорости поглощения СО2 температура
составляет около 50° С, но практически в этой зоне карбонизационной ко-
лонны поддерживают температуру 60—68° С из-за требований, предъявляе-
мых к качеству кристаллов. При выходе иэ колонны степень карбонизации
суспензии составляет 185—190%. Согласно рис. 51 при такой степени карбо-
низации оптимальная температура выходящей суспензии должна быть ниже
20° С. Однако требования, связанные с качеством кристаллов NaHCO3, за-
ставляют поддерживать температуру около 2э—30°С. Таким образом, главным
фактором, определяющим температурный режим по всей высоте колонны,
является качество кристаллов бикарбоната натрия.

§ 35.	Технологическая схема отделения карбонизации

В процессе карбонизации, сопровождающейся кристаллизацией бикар-
боната натрия, внутренние поверхности карбонизационной колонны посте-
пенно покрываются коркой кристаллизующегося из раствора NaHCO3.

Отложению кристаллов способствуют замедленное движение жидкой
пленки, прилегающей непосредственно к твердой шероховатой поверхнос-
ти, и более низкая, чем в общей массе жидкости, температура наружных
стенок колонны и охлаждающих поверхностей. Это увеличивает степень пе-
ресыщения раствора, а следовательно, и скорость кристаллизации непосред-
ственно на твердых поверхностях колонны. Приставшие к поверхности
кристаллы облегчают последующее отложение кристаллической массы. По-
этому слой осадка на стенках постепенно увеличивается, а свободное сече-
ние для прохода жидкости и карбонизующего газа уменьшается.

Линейная скорость движения газа в засоренных местах увеличивается и
начинает оказывать сопротивление прохождению жидкости сверху вниз
колонны. При сильном засорении движение жидкости через засоренный
участок может совсем прекратиться. Жидкость, как говорят, ’’подвисает”
над засоренным участком. Ниже этого участка суспензия уходит в мерник.
В результате сопротивление столба жидкости в колонне уменьшается, дав-
ление газа на входе в КЛ падает, гаэ начинает пробиваться в мерники. По-
этому колонну необходимо периодически промывать, т.е. освобождать от
образовавшихся на стенках и трубах наслоений кристаллической массы,
количество которой может достигать 4—6 т на колонну.

Промывать КЛ необходимо также потому, что отложение кристаллов
на холодильной поверхности снижает ее теплопроводность. На рис. 52 по-
казано изменение коэффициента теплопередачи К в холодильнике колонны
в течение рабочего периода.

Рис. 52. Изменение коэффициента теплопередачи К в холодильнике
колонны в течение рабочего периода

Промывается карбонизационная колонна аммонизированным рассолом,
поступающим из отделения абсорбции. Этот рассол содержит несвязанный
аммиак NH4OH, который взаимодействует с осажденным на стенках ко-
лонн бикарбонатом натрия и переводит его в раствор в виде более раство-
римого карбоната натрия Na2 СОз по реакции

2NaHCO3(iB.) + 2NH4OH(p.) -> Ыа2СО3(тв.) + (NH4)2CO3 (р.)+
+ Н2О (ж.)	<53>

126
Без промывки колонна работает 3—4 сут. Промывка длится 16—20 ч.
Чтобы обеспечить непрерывность процесса карбонизации,,необходимо не-
сколько карбонизационных колонн.

Для лучшего перемешивания жидкости, а следовательно, для более бы-
строго растворения осадка в промывную колонну подают снизу из извест-
ковых печей газ, содержащий 35—40 об.% СО2. Таким образом, промывка
колонны совмещается с полезной операцией — предварительной карбони-
зацией аммонизированного рассола. Поэтому карбонизационную колонну,
находящуюся на промывке, в этот период называют колонной предвари-
тельной карбонизации (КЛПК). Остальные колонны, где протекает основ-
ной процесс — осаждение бикарбоната натрия, называются осадительными
или рабочими колоннами (КП).

Предварительная карбонизация аммонизированного рассола позволяет
уменьшить долю газа известковых печей, подаваемую на осадительные ко-
лонны, что увеличивает среднюю концентрацию СО2 в поступающем на зти
колонны газе. Это в свою очередь повышает степень использования натрия
в процессе карбонизации и в целом увеличивает производительность осади-
тельных колонн. По мере поглощения диоксида углерода в КЛПК концен-
трация свободного аммиака NH4OH в аммонизированном рассоле снижает-
ся, что уменьшает его способность растворять NaHCO3.

Практикой установлено, что с точки зрения скорости промывки кон-
центрация связанного СО2 в жидкости после КЛПК не должна превышать
60 н.д.

Предельное количество диоксида углерода, вводимого в раствор при
предварительной карбонизации, обусловлено возможностью кристалли-
зации NaHCO3, которая не должна начаться прежде, чем жидкость посту-
пит в осадительную колонну. Кристаллизация же NaHCO3 из карбонизуе-
мого раствора может наступить, как было отмечено выше, при степени кар-
бонизации 82—85% или при содержании СО2 в жидкости около 80 н.д.

Следовательно, при предварительной карбонизации аммонизирован-
ного рассола можно было бы ввести более чем 60 н.д. СО2, не опасаясь,
что в твердую фазу выделится бикарбонат натрия. Такую дополнительную
глубокую карбонизацию в современных технологических схемах осущест-
вляют в первом промывателе газа осадительных колонн ПГКЛ-1, в кото-
ром прошедшая КЛПК жидкость донасьпцается диоксидом углерода до
концентрации 65—72 н.д. путем поглощения СО2 из газа, выходящего из
осадительных колонн. Наличие в технологической схеме ПГКЛ-1 дает воз-
можность поддерживать более высокую концентрацию СО2 в газе после
осадительных колонн без ущерба для степени использования диоксида
углерода в процессе карбонизации.

Повышенная концентрация СО2 в газе, выходящем из осадительных
колонн, способствует поглощению СО2 в их верхних зонах, ускоряет нача-
ло процесса кристаллизации NaHCO3 и тем самым расширяет зону процесса
кристаллизации в осадительной колонне, повышает ее производительность,
сохраняя высокое качество кристаллов NaHCO3. Первый промыватель
газа колонн по существу является дополнительной реакционной емкостью
осадительных колонн.

Таким образом, предварительная подготовка аммонизированного рас-
сола, предварительная его карбонизация, протекает в две ступени — в
КЛПКиПГКЛ-1.

При поглощении СО2 в процессе предварительной карбонизации выде-
ляется тепло. Температура жидкости повышается, что вызывает повышение
равновесного давления аммиака над раствором и как следствие усиление
выдувания растворенного в нем аммиака карбонизующим газом. Поэтому
полезно в процессе предварительной карбонизации несколько охладить
жидкость, для чего до или после ПГКЛ-1 ставят холодильник жидкости.
Можно также охладить жидкость в колонне предварительной карбонизации
во время промывки ее аммонизированным рассолом. Для этого при про-
мывке в холодильники, которым оборудована колонна (см. дальше), вво-
дят охлаждающую воду. Недостаток такого способа отвода тепла — необхо-
димость из-за пониженной температуры дольше промывать колонну (не
изменяя концентрации диоксида углерода в жидкости после промывки)
или же снижать концентрацию СО2 в жидкости после КЛПК (не изменяя
продолжительности промывки).

Исходя из изложенного выше технологическую схему отделения карбо-
низации можно представить в следующем виде (рис. 53). Аммонизирован-
ный рассол из сборника центробежным насосом 10 (рис. 53) подают в верх-
нюю часть карбонизационной колонны 6, которая в данный момент служит
промывной колонной (КЛПК-6). В ее нижнюю часть компрессор I подает
газ известковых печей. Проходя через КЛПК, аммонизированный рассол ра-
створяет осевший на внутренних поверхностях колонны бикарбонат натрия
и поглощает СО2 из газа. При необходимости охлаждения жидкости в холо-
дильники промывной колонны подают охлаждающую воду.

Раствор, вышедший из КЛПК и содержащий не более 60 н.д. СО2, обыч-
но самотеком, а иногда при помощи центробежного насоса 9 или газлифта
(см. дальше) подают в ПГКЛ 15, в нижнюю часть которого поступает газ
из осадительных колонн 7 и КЛПК-6. Колонны группируют в серии (по
4—5). Каждая колонна серии попеременно работает в качестве промывной
через 3—4 сут.

В ПГКЛ-1 раствор дополнительно поглощает СО2 из газа после осади-
тельных колонн и с содержанием СО2 около 70 н.д. поступает в сборник
(на рисунке не показан), а затем центробежным насосом 8 распределяется
на четыре осадительные колонны 7, если в серии 5 колонн. Таким образом,
через КЛПК проходит в четыре раза больше раствора, чем через каждую
осадительную колонну.

Для охлаждения жидкости в схеме иногда предусматривают холодиль-
ник до или после ПГКЛ-1. Преимуществом охлаждения жидкости до
ПГКЛ-1 является меньшая степень уноса аммиака с газом из промывателя,
а недостатком — меньшая скорость поглощения и меньшая степень извле-
чения СО2 из газа осадительных колонн (см. рис. 51). Газ из ПГКЛ-1 ухо-
дит через брызгоуловитель 4 (рис. 53) в отделение абсорбции во второй
промывателъ газа колонн для улавливания аммиака, унесенного газом.

В осадительных колоннах идет основной процесс — насыщение раствора
диоксидом углерода, сопровождающийся кристаллизацией NaHCO3. Диок-
сид углерода подают в о адительные колонны из двух источников — из со-
довых и известковых печей.

128
Рис. 53. Принципиальная технологическая схема отделения карбонизации:

1-3 - компрессоры, 4 - брызгоуловитель, 5 - первый промыватель газа колонн, 6 — предкарбонизационная (промывная) колонна
(КЛПК-6), 7 - осадительные колонны, 8 - распределительный желоб, 9-10 - насосы
Для поглощения диоксида углерода необходимо, чтобы давление СО2 в
карбонизующем газе было больше давления СО2 над раствором. Чем боль-
ше эта разница давлений, тем быстрее поглощается СО2. По мере поглоще-
ния диоксида углерода давление СО2 над раствором увеличивается. Поэто-
му для сохранения достаточно большой разницы давлений вниз колонны,
где жидкость наиболее прокарбонизована, подают компрессором 2 ’’креп-
кий” газ с концентрацией СО2 65—75 об.%. Этот газ получают смешением
газа содовых печей (90 об.% СО2) с газом известковых печей (33—40 об.%
СО2). Подача вниз осадительных колонн концентрированного газа (газ пер-
вого ввода) позволяет получить раствор с более высокой степенью карбо-
низации и тем самым достичь более высокой степени использования натрия.
Оставшуюся часть газа известковых печей подают компрессором 3 через
второй ввод, расположенный по колоннам 7 выше (над холодильной зоной,
см. дальше), где жидкость менее прокарбонизована и концентрация СО2 в
газе, идущем снизу по колонне, приближается к концентрации СО2 газа
известковых печей. Подача части газа через второй ввод, где сопротивле-
ние столба жидкости в колонне меньше, облегчает работу компрессора и
снижает расход энергии. Кроме того, меньшее количество газа в нижней
части колонны, где проходит густая суспензия, содержащая на выходе из
колонны 30 мас.% твердой фазы, снижает возможность ’’подвисания”
колонны.

Для охлаждения карбонизуемого раствора нижняя половина колонны
состоит из холодильных бочек, через охлаждающие трубки которых снизу
последовательно проходит вода. Охлажденнная суспензия отводится из
нижних бочек осадительных колонн и самотеком под давлением столба
жидкости, находящейся в колоннах, поступает на вакуум-фильтры для
отделения осажденного NaHCO3 от маточной жидкости.

§ 36.	Аппаратура отделения карбонизации

Карбонизационная колонна (КП) — основной аппарат отделения карбо-
низации. Типовая колонна представляет собой цилиндрическую пустотелую
колонну диаметром до 3 м и высотой до 27 м, состоящую из ряда чугунных
бочек или царг (рис. 54). Сверху через штуцера 5 в колонну поступает из
ПГКЛ-1 подлежащий карбонизации раствор, а снизу через штуцер 2 и в се-
редине через штуцер 9 — диоксид углерода. При работе колонна заполнена
раствором до определенного постоянного уровня. Поэтому объем поступа-
ющего в колонну раствора соответствует объему отбираемой из колонны
суспензии.

Поступающий в колонну газ должен преодолевать сопротивление стол-
ба жидкости в колонне. Давление поступающего газа зависит от сопротив-
ления этого столба жидкости, т.е. от его плотности и высоты. Плотность за-
висит от степени заполнения жидкости газом, или (что то же) от степени
прогазованности жидкости. Чем"больше в ней газа, тем меньше ее плотность.
Газ в виде пузырьков, распределенных в жидкости, занимает 30—35% рабо-
чего объема колонны. Степень прогазованности зависит от нагрузки колон-
ны по газу, а также от концентрации СО2 в поступающем газе — чем она
выше, тем меньше степень прогазованности, больше сопротивление столба
130
жидкости и давление поступаю-
щего газа, которое при нормаль-
ных условиях составляет 323—
343 кПа (3,3—3,5 кг/см2).

Проходя через жидкость, газ
ее перемешивает. Для более пол-
ного извлечения СО2 из газа и
достижения более высокой степе-
ни карбонизации конечного раст-
вора в колонне соблюдается прин-
цип противотока газа и жидкости,
при котором внизу колонны
’’крепкий” концентрированный
газ должен встречаться с наиболее
карбонизованным раствором, а
вверху ’’слабый” газ — с наименее
прокарбонизованным.

Осуществлению принципа про-
тивотока может препятствовать
продольное перемешивание жид-
кости газом по высоте колонны.
Чтобы свести его к минимуму,
между отдельными бочками 4 ко-
лонны (см. рис. 54) устанавлива-
ют пассе ты, или барботажные та-
релки 8. Тарелка состоит из дни-
ща 2 (рис. 55) и перекрывающего
его колпака 1. В днище есть цент-
ральное отверстие, через которое
жидкость движется вниз. Ближе к
периферии есть несколько оваль-
ных отверстий для прохода газа.
Колпак имеет коническую или
сферическую форму; -зубцы по
краям его предназначены для раз-
бивания поднимающегося в жид-
кости газа на отдельные струи,
что увеличивает поверхность кон-
такта с газом и тем самым благо-
приятствует поглощению диокси-

Рис. 54. Карбонизационная колонна
(диаметром 2680 мм):

1 — бочка-база, 2, 9 - штуцера для вхо-
да газа, 3 — холо^юглал бочка, 4 — аб-
сорбционная бочка, 5 — штуцера для
входа жидкости, 6 — сепарационные
бочки, 7 - штуцера для выхода газа,
8 — барботажная тарелка, 10 - штуцер
для выхода суспензии
1

Рис. 55. Барботажная тарелка карбонизационной колонны:
1 — колпак, 2 — днище

да углерода. Для той же цели в колпаках просверлено большое количество
конических отверстий диаметром на внешней стороне 12 мм и на внутрен-
ней 25 мм. Однако зубцы и отверстия малоэффективны, так как при боль-
шом количестве газа он выходит из-под колокола обычно сплошной заве-
сой, а отверстия забиваются осадком бикарбоната натрия. Поверхность дни-
ща и колпака имеет уклон в сторону движения жидкости, что снижает осе-
дание и скопление осаждающегося бикарбоната на поверхности барботаж-
ной тарелки.

Таким образом, барботажные тарелки не только препятствуют продоль-
ному перемешиванию жидкости в колонне, но и обеспечивают равномерное
распределение газа по сечению колонны и способствуют увеличению поверх-
ности контакта между газом и жидкостью. Как было указано ранее, обра-
зующуюся суспензию при движении ее к выходу из колонны нужно посте-
пенно охлаждать, чтобы повысить выход осажденного бикарбоната натрия.
Для этой цели в нижней половине колонны установлены холодильные
бочки 3 (см. рис. 54). Холодильные бочки (рис. 56) по конструкции
аналогичны бочкам, описанным ранее для второго абсорбера с внутренним
охлаждением. Между холодильными бочками находятся барботажные
тарелки.

В верхней части колонны установлены две пустые сепарационные бочки
6 (см. рис. 54), предназначенные для отделения увлекаемых газом брызг
жидкости и имеющие водомерные стекла для наблюдения за уровнем жид-
кости в колонне. Сверху колонна закрыта крышкой, на которой находятся
штуцера 7 для выхода газа и для установки предохранительного клапана.
Давление газа на выходе из колонны (0,2* 10s Па) зависит от сопротивле-
ния обоих промывателей и сопротивления коммуникаций до выхлопа газа
в атмосферу. Так как в выходящем из колонны газе присутствуют NH3,
СО2 и Н2 О, при нарушениях режима могут образоваться твердые углекис-
132
пые соли аммония, которые, оседая на стенках трубопроводов, забивают
их, повышают их сопротивление и тем самым увеличивают давление в
колонне. Для исключения чрезмерного повышения давления (не выше
3,4-10s Па при входе газа в колонну) на крышке колонны устанавливают
предохранительный клапан.

В основании карбонизационной колонны установлена бочка-база 1 со
сферическим днйщем и штуцерами 10 и 2, через которые выводится суспен-
зия бикарбоната натрия и подается компрессорами смешанный газ (1-го
ввода). Для равномерного распределения газа по сечению аппарата и взму-
чивания оседающего на дно колонны бикарбоната натрия в нижней бочке
имеется конический отражатель с зубчатым краем. Для газа 2-го ввода

Рис. 56. Холодильная бочка карбонизационной колонны

входной штуцер 9 установлен в зоне холодильных бочек или непосредствен-
но над ней. В последнем случае есть опасность резкого охлаждения еще до-
статочно нагретой жидкости (55° С) в месте ввода газа из-за испарения
воды и выдувания аммиака входящим газом. Резкое охлаждение, как ука-
зывалось, может отрицательно влиять на качество кристаллов бикарбоната
натрия.

Бочки и барботажные тарелки колонны изготавливают из чугуна. Тон-
костенные трубки в холодильных бочках толщиной 6 мм делают из нержа-
веющей стали или из специального щелочестойкого чугуна, содержащего
(мас.%): 0,5 Ni, 0,4 Сг, 0,4 Мп и 3,3 С.

На содовых заводах используются типовые карбонизационные колонны
различных размеров (табл. 6).

Производительность карбонизационной колонны при постоянных соста-
поступающей жидкости и степени использования натрия зависит от на-
иболее медленно протекающего в колонне процесса. Таким процессом
является рост кристаллов бикарбоната натрия. Для получения достаточно
крупных кристаллов требуется время. Время же пребывания жидкости в
колонне с момента образования кристаллических зародышей зависит от
Диаметр, мм	Высота, м	Количест- во холо- дильных бочек	Общая повер-  хность охлаж-  дения, м2	Количест- во асборб- ционных бочек	Производи- тельность, т/сут
1800	23,4	7	290	22	-60
2300	24,0	9	580	20	-100
2680	26,1	10	960	25	-160
3000	27,0	8	1345	17	-250

свободного объема колонны, занятого суспензией, который и определяет
ее производительность. Поэтому колпаки в барботажной тарелке делают с
очень малой выпуклостью, чтобы уменьшить объем газа, находящегося под
колпаком, и тем самым увеличить объем, занятый суспензией.

С ростом производительности колонны должна увеличиваться и охлаж-
дающая поверхность холодильников (см. табл. 6).

Для проведения процесса карбонизации НИИОХИМом разработана ко-
лонна, оснащенная перекрестноточными контактными элементами с перели-
вом и дырчатымипереливными тарелками, устанавливаемыми в абсорбцион-
ной части колонны. Карбонизационная колонна (рис. 57) представляет собой
цилиндрическую пустотелую емкость, в которой так же, как и в типовой ко-
лонне, размещены абсорбционные и холодильные элементы. Абсорбционная
(верхняя) зона колонны имеет 17 перекрестноточных контактных элементов
5. Холодильная зона имеет 8 холодильных царг 7 с холодильником обычной
конструкции. Аммонизированный рассол подается в КЛ через штуцер 2,
вывод суспензии осуществляется через штуцер 8. ’’Крепкий” газ поступает
в КЛ через штуцер 1, газ известковых печей — через штуцер, размещенной
над холодильной зоной (на рисунке не показан). Вывод газа из колонны
осуществляется через штуцер 3.

Все царги, тарелки й другие узлы и детали карбонизационной колонны
выполнены из серого чугуна марки Сч 18—36.

Полотно перекрестноточной тарелки с переливами имеет отверстия
диаметром 40—60 мм. Свободное сечение тарелки 0,017 м2/м3. Межгаре-
лочное расстояние составляет 800 мм. Новая карбонизационная колонна
так же, как и типовая, заполнена прогазованной жидкостью. Свободное
сечение тарелки рассчитано так, чтобы суспензия не могла проваливаться
через отверстия в полотно тарелки, а двигалась к переливу перпендикулярно
движению газа. Очевидно, такая система взаимодействия потоков увеличи-
вает длину пути движения суспензии по колонне, что позволяет получить
кристаллы, более однородные по величине.

Дырчатые тарелки с переливом работают в сравнительно широком диа-
пазоне нагрузок, что позволяет проводить карбонизацию при 50—60%-ном
отклонении в подаче газа и жидкости от регламентируемого.

Холодильная часть карбонизационной колонны может быть в типовом
исполнении, когда между холодильными бочками помещаются типовые
абсорбционные тарелки (см. рис. 56), или с установкой между холодиль-
134
ными элементами пассетных противоточных тарелок. Типовые абсорбцион-
ные тарелки в холодильной зоне предпочтительнее ввиду простоты конструк-

ции.

Новая колонна диаметром 3000 мм и высотой 29,6 м (высота типовой
колонны 27 м) имеет поверхность охлаждения 2000 м2 (типовая -
1345 м2) и производительность 320—350 т/сут (у типовой —
250 т/сут).	j

Рис. 57. Карбонизационная
колонна с перекрестноточ-
ными тарелками:

1 - штуцер ввода смешан-
ного газа, 2 - штуцер вво-
да жидкости, 3 - штуцер
вывода газа, 4 — абсорбци-
онная царга, 5 - пере-
крестноточная тарелка с
переливом, 6 — штуцера
ввода и вывода охлаждаю-
щей воды, 7 - холодиль-
ная царга, 8 - штуцер вы-
вода суспензии
Первый промыватель газа колонн ПГКЛ-1 (рис. 58) служит Для про-
мывки газа после осадительных колонн с целью извлечения из него диокси-
да углерода. Он представляет собой цилиндрическую пустотелую колонну,
состоящую из ряда чугунных бочек диаметром 2800 мм. Центральна^ часть
колонны заполнена насадкой (керамические кольца 150x150 мм), располо-
женной двумя секциями 7 и 8 (рис. 58) на колосниковых решетках. Общая
высота насадки 17 м.

Насадка орошается жидкостью при помощи распределительной тарелки
6, аналогичной описанной в гл. 7. Над распределительной тарелкой установ-
лены три пустые сепарационные бочки 3 для отделения брызг жидкости,
уносимых газом. В этих бочках имеются два штуцера: для входа жидкости
из КЛПК — штуцер 2 и для выхода газа в ПГКЛ-2 — штуцер 5. Внизу про-
мывателя установлены три полые бочки 10, служащие промежуточной ем-
костью для жидкости между ПГКЛ-1 и КЛ. Для наблюдения за уровнем
жидкости в нижних бочках имеется водомерное стекло. Вся колонна
стоит на бочке-базе 11, в которой имеется штуцер 1 для выхода жидкости.
Газ из всех осадительных колонн данной серии поступает под нижнюю ко-
лосниковую решетку через штуцер 9.

На первом промызателе газа колонн находится холодильник 4 для ох-
лаждения жидкости до или после ПГКЛ-1. Холодильник состоит из четырех
типовых холодильных бочек, аналогичных описанным на с. 132.

Газлифт. Выходящую из КЛПК жидкость можно поднять на высоту, со-
ответствующую давлению столба этой жидкости в колонне. Этого давления,
однако, может не хватить, если жидкость охлаждается до ПГКЛ-1 и, следо-
вательно, подается на холодильник 4 (см. рис. 58). В этом случае может
быть использован газлифт.

Если поднимаемую жидкость пронизать пузырьками газа, то получен-
ная ’’эмульсия” в целом будет легче, чем сама жидкость. Чем больше будет
прогазована жидкость, тем на большую высоту ее можно поднять давлени-
ем столба жидкости в колонне. На этом принципе и основано устройство
газлифта (рис. 59). Жидкость из КЛПК входит в него снизу по трубе 4 и
выходит сверху. Сжатый газ подается по трубе 1 в кожух 3 газлифта, отку-
да через большое число отверстий 2 попадает в трубу 4, где и смешивается
с жидкостью, образуя ’’эмульсию”. В качестве сжатого газа применяют газ
известковых печей. Следовательно, при подъеме жидкости одновременно
протекает ее дальнейшая предварительная карбонизация.

Сборники фильтровой жидкости. Маточная жидкость после отделения
осажденного на вакуум-фильтре NaHCO3 и его промывки, называемая
фильтровой жидкостью, поступает в сборник, который служит буферной
емкостью между отделениями карбонизации и дистилляции, выравнивая
возможные небольшие колебания объемов жидкости, поступающей из от-
деления карбонизации и перерабатываемой в смежном отделении дистилля-
ции. При нормальной 'работе системы эти объемы должны быть оди-
наковыми.

Сборник рассчитан обычно на трехчасовое количество фильтровой жид-
кости. Уровень жидкости в нем строго контролируется. Изменение уровня
предупреждает об отсутствии согласованной работы отделений карбони-
зации и дистилляции.

136
Рис. 58. Первый промыватель газа
колонн:

1 - штуцер для выхода жидкости, 2 —
штуцера для входа жидкости, 3 — сепа-
рационная бочка, 4 — холодильник,
5 - штуцера для выхода газа, 6 - рас-
пределительная тарелка, 7 — верхняя
секция насадки, 8 - нижняя секция
насадки, 9 - штуцер для входа газа,
10 — полая бочка, 11 — бочка-база

Рис. 59. Газлифт:

1 - труба для входа сжатого га-
за, 2 - отверстия, 3 - кожух,
4 — труба для входа жидкости
§ 37.	Технологический режим работы
отделения карбонизации

Требования к технологическому режиму отделения карбонизации дол-
жны обеспечить высокую степень использования Na+ — рассола (Ц\(а), хоро-
шее качество кристаллов осажденного NaHCO3, высокую степень использо-
вания диоксида углерода (1^сОа) и аммиака )„ высокую производи-
тельность карбонизационных колонн. Для выполнения этих требований ус-
тановлены нормы технологического режима, основные из которых приво-
дятся ниже.

Жидкость, поступающая в колонну из ПГКЛ-1, должна иметь концен-
трацию связанного С02 65—70 н.д. и температуру 40—44° С. Концентрация
СГ выходящей из колонны жидкости — не менее 95 н.д., прямой титр —
23—27 н.д., связанного NH3 — не менее 69 н.д., температура — не выше 30° С.
Температура жидкости в средней части карбонизационной осадительной
колонны должна быть не ниже 63° С.

Концентрация СО2 в газе 1-го ввода 70—80%, 2-го ввода 31—35% для за-
водов, работающих на меле, 38—40% для работающих на известняке. Кон-
центрация СО2 в газе, выходящем из осадительной колонны, около 10—
12 об.%, температура этого газа 48—52° С.

Одним из основных факторов, от которых зависит 1/^а, является, как
было отмечено выше, высокая концентрация NaCl, определяемая концент-
рацией ионов СГ.

Из-за поглощения аммиака и конденсации водяных паров из газов в от-
делении абсорбции объем рассола увеличивается и концентрация ионов
СГ уменьшается. Согласно нормам технологического режима отделения
карбонизации концентрация ионов СГ в аммонизированном рассоле, посту-
пающем в отделение карбонизации на КЛПК, должна быть не ниже 89 н.д.

В процессе карбонизации объем раствора, а следовательно, и концентра-
ция ионов СГ изменяются из-за выдувания аммиака из раствора, связыва-
ния его в NH4C1 и расхода воды на образование NaHCO3 по реакции 37
(с. 119). Выдувание 1 н.д. аммиака уменьшает объем раствора приблизи-
тельно на 0,13%, 1 н.д. кристаллизующегося NaHCO3 — на 0,12%. Уменьше-
ние объема раствора вызывает увеличение концентрации ионов С1', цели-
ком остающихся в растворе. По нормам технологического режима концен-
трация ионов СГ в жидкости, выходящей из колонны, должна быть не ме-
нее 96 н.д.

Так как это увеличение концентрации ионов СГ связано не только с
полезным процессом — осаждением NaHCO3, но и с вредным — выдуванием
аммиака, нормы технологического режима предусматривают содержание
общего NH3 в жидкости после осадительной колонны 92—96 н.д. при содер-
жании его в исходном аммонизированном рассоле, поступающем на КЛПК,
100-106 н.д.

По изменению концентрации общего NH3 и ионов СГ можно рассчитать
степень выдувания аммиака. Так, если концентрация общего NH3 в аммо-
низированном рассоле 104 н.д. и концентрация ионов хлора равна 90 н.д., а
в жидкости после осадительной колонны МН3общ = 94 н.д. и СГ = 95 н.д.,
то в процессе карбонизации из жидкости выдувается аммиака 104 —
138
-94-90/95= 15н.д.,или 15 • 100/104 = 14,4 об.%. Обычно степень выду-
вания аммиака составляет 12—15 об.%.

Согласно уравнению (46) количество осажденного NaHCO3 возрастает
с понижением температуры жидкости, выходящей из осадительной колон-
ны. Поэтому необходимо, чтобы эта температура была по возможности ни-
же, насколько позволяет качество кристаллов NaHCOj. Нормы технологи-
ческого режима требуют, чтобы она не была выше 30° С. Снижение темпера-
туры выходящей суспензии имеет также значение для снижения потерь ам-
миака на фильтрах, так как при этом падает равновесное давление аммиака
над раствором.

Степень использования натрия определяется концентрацией связанного
аммиака, эквивалентного осажденному NaHCO3, вычисляемой по разности
между общим NH3 и прямым титром. Концентрация связанного NH3 на
выходе суспензии из колонны должна быть не менее 69 н.д. При этом пря-
мой титр жидкости составляет 23—27 н.д. Прямой титр обычно и является
ориентировочным показателем полноты, или степени, прокарбонизованнос-
ти жидкости.

Количество осажденного NaHCO3 возрастает при повышении степени
карбонизации (см. уравнение 46). Из-за выделения в осадок бикарбоната
повышение степени карбонизации сопровождается уменьшением концентра-
ции в конечном растворе связанного СО2. В осадительных колоннах обычно
не достигается предельно возможная равновесная степень карбонизации,
так как для этого требуется длительное время. Нормы технологического
режима ограничивают содержание связанного диоксида углерода в жидкос-
ти после колонн в пределах 34—38 н.д.

Конечная степень карбонизации в КЛ зависит от средней концентрации
СО2 в поступающем газе, которая, как отмечалось выше, зависит от степе-
ни использования СО2, т.е. от содержания СО2 в отбросном газе. Нормы
технологического режима предусматривают содержание СО2 в газе после
первого промывателя газа колонн 4—7 об.%. При этом в газе после осади-
тельной колонны концентрацию СО2 поддерживают в пределах 10—12 об.%.

Для повышения средней концентрации СО2 в КЛ имеет значение коли-
чество СО2, поглощаемое в КЛПК. Чем больше диоксида углерода погло-
щается из газа известковых печей в процессе предварительной карбониза-
ции, тем меньше этого слабого газа потребуется в осадительной колонне.
Однако концентрация связанного СО2 в жидкости после КЛПК по нормам
ограничена пределом 60 н.д., так как с ее повышением возрастает длитель-
ность промывки колонны.

Технологический режим процесса карбонизации должен обеспечить хо-
рошее качество кристаллов NaHCO3, в основном определяемой температур-
ным режимом осадительной колонны. Поэтому в нормах технологического
режима температура поступающего в КЛ раствора предусмотрена 40—44° С,
температура в зоне образования кристаллических зародышей не ниже 63° С,
температура выходящей из КЛ суспензии не выше 30° С, температура ох-
лаждающей воды при выходе из холодильников колонны 35—45° С.

В содовом производстве часть аммиака бесполезно циркулирует между
отделением карбонизации и абсорбции.Выдуваемый из раствора в процессе
карбонизации и при фильтрации осажденного бикарбоната аммиак погло-
139
щается в соответствующих промывателях в отделении абсорбции и с аммо-
низированным рассолом возвращается обратно в отделение карбонизации.

Процесс выдувания аммиака связан с давлением его над раствором, ко-
торое зависит от температуры раствора, степени его карбонизации и концен-
трации в нем аммиака. Борьба с выдуванием аммиака в отделении карбони-
зации идет в основном по линии снижения температуры раствора. Нормы
технологического режима требуют, чтобы температура аммонизированно-
го рассола, поступающего в КЛПК, была в среднем не выше 32° С, а темпе-
ратура раствора, поступающего в КЛ, — 44° С. Последняя предусматрива-
ется более высокой из-за того, что к началу кристаллизации NaHCO3 в ко-
лонне температура должна быть не ниже 63° С.

Карбонизующий газ, проходя через горячую зону, где начинается крис-
таллизация NaHCO3, нагревается и к выходу из колонны не успевает охла-
диться до температуры поступающего раствора. Нормами технологического
режима температура выходящего газа предусмотрена 48—5 2° С. Она служит
показателем расположения по высоте колонны горячей зоны, где происхо-
дит ’’завязка” кристаллов NaHCO3. Снижение этой температуры говорит
об опускании этой зоны ниже нормального уровня. Это обычно заставляет
уменьшить отбор жидкости из колонны, и наоборот — при повышении тем-
пературы отходящего газа увеличить отбор.

Производительность осадительной колонны лимитируется, как было
отмечено, качеством кристаллов, или скоростью роста кристаллических
зародышей NaHCO3. Скорость роста определяет необходимое время пребы-
вания суспензии в колонне, т.е. рабочая емкость колонны, занятая суспен-
зией, определяет ее производительность. При предварительной карбониза-
ции кристаллизация в колонне начинается раньше, в верхних зонах, и зани-
маемая суспензией рабочая емкость при этом увеличивается, а вместе с тем
увеличивается и производительность колонны при сохранении качества
кристаллов NaHCO3.

Все мероприятия, ведущие к увеличению количества осажденного'
NaHCO3 в единицу времени, можно использовать лишь в той степени, в ка-
кой при этом не наблюдается ухудшения качества кристаллов ниже нормы.
Например, повышение температуры уходящей из колонны суспензии, свя-
занное с общим повышением температурного режима колонны, ускоряет
рост кристаллов, т.е. дает возможность более интенсивно отбирать суспен-
зию из колонны. Однако оно снижает l/Na, т.е. уменьшает количество
осажденного бикарбоната с единицы объема раствора. Следовательно, с
точки зрения производительности температура отходящей суспензии долж-
на иметь оптимум, которого и следует придерживаться, если качество крис-
таллов NaHCO3 это допускает.

Следовательно, оптимальны конечная степень карбонизации суспензии,
степень использования СО2 в процессе карбонизации, концентрация СО2
в отходящем из КЛ газе, концентрация СО2 в газе, поступающем на карбо-
низацию, температурный режим колонны в целом и т.д. В каждом конкрет-
ном случае эти оптимальные условия будут зависеть от местных условий,
например от качества рассола, концентрации СО2 в газе известковых печей,
качества охлаждающей воды, от конструкции аппаратов и т.д. Поэтому
предусмотреть одинаковые для всех заводов оптимальные нормы техноло-
140
гического режима невозможно. Путем накопления опыта они должны
устанавливаться и регламентироваться каждым заводом в отдельности.
Указанные выше нормы технологического режима следует рассматривать
как примерные.

Основой регулирования режима карбонизации в осадительной колонне
является соответствие между количеством подаваемого диоксида углерода
и поступающего в колонну аммонизированного рассола. При поддержании
в колонне постоянного уровня жидкости количество поступающего рассо-
ла соответствует количеству отбираемой из КЛ суспензии. Отбор суспензии
должен соответствовать максимально возможной производительности,
установленной опытом работы колонны данного размера.

Увеличение сверх нормы отбора суспензии, а следовательно, количества
поступающего в колонну рассола вызывает падение концентрации С02 в
уходящем газе. Процесс карбонизации в верхней части колонны замедля-
ется, и зона зарождения кристаллов NaHCO3 опускается. Время для роста
образовавшихся кристаллических зародышей уменьшается, и поэтому ка-
чество кристаллов ухудшается. Если же уменьшить отбор суспензии из ко-
лонны (при том же количестве подаваемого диоксида углерода), концент-
рация СО2 в отходящем газе увеличится, т.е. снизится степень исполь-
зования СО2 (1^соа) и в связи с этим уменьшится средняя концентрация
СО2 в поступающем в колонну газе. Это в свою очередь вызовет снижение
степени карбонизации Ас и величины t/Na.

Нагрузку колонны обычно регулируют путем изменения количества
подаваемого диоксида углерода. Соотношение потоков диоксида углерода
и аммонизированного рассола регулируют путем изменения количества от-
бираемой из колонны суспензии. Показателей для регулирования может
быть несколько. Одним из них является прямой титр выходящей из КЛ
жидкости, так как он косвенно указывает на степень прокарбонизованнос-
ти жидкости, на содержание связанного NH3, эквивалентного осажденному
NaHCO3, вычисляемое по разности между общим NH3 и прямым титром.

Для регулирования отбора суспензии можно использовать и другие по-
казатели, например концентрацию СО2 в газе, выходящем иэ КЛ, или тем-
пературу этого газа. При соответствии потоков газа и жидкости концентра-
ция СО2 в выходящем газе должна иметь определенное для данных условий
значение. При увеличении количества поступающей жидкости (при том же
количестве газа) концентрация СО2 в отходящем газе уменьшается. Таким
образом, при снижении прямого титра в выходящей из КЛ жидкости, при
повышении температуры выходящего из колонны газа и, наконец, при
повышении концентрации СО2 в отходящем газе отбор суспензии из КЛ
надо увеличивать, и наоборот.

Применять все эти показатели для регулирования отбора суспензии
из КЛ можно лишь при поддержании в норме других показателей — темпе-
ратуры выходящей из КЛ суспензии, уровня жидкости в колонне. Предпо-
ложим, что температура уходящей из колонны суспензии поднялась
выше нормы. Это замедлит поглощение СО2 внизу и вызовет усиленное
поглощение его вверху колонны и соответственно подъем температуры вы-
ходящих газов. Регулирование потока жидкости по этой температуре
заставляет усилить отбор суспензии, тогда как надо действовать наоборот,
так как наблюдаемая при этом недостаточная прокарбонизованность выхо-
дящей жидкости требует замедления отбора.

Температуру поступающей из КЛ жидкости и выходящей из КЛ суспен-
зии регулируют путем изменения подачи охлаждающей воды в соответст*
вующие холодильники. Таким образом, применяются два способа регу-
лирования в отделении карбонизации при установившейся нагрузке —
отбор суспензии из колонны и отбор тепла в холодильниках.

Кроме указанных выше показателей, необходимых для регулирования
процесса, аппаратчик определяет следующие показатели, необходимые для
контроля производства в целом:

	КЛПК	
Жидкость на выходе	Плотность (отн.)	1,18-1,19
	Содержание СГ	Не ниже 89 н.Д.
	Прямой титр	98-100 н.д.
	Содержание общего NH3	98-101 н.д.
	Содержание связанного СО,	55—50 н.д.
	Температура	42—44° С
Газ на входе	Содержание СО2	31-35 и 38—40 об.%*
	Давление (изб.)	Не более 264 кПа
		(2,7 кг/см2)
	Температура	30-40° С
Газ на выходе	Давление (изб.)	18,7 кПа (140 мм
		рт. ст.)
	Температура	40-42° С
	Содержание СО,	10-12 об.%
	ПГКЛ	
Жидкость на выходе	Плотность (отн.)	1,190-1,193
	Содержание СГ	Не менее 89 н.д.
	Прямой титр	98-101 н.д.
	Содержание общего NH3	97-100 н.д.
	Содержание связанного СО,	65-70 н.д.
	Температура	42—44° С
Газ на входе	Давление (изб.)	21,3 кПа (160 мм
		рт. ст.)
	Температура	35° С
	Содержание СО2	10-12 об.%
Газ на выходе	Температура	36—40° С
	Содержание СО,	4-6 об.%
	КЛ	
Жидкость на выходе	Плотность (отн,)	1,12-1,13
	Содержание СГ	Не менее 95 н.д.
	Прямой титр	23—27 н.д.

*При обжиге известняка.
142
	Содержание общего NH3	92-96 н-д.	
	Содержание связанного СО,	34—38 н.д.	
	Температура	Не выше 30° С	
Газ 1-го ввода	Содержание СО,	70-80 об.%	
	Давление (изб.)	Не более 264,6 (2,7 кг/см’)	кПа
	Температура	30-40° С	
Газ 2-го ввода	Содержание СО,	31-35 или  40 об.%	38—
	Давление (изб.)	Не более 147 Па (1,5 ат)	
	Температура	30-40° С	
Газ на выходе	Содержание СО,	10-12 об.%	
	Давление (изб.)	Около 21,9 (160 мм рт. ст.)	кПа
	Температура	48—52°С	
Зона ’’завязки” крис- таллов NaHCO,	Температура	63—65°С	
	Содержание общего NH3	Отсутствует	
Вода на выходе из хо-			
лодильников	Температура	35-45° С	

К числу наиболее часто встречающихся неполадок в работе отделения
карбонизации, не связанных непосредственно с нарушениями установлен-
ных норм технологического режима, могут быть отнесены следующие.

1.	Увеличение поступления или уменьшения отбора жидкости в отдель-
ных колоннах, связанное с недостаточно хорошей регулировкой подачи или
отбора жидкости из колонны. До налаживания работы приборов работу не-
исправной колонны следует отрегулировать вручную.

Появление изменения состава жидкости, поступающей в колонны, сни-
жение содержания аммиака и иона хлора связаны с ненормальной работой
отделения абсорбции. В этом случае должны быть приняты необходимые
меры для соблюдения норм технологического режима.

2.	Часто ритмичная работа отделения карбонизации нарушается вслед-
ствие снижения концентрации диоксида углерода, поступающего в колонну.
Это ведет к понижению оптимальной температуры в верхней части колон-
ны, уменьшается движущая сила абсорбции, процесс поглощения СО2 на-
чинает протекать замедленно. Причиной этого является подсос воздуха в от-
делении известково-обжигательных печей или реже в машинном отделении.
До принятия мер в этих отделениях необходимо временно уменьшить отбор
суспензии из колонн с таким расчетом, чтобы внизу колонн жидкость по
составу соответствовала нормам технологического режима.

3.	Причинами аварийных остановок могут быть выключение электро-
энергии, прекращение подачи охлаждающей воды и газа.

В первом случае, поскольку питание колонн аммонизированным рассо-
лом прекращается, резко уменьшают или совсем приостанавливают отбор
жидкости из колонн, перекрывают подачу на колонны охлаждающей воды,
а в случае длительной остановки в зимнее время сливают воду из холодиль-

143
ных бочек. Газ из компрессоров переключают на атмосферу и перекрывают
задвижки и краны на газопроводах, подводящих газ к колоннам. При ава-
рии на линии подачи охлаждающей воды работа колонн должна быть пре-
кращена. В случае прекращения подачи газа на короткое время перекрыва-
ют задвижки на линии машинный зал — колонны и уменьшают подачу и от-
бор жидкости с колонн, а при длительном перерыве принимают меры к
остановке колонн. Остановку колонн производят в такой последователь-
ности: отключают автоматику; црекращают подачу охлаждающей воды и
осторожно отбирают суспензию до тех пор, пока ее состав и температура не
начинают выходить за рамки установленных норм технологического режи-
ма; црекращают питание колонн жидкостью и газом сначала через второй
ввод, а затем через первый; перекрывают все вентили, включая вентиль
подачи газа в первый промыватель газа колонн.

4.	При пуске карбонизационных колонн открывают задвижки на газо-
проводах, отводящих газ из рабочих колонн и колонн предварительной кар-
бонизации, открывают краны на трубопроводах первого и второго вводов
газа в колонны и задвижки на газовой линии, соединяющей компрессоры с
атмосферой, и проверяют закрытие кранов на жидкостной коммуникации
колонн. Включают контрольно-измерительные приборы и полностью откры-
вают задвижки на трубопроводах, подводящих газ из общего коллектора в
рабочие колонны и в колонну предварительной карбонизации. После про-
верки правильности положения всей запорной арматуры включают ком-
прессоры и газ с атмосферы подается в общий коллектор. Наблюдая за
уровнем жидкости в колоннах, открывают краны на жидкостных трубопро-
водах и начинают подавать насосом или газлифтом предкарбонизованную
жидкость на рабочие колонны. По достижении температуры в горячей зоне
50° С начинают подачу охлаждающей воды в холодильные бочки и открыва-
ют краны на выходе суспензии из колонн. По приборам доводят режим
работы колонн до требуемого нормами технологического режима.

Переключают рабочие колонны на промывку строго по графику в та-
кой последовательности: прекращают подачу воды в холодильные бочки
колонны, отключаемой на промывку и включаемой в работу после промыв-
ки, увеличивают отбор суспензии из колонны, прекращают подачу пред-
карбонизованной жидкости и заменяют ее аммонизированным рассолом.
Газ известковых печей отключают от колонны, включаемой в работу, и
переключают на промывную колонну (через нижний ввод). Открывают за-
движку на трубопроводе, подводящем газ 1-го ввода во включаемую в ра-
боту колонну, и закрывают ее на промываемой колоннё. Выход жидкости
из колонны, останавливаемой на промывку, переключают на первый
промыватель газа колонн.

§ 38. Принципиальные основы автоматического
регулирования процесса карбонизации

Отделение карбонизации — одно из центральных в производстве каль-
цинированной соды, от работы которого во многом зависят технико-эко-
номические показатели всего производства. Поэтому процесс карбонизации
был комплексно автоматизирован одним из первых.

144
При автоматизации этого отделения были решены две задачи: распреде-
ление общей нагрузки отделения по параллельно работающим колоннам;
автоматизация работы отдельных колонн.

Ведущим потоком в схеме автоматизации отделения является поток
диоксида углерода, поэтому задача распределения нагрузки фактически
сводится к автоматизации распределения газовых потоков, поступающих в
рабочие колонны. Сложность задачи состоит в том, что сопротивление ра-
бочих колонн увеличивается по мере зарастания их осадком бикарбоната
натрия, что при отсутствии автоматики приводит к произвольному измене-
нию расходов газа.

Автоматические системы распределения газа по колоннам из коллек-
торов 1-го и 2-го вводов сходны. Рассмотрим принцип работы системы
распределения 1-го ввода. Расход газа в каждую колонну измеряют диаф-
рагмами и регулируют при помощи дроссельных заслонок на газопроводах,
отводящих газ из общего коллектора к колоннам. Кроме того, в общем
коллекторе имеется регулятор давления газа (командный регулятор),
который изменяет задание регуляторам расхода газа на колонны.

Система работает следующим образом. При увеличении, нацример, по-
дачи газа компрессорами в коллектор давление в нем начинает возрастать
и командный регулятор увеличит задание регуляторам расхода, которые
откроют свои дроссельные заслонки и будут увеличивать расход газа до тех
пор, пока давление в коллекторе не станет равным заданному, а следова-
тельно, расход газа из коллектора — равным приходу. Если уменьшится
расход газа на какую-либо колонну из-за ее зарастания осадком бикарбо-
ната, то регулятор расхода газа этой колонны приоткроет свою заслонку
до восстановления заданного значения расхода.

Системы автоматизации собственно процесса карбонизации должны
обеспечить достаточно полное использование натриевого сырья и диоксида
углерода в процессе и обеспечить хорошее качество кристаллов бикарбона-
та натрия, гарантирующее минимальные потери бикарбоната на фильтрах
и высококачественную переработку его в содовых печах.

Показатели качества работы колонны обеспечивают поддержание опре-
деленного соотношения количеств аммиака в поступающей жидкости и
С02 в подаваемом газе, а также определенного температурного режима по
высоте колонны. Решить эти задачи позволяют три системы автоматичес-
кого регулирования:

система отбора суспензии из колонны, которая поддерживает расход
суспензии на уровне, пропорциональном подаче в нее С02, путем воздейст-
вия на положение заслонки на трубопповоде суспензии, причем этот
расход дополнительно корректируется по температуре в верхней части
колонны;

система регулирования уровня жидкости в колонне, воздействующая
на положение дроссельной заслонки на трубопроводе подачи жидкости в
колонну, чем обеспечивается соответствие прихода жидкости в колонну н
расхода суспензии из нее;

система регулирования температуры суспензии на выходе из колонны,
которая воздействует на расход воды в холодильной части колонны.

Системы работают Следующим образом. При увеличении, например,
расхода газа 1-го ввода специальное вычислительное устройство определяет,
какое количество 100%-ного С02 поступает в колонну, и через регулятор
расхода суспензии увеличивает пропорционально количеству С02 ее отбор.
Если при этом произойдут какие-либо отклонения в режиме, то изменится
температура отходящих газов и регулятор расхода суспензии дополнитель-
но изменит отбор суспензии таким образом, что температура станет равной
заданному значению. Увеличение отбора суспензии приведет к уменьшению
уровня жидкости в колонне, и регулятор уровня увеличит подачу в нее
жидкости. В результате увеличения расходов газа и жидкости, а следова-
тельно, и количества тепла, выделяющегося при поглощении С02, повысит-
ся температура суспензии на выходе из колонны и регулятор температуры
увеличит поступление воды на охлаждение.

Кроме перечисленных систем автоматики имеются еще регуляторы
уровня жидкости в ПГКЛ-1 и КЛПК, воздействующие на поступление жид-
кости в эти аппараты, регуляторы расхода газа в КЛПК, регулятор давле-
ния газа в коллекторе газа КЛПК, воздействующий на количество газа,
перепускаемого из этого коллектора в коллектор газа 2-го ввода.

§ 39.	Охрана труда и техника безопасности
в отделении карбонизации

Специфическими условиями для отделения карбонизации являются
работа карбонизационных колонн под давлением, подача в отделение газа
известковых печей, содержащего вредную примесь — моноксид углерода,
подача (для некоторых заводов) экспанзерного газа, содержащего вред-
ные примеси Н2, H2S и СО, возможное выделение в рабочее помещение
С02 и аммиака. Поэтому эксплуатировать колонны необходимо в полном
соответствии с правилами и инструкциями для аппаратов, работающих под
давлением. Нужно систематически проверять (1 раз в смену) исправность
клапанов для выпуска газа в атмосферу. Запрещается ремонтировать
аппараты и коммуникации, находящиеся под давлением.

Для предотвращения отравления обслуживающего персонала вредны-
ми газами необходимо своевременно устранятьтечиаммонизированного
рассола и пропуски газа, не разливать жидкости на пол, не наполнять аппа-
раты жидкостью выше уровня, предусмотренного нормами технологичес-
кого режима, систематически проверять содержание моноксида углерода
в воздухе, особенно в подвальном помещении машинного зала.

У аппаратчиков должны быть противогазы марки КД для защиты от
аммиака и сульфида водорода. При выполнении работ в газоопасных местах
персонал должен иметь при себе кислородные изолирующие или шланговые
противогазы.

Подробно правила техники безопасности и охраны труда изложены в
специальных инструкциях, знание которых проверяют перед допуском
аппаратчика к работе.

Контрольные вопросы

1.	Какие химические реакции протекают при карбонизации аммонизированного
146
рассола? 2. Что понимается под степенью карбонизации и как ее рассчитывают? 3. Что
выражают применяемые в содовом производстве понятия: связанный NH,, общий
NH,, связанный СО,? 4. От чего зависит С^в? Каковы теоретически возможная вели-
чина и наблюдаемая в производстве? 5. Почему необходимо стремиться к высокой
степени использования диоксида углерода в процессе карбонизации? 6. От чего зави-
сит качество кристаллов NaHCO3? 7. Чем определяется температурный режим в
оса,цггсл*мой колонне? Укажите нормы температурного режима. 8. Какое значение
имеет дре^.зарительнхт карбонизация и как ее осуществляют? 9. Как промывают ко-
лонну? 10. Какое значение имеет 1-й промыватель газа колонн? 11. От чего зависит
процесс выдувания аммиака при карбонизации и каковы меры борьбы с выдуванием?
12. Для чего в осадительной колонне осуществляются два ввода газа? 13. Каковы уст-
ройство и принцип работы КЛ? 14. От чего зависит производительность КЛ? 15. Како-
вы устройство и режим работы ПГКЛ-1? 16. Почему в процессе карбонизации изменя-
ется концентрация иона СГ? 17. Укажите нормы технологического режима в процессе
карбонизации для концентрации ионов СГ, общего NH,, прямого титра, связанного
NH, и связанного СО,? 18. Как регулируют отбор суспензии из колонны? 19. Как ре-
гулируют температурный режим колонны? 20. Каковы принципы автоматического
регулирования распределения газа по колоннам, отбора суспензии из колонны и по-
ступления жидкости в колонну? 21. Какие причины вызывают повышение темпера-
туры и концентрации СО, в газе на выходе из колонны? 22. Что может вызвать повы-
шение давления газа на входе в колонну? 23. Какие причины могут вызвать образова-
ние мелкокристаллического осадка бикарбоната натрия в колонне? 24. Как можно об-
наружить течь в трубах холо. лльямков колонны? 25. От чего зависят качество и дли-
тельность промывки КЛПК? 26. Каковы основные требования по технике безопас-
ности?
Г Л А В А 9. ФИЛЬТРАЦИЯ СУСПЕНЗИИ БИКАРБОНАТА НАТРИЯ
(ОТДЕЛЕНИЕ ФИЛ ЬТРАЦИИ)

§ 40.	Сущность процесса фильтрации

В отделении фильтрации осуществляют процесс разделения выходящей
из карбонизационных колонн суспензии бикарбоната натрия на твердую фа-
зу — бикарбонат натрия — и жидкую, называемую фильтровой жидкостью.
Бикарбонат натрия должен быть не только отделен от маточной жидкости,
но и тщательно промыт. При промывке маточная жидкость, задержавшаяся
между кристаллами бикарбоната, вытесняется водой или слабой жидкостью,
что снижает содержание хлоридов и углеаммонийных солей в отфильтро-
ванном осадке. Для уменьшения влажности фильтр имеет отжимной валик.

Суспензии разделяют на твердую и жидкую фазы при помощи пористых
перегородок, которыми могут быть шерстяная, хлопчатобумажная и стек-
лянная ткани или металлическая сетка. Фильтрующей перегородкой служит
не только сама перегородка, но и находящийся на ней слой осадка. Поэтому
сопротивление прохождению жидкости возрастает пропорционально увели-
чению толщины слоя осадка или, иначе говоря, пропорционально объему
профильтрованной суспензии.

Важной характеристикой работы фильтра является его производитель-
ность, выражаемая объемом проходящей через фильтр жидкости или мас-
совым количеством отфильтрованного осадка в единицу времени. Произво-
дительность фильтра прямо пропорциональна поверхности фильтрации, раз-
ности давлений по обеим сторонам фильтрующей перегородки и обратно
пропорциональна ее сопротивлению. На производительность фильтра влияет
вязкость жидкости, с уменьшением которой производительность фильтра
увеличивается.

Уменьшить вязкость жидкости можно, повысив ее температуру. Одна-
ко при этом обычно возрастает растворимость фильтруемых солей в жид-
кости, что увеличивает их потерю с фильтратом. Поэтому температуру сус-
пензии выбирают обычно исходя из соображений чистоты осадка и мини-
мального расхода промывной жидкости.

В содовой промышленности наиболее распространен способ фильтрации
под вакуумом. В этом случае давление над фильтрующей перегородкой рав-
но атмосферному, под ней — остаточному давлению, создаваемому вакуум-
насосом.

При сохранении постоянства давлений над фильтрующей перегородкой
и под ней скорость фильтрации, т.е. объем жидкости, проходящей через
фильтрующую поверхность в единицу времени, непрерывно уменьшается за
счет увеличения толщины слоя осадка, увеличивающего сопротивление
фильтрующей перегородки.

Полученные при фильтрации осадки делятся по свойствам на сжимае-
148
мые, у которых рыхлая структура частиц под влиянием давления деформи-
руется с уменьшением размера пор и объема осадка, и несжимаемые, у ко-
торых размер пор, объем и пористость осадка в процессе фильтрации прак-
тически не изменяются. К первой группе осадков относятся аморфные и
коллоидные, ко второй — осадки, имеющие четко выраженную кристалли-
ческую структуру. Осадки бикарбоната натрия относятся ко второй группе.

На содовых заводах для разделения суспензии бикарбоната натрия
обычно применяются вращающиеся барабанные вакуум-фильтры, реже
автоматические центрифуги. Нормальная работа вакуум-фильтров в значи-
тельной степени зависит от размеров кристаллов бикарбоната натрия,
поступающих на фильтрацию.

В табл. 7 приведены данные (в мас.%) по гранулометрическому соста-
ву осадков бикарбоната натрия, образующихся в процессе карбонизации
аммиачно-соляных растворов, и его влиянию на фильтруемость суспензии.

Таблица 7

Фильтруемость суспензии	Размер частиц, мкм 100	100-60	60-40	40
Хорошая  Удовлетворит ел дал  Плохая	27,7	20,3	25,6	26,4  25,5	17,0	27,8	29,7  13,1	15,2	33,6	38,1

Из таблицы видно, что чем меньше кристаллы NaHCO3, тем хуже они
фильтруются. Мелкие, илистые кристаллы замазывают поры фильтрующей
ткани; слой осадка, образованный мелкими кристаллами NaHCO3, облада-
ет высоким сопротивлением, что снижает производительность фильтра.
Мелкие кристаллы NaHCO3 плохо отмываются от маточной жидкости,
поэтому для сохранения требуемого качества кальцинированной соды
необходимо увеличивать расход промывной воды и ее температуру, что
ведет к увеличению потерь NaHCO3 с промывной водой. Кроме того, чем
мельче бикарбонат натрия, тем больше он удерживает воды, тем больше
затрата тепла на его кальцинацию. При чрезмерно влажном бикарбонате
увеличивается опасность замазывания содовых печей, снижается их произ-
водительность. Плохое качество осажденного бикарбоната натрия снижает
производительность не только содовых печей, но и завода в целом. Во из-
бежание этого следует обеспечить резервные вакуум-фильтры, чтобы под-
держивать производительность по объему фильтровой жидкости на не-
обходимом уровне.

О качестве бикарбоната натрия судят по выходу соды, т.е. по массово-
му количесТЬу соды, получаемой на 100 кг влажного бикарбоната. Чем
больше влажность бикарбоната, тем меньше выход соцн. Качество бикарбо-
ната (по влаге) считается хорошим, если выход соды более 53 кг.

При фильтрации бикарбоната потери его достигают 3—4% от общего его
количества, из-за чего коэффициент использования натрия уменьшается на
2—3%. Поэтому в производствах большого масштаба необходимо особенно
149
внимательно наблюдать при фильтрации бикарбоната эа количеством пода-
ваемой на промывку воды, равномерностью ее распределения по осадку^
температурой и т.д.

Для снижения потерь NaHCO3 от растворения его в промывной воде на
промывку обычно подают скрубберную (слабую) жидкость из ПГСП (см.
гл. 11) и с малой дистилляции (см. гл. 11). Слабая жидкость содержит
Na2CO3, что снижает растворимость в ней NaHCO3. Потери NaHCO3 связа-
ны не только с растворением его в промывной жидкости. При снижении
давления СО2 над суспензией бикарбоната натрия после выхода ее из карбо-
низационных колонн на вакуум-фильтрах может протекать реакция

NaHCO3 (та.) + NH4Cl(p.) - NaCl(p.) + NH4HCO3 (р.)	(54)

При этом часть осажденного NaHCO3 переходит в NH4HCO3, что увеличива-
ет щелочность (прямой титр) жидкости после вакуум-фильтров по срав-
нению с прямым титром жидкости, вышедшей из осадительных колонн, на
0,5—1,5 н.д., несмотря на разбавление ее промывной водой (содержание
иона хлора и общего аммиака снижается).

При промывке бикарбоната натрия очень трудно полностью удалить ам-
миак из осадка. Небольшое количество его — 0,7—1,5 кг на 1000 кг влажно-
го NaHCO3 — всегда остается в осадке независимо от количества взятой для
промывки воды. Полагают, что этот аммиак находится в бикарбонате нат-
рия не в виде хорошо растворимых углекислых солей, растворенных в ма-
точной жидкости, а в виде карбамата натрия NH2—СО2 -Na, который входит
в кристаллическую решетку NaHCO3 и поэтому может быть удален из
осадка только при последующем его прокаливании.

В процессе фильтрации под влиянием разрежения из жидкости улетучи-
вается диоксид углерода в результате разложения бикарбоната аммония по
реакции

2NH4HCO3 - (NH4)2CO3 + СО2 + Н2О	(55)

Фильтруемая жидкость всегда пахнет аммиаком. Под влиянием разре-
жения и просасывания через слой осадка воздуха улетучивание аммиака
возрастает. Таким образом, с вакуум-фильтров на промыватель воздуха
фильтров (ПВФЛ) поступает воздух, содержащий СО2 и NH3.

§ 41.	Технологическая схема отделения фильтрации

На рис. 60. показана типовая технологическая схема отделения фильт-
рации. Суспензия бикарбоната натрия из мерников карбонизационных ко-
лонн поступает в коллектор 2, распределяющий ее по отдельным фильтрам.
Из коллектора 2 суспензия самотеком подается в корыто 9 вакуум-фильт-
ра, имеющее мешалку 1. Фильтрующий барабан 7 примерно на 1/3 погружен
в суспензию NaHCO3, находящуюся в корыте 9.

Для нормальной работы фильтра важно, чтобы высота погружения
фильтрующего барабана в суспензию оставалась неизменной. Для обеспече-
ния постоянства уровня суспензии в корыте 9 оно имеет перелив в сборник
150
Рис. 60. Прия.чи мальная
технологическая схема
отделения фильтрации:
1 - мешалка, 2 - распре-
делительный коллектор,
3 - корыто для распре-
деления промывной во-
ды, 4 — напорный бачок
для промывной воды,
5 - трубопровод сжато-
го воздуха, 6 - отжим-
ной валик, 7 — фильтру-
юшмй барабан, 8 - среза-
ющий нож, 9 — корыто
вакуум-фильтра, 10 -
транспортер сырого би-
карбоната, 11 — сепара-
тор, 12 - барометричес-
кая труба, 13 - сборник
фильтровой жидкости,
14, 15 - насосы, 16 -
сборник с мешалкой для
суспензии

для суспензии 16. Из сборника насос 15 возвращает суспензию в коллектор
2. Качающаяся мешалка 1 не позволяет частицам NaHCO3 оседать на дно
корыта 9. Через фильтрующую ткань под влиянием вакуума внутрь бара-
бана проходят жидкость (в зоне фильтрации), промывная вода (в зоне про-
мывки) и воздух (в зоне подсушки осадка). Из внутренней части барабана
7 они идут в сепаратор 11, где воздух отделяется от жидкости и идет на
ПВФЛ.

Маточная жидкость и промывная вода из сепаратора 11 по барометри-
ческой трубе 12 идут в сборник фильтровой жидкости 13, откуда насос
14 откачивает его на дистилляцию. Чтобы жидкость из сепаратора 11, нахо-
дящегося под вакуумом, стекала самотеком в сборник 13, находящийся
под атмосферным давлением, вакуум-фильтр с сепаратором должны нахо-
диться на высоте около 10 м. Тогда суммарное давление в сепараторе и
столба жидкости в барометрической трубе может достигать атмосферного,
и жидкость из сепаратора самотеком будет поступать в сборник.

При вращении барабана приставший к фильтрующей поверхности слой
бикарбоната натрия попадает под отжимной валик 6 для ликвидации обра-
зующихся на поверхности осадка трещин, через которые могут попадать
внутрь барабана воздух и промывная вода. После отжимного валика оса-
док промывается слабой жидкостью или водой из напорного бачка 4 для
промывной воды и корыта 3, распределяющего воду ровной струей по ши-
151
рйне барабана. Количество подаваемой на промывку воды регулируют цри
помощи крана, установленного между бачком 4 и корытом 3. Промывная
вода смешивается с фильтровой жидкостью внутри барабана и вместе с ней
идет в сепаратор 11.

Промытый бикарбонат натрия вновь уплотняется вторым по направле-
нию вращения барабана отжимным валиком 6, подсушивается просасыва-
емым через слой осадка воздухом и срезается с фильтрующей ткани ножом
8 на транспортер 10, который подает сырой бикарбонат в содовую печь.
Фильтрующая ткань промывается обратным потоком фильтрата, который
вытесняется из внутренней части барабана в корыто 9 сжатым воздухом,
подаваемым по трубопроводу 5.

В настоящее время на содовых заводах проводят работы по замене
барабанных вакуум-фильтров центрифугами непрерывного действия. Раз-
деление суспензий на центрифугах протекает значительно быстрее, чем на
фильтрах, благодаря центробежной силе, возникающей при вращении филь-
трующей корзины. Влажность выгружаемого из центрифуги бикарбоната
натрия 3—4 мас.% (влажность бикарбоната натрия после барабанных ваку-
ум-фильтров 15—18 мас.%). С уменьшением влажности сырого бикарбо-
ната содержание в нем цримесей снижается, что дает возможность при
центрифугировании получить более чистую соду, затратив на промывку
осадка меньше воды. Удельный расход электроэнергии на центрифугирова-
ние ниже, чем на фильтрацию.

Вместе с тем центрифугам присущи и недостатки. Так, в них необходи-
мо подавать сгущенную суспензию с отношением твердого к жидкому
(Т: Ж) не менее 1:1,1. Поэтому суспензия, выходящая из карбонизацион-
ных колонн, должна предварительно проходить через отстойник-сгус-
титель. Степень разделения суспензий на центрифугах ниже, чем на фильт-

кая схема отделения фильтрации с при-
менением центрифуги:

1 - насос, 2 - центрифуга, 3 - корзи-
на центрифуги, 4 — отстойник-сгусти-
тель, 5 — сборник с мешалкой

трах, и маточник с проскочившими
через фильтрующую поверхность мел-
кими кристаллами после центрифуги
направляют обратно в отстойник.
Полностью осветленный маточник от-
водят через перелив отстойника.

Технологическая схема отделения
фильтрации с применением центри-
фуги следующая. Выходящую из кар-
бонизационных колонн суспензию би-
карбоната натрия подают в отстой-
ник-сгуститель 4 (рис. 61). Освет-
ленную маточную жидкость отводят
из отстойника 4 через верхний пере-
лив, а сгущенная суспензия идет на
центрифугу 2. Прошедший центрифу-
гу и промытый бикарбонат натрия по-
ступает на кальцинацию, а маточная
жидкость и промывная вода — в
сборник 5 с мешалкой, откуда насос
1 перекачивает их обратно в отстой-
ник 4. Для улавливания аммиака, выделяющегося при центрифугировании,
в кожухе центрифуги 2 создают разрежение 49—90 Па (5—10 мм вод. ст.)
при помощи вентилятора, просасывающего воздух через орошаемый рас-
солом промыватель газа центрифуг (ПГЦФ). Полученный слабый аммони-
зированный рассол идет в отделение абсорбции.

§ 42.	Аппаратура отделения фильтрации

Барабанный вакуум-фильтр — основной аппарат в отделении фильтра-
ции. На рис. 62 показано устройство барабанного вакуум-фильтра БС-5,6—
1,8/1,0 (барабанный содовый с поверхностью фильтрации 5,6 м2, диамет-
ром барабана 1,8 м и длиной 1,0 м). Барабан 5 фильтра представляет собой
горизонтальный пустотелый цилиндр с отверстиями на боковой поверхнос-
ти, покрытой чугунной решеткой. Площадь отверстий (живое сечение) ба-
рабана составляет около 27% всей боковой поверхности. Сверху решетку
покрывают мешковиной для предохранения фильтрующей 1Кани от по-
вреждений. На мешковину надевают фильтрующую ткань, чаще всего шер-
стяную байку, сшитую по образующей. Для закрепления фильтрующей
ткани на нее сверху по спирали навивают проволоку из нержавеющей стали
с расстоянием между рядами 35—40 мм.

Внутренняя часть барабана разделена радиальными перегородками на
18 одинаковых секций-ячеек. Каждая ячейка через каналы в полой цапфе
сообщается с неподвижной распределительной головкой 6, плотно прижа-
той к торцовой пришлифованной поверхности вращающейся цапфы. Рас-
пределительная головка имеет окна (рис. 63). Распределительная головка
предназначена для последовательного соединения ячеек вращающегося
барабана с трубопроводами вакуума и сжатого воздуха. Для этого окна
1 и 3 ее соединены с вакуумом, а окно 2 — со сжатым воздухом. Последо-
вательность переключения ячеек за один оборот барабана показана
на рис. 64.

Угол погружения барабана в суспензию составляет примерно 130°. При
вращении барабана против часовой стрелки фильтрующими являются
ячейки 1, 2 и частично 3, совмещенные с окном 3 распределительной го-
ловки (см. рис. 63). Под влиянием вакуума суспензия из корыта 8 (см.
рис. 62) устремляется к фильтрующей поверхности барабана. Фильтрат
проходит внутрь барабана и далее идет в сепаратор 2. Кристаллы бикар-
боната натрия и находящаяся между кристаллами маточная жидкость задер-
живаются на фильтрующей ткани.

Для удаления маточной жидкости из осадка его подсушивают воздухом
(ячейки 3 и 4 на рис. 64), а затем промывают водой или слабой жидкостью
(ячейка 5). После промывки осадок вновь сушат, просасывая через него
воздух (ячейки 6—13). Таким образом, все ячейки фильтра от 1 до 13 на-
ходятся под вакуумом. Ячейки 14 и 15 отсоединены от вакуума и образуют
закрытую зону. На этом участке бикарбонат натрия срезают ножом. Срезать
бикарбонат под вакуумом нельзя из-за возможности проскока воздуха
внутрь барабана через ткань, освобожденную от осадка. Для отмывки
фильтрующей ткани от оставшихся на ней мелких кристаллов бикарбоната
натрия ячейка 16 соединена с вакуумом через окно 1 распределительной
153
Рис. 62. Барабанный вакуум-фильтр БС-5,6-1,8/1,0:

1 ~ отбойный щиток, 2 - сепаратор, 3 — приводная шестерня, 4 - пустотелый вал,
5 - барабан вакуум-фильтра, 6 - распределительная головка, 7 - подрод сжатого
воздуха, 8 - корыто фильтра, 9 - мешалка, 10 ~ схмный нож, 11 — отжимной
ролик, 12 — мерник промывной жидкости, 13 — водомерное стекло, 14 — корыто
для промывной жидкости, 15 — переливная труба для суспензии, 16 — винт съемного
ножа

головки (см. рис. 631 и в нее поступает фильтрат. Ячейка 1 (см. рис. 63)
подсоединена к окну 2 распределительной головки со сжатым воздухом. В
этом положении фильтрат, находящийся внутри секции, вытесняется через
фильтрующую ткань обратно в корыто с суспензией, в результате чего
ткань промывается. Для разделения линий вакуума и сжатого воздуха меж-
ду ними находится закрытая зона (ячейка 18 на рис. 64). После закрытой
зоны цикл фильтрации повторяется.
154
Рис. 63. Размещение окон на рас-
пределительной головке (1-3 -
окна)

Рис. 64. Схема распределения зон
фильтрации

Первый отжимной ролик 11 (см. рис. 62) стоит после зоны фильтра-
ции, второй — после зоны промывки. Степень давления ролика на осадок
регулируется грузом (на рис. 62 не показан). Ролики имеют самостоятель-
ный привод. Их окружная скорость на 8% больше окружной скорости бара-
бана, что предупреждает срыв осадка с поверхности фильтра. Длина съем-
ного ножа 10 1000 мм, ширина 80 мм. Наклон ножа и расстояние его от
поверхности фильтрующей ткани регулируют винтом 16. Толщина слоя
осадка, срезанного ножом, 13—15 мм при расстоянии между острием ножа
и поверхностью фильтрующей ткани 6—8 мм.

Промывная жидкость поступает в мерник 12 с водомерным стеклом
13 и затем в корыто 14, из которого распределяется по поверхности осадка.
Постоянный уровень суспензии в корыте 8 обеспечивает переливная труба
15. Сжатый воздух на отдувку осадка и фильтрующей ткани поступает
через патрубок 7. Засосанные внутрь барабана жидкость и воздух через пус-
тотелый вал 4 идут в сепаратор 2.

Сепаратор представляет собой вертикальный цилиндрический резервуар
диаметром 1000 и высотой 1500 мм. В крышке сепаратора имеется штуцер
диаметром 250 мм для подсоединения трубопровода, идущего к ПВФЛ. К
днищу сепаратора подсоединена барометрическая труба для вывода фильт-
ровой жидкости. Выходной штуцер перекрывается отбойным щиткбм 1.
Барабан 5, распределительная головка 6 и корыто 8 фильтра изготовлены
из щелочестойкого чугуна марки СЧШ-2 (серый чугун щелочестойкий,
содержащий 0,3-0,5 мас.% Ni и 0,4-0,6 мас.% Ст), мешалка 9 — из углеро-
дистой стали марки СтЗ, съемный нож — из нержавеющей хромоникелевой
стали марки 1Х18Н9Т (18 мас.% Сг, 9 мас.% Ni, 1—2 мас.% титана).

Производительность вакуум-фильтра регулируют при помощи распре-
делительной головки. Для этого ее освобождают от крепления, поворачи-
155
вают на какой-то угол вправо или влево и вновь закрепляют неподвижно.
При повороте распределительной головки по часовой стрелке число секций
барабана, находящихся в корыте с суспензией и соединенных с вакуумом,
увеличивается, растет зона фильтрации и, следовательно, увеличивается
производительность фильтра. При повороте распределительной головки
против часовой стрелки зона фильтрации уменьшается и производитель-
ность фильтра падает (толщина осадка на поверхности барабана становится
меньше). Этим методом можно изменять производительность фильтра на
50%. Производительность можно изменить также, увеличивая или умень-
шая число оборотов приводной шестерни 3 (см. рис. 62) и, следовательно,
барабана. Однако при чрезмерном увеличении числа оборотов осадок би-
карбоната натрия будет слишком быстро проходить зону промывки, в ре-
зультате чего может ухудшиться качество выпускаемой кальцинирован-
ной соды.

Нормальная производительность барабанного вакуум-фильтра типа
БС-5,6—1,8/1,0 при средней влажности осадка 16—17 мас.% и частоте вра-
щения барабана 0,75—3,00 об/мин составляет 9,5—12,3 т/ч влажного бикарбо-
ната натрия. Затрачиваемая на вращение барабана мощность 3,5 кВт, на движе-
ние мешалки 2 кВт. Мешалка делает по 35 двойных качаний в 1 мин. В нас-
тоящее время ГДР выпускает барабанные вакуум-фильтры с поверхностью
фильтрации 50 м2.

Рис. 65. Принципиальное устройство центрифуги типа ФГП:

- приводной шкив, 2 - ползун-переключатель, 3 ~ поршень, 4 - вал, 5 - распреде-
ггель, 6 — полый вал, 7 — поршень-толкатель, 8 — кольцо толкателя, 9 — фильтрую-
ий барабан, 10 — опорное кольцо, 11 — регулирующее кольцо, 12 — конус, 13 —
выгружной патрубок, 14 — кожух центрифуги
Дентрифуга. Для разделения суспензии бикарбоната натрия на содовых
заводах применяют центрифугу типа ФГП (фильтрующая горизонтальная
с выгрузкой осадка толкающим поршнем), рис. 65.

Основной элемент центрифуги — фильтрующий барабан (корзина) 9
(рис. 65), укрепленный на горизонтальном полом валу 6 с приводным
шкивом 1. В задней части корзины находится поршень-толкатель 7, вра-
щающийся вместе с корзиной и одновременно совершающий возвратно-
поступательные движения вместе с валом 4 и кольцом 8 толкателя 7. Сус-
пензия подается внутрь вращающегося вместе с корзиной конуса 12, дви-
жется по его внутренней поверхности к расширенной части, приобретая
скорость вращения корзины, и через отверстия в опорном кольце 10 попа-
дает на сито. Толщину слоя осадка на поверхности корзины ограничивает
регулирующее кольцо 11.

Осадок при движении толкателя 7 с кольцом 8 вправо перемещается
к । выгружной передней части корзины, и некоторая часть его ссыпается в
патрубок 13. При движении толкателя влево он освобождает часть по-
верхности корзины, на которую и подается свежая суспензия из конуса
12. Вода для промывки осадка поступает внутрь барабана. Пройдя сито,
маточник и промывная вода попадают в кожух 14 центрифуги и затем
идут в сборник фильтровой жидкости. Возвратно-поступательное движение
толкателя регулирует ползун-переключатель 2, подающий масло через расп-
ределитель 5 попеременно в правую и левую камеры поршня 3. Центрифуги
типа ФГП выпускают производительностью до 6 т/ч осадка при влажности
3—5%. Фильтрующая корзина совершает 1200 оборотов в минуту.

§ 43.	Технологический режим работы отделения фильтрации

Нормальная работа отделения фильтрации в значительной степени зави-
сит от качества подаваемых на фильтрацию кристаллов NaHCO3.

Однако неполадки в работе отделения фильтрации могут возникать не
только из-за плохого качества кристаллов NaHCO3, но и в результате не-
соблюдения обслуживающим персоналом технологического режима, кото-
рый строго регламентирован. Приводим средние нормы технологического
режима работы отделения фильтрации:

Влажность сырого бикарбоната натрия .......... 15-18 мас.%

Выход соды из бикарбоната натрия.............. не ниже 52%

Содержание хлоридов в бикарбонате натрия в пере-
счете на NaCl................................. не более 0,4 мас.%

Содержание хлоридов в фильтровой жидкости .... не менее 90 н.д.
Содержание хлоридов в промывной воде.......... не более 0,2 н.д.

Потери NaHCO3 при фильтровании................ не более 3,5 мас.%

Вакуум в общем коллекторе фильтров............ 33,3-53,2 кПа

(250-400 мм рт.
ст.)

Давление воздуха (изб.) при входе в фильтр.... 10,6-16 кПа

(80—120 мм рт.
ст.)

Температура промывной воды.................... 30—40° С
Регламентирование влажности сырого бикарбоната связано не только
с возможным нарушением нормальной работы отделения кальцинации, но
и со снижением выхода соды из NaHCO3, который согласно регламенту не
должен быть менее 52%. Регламентирование содержания хлоридов в сыром
бикарбонате вызвано необходимостью получения стандартной соды, которая
может содержать хлоридов в пересчете на NaCl не более 0,5 мас.%. Повыше-
ние содержания NaCl в сыром бикарбонате является следствием нарушения
режима промывки осадка.

Регламентирование нижнего предела содержания иона СГ в фильтро-
вой жидкости объясняется необходимостью ограничения количества
промывной соды. Избыток ее разбавляет фильтровую жидкость, ухудша-
ет тем самым работу отделения дистилляции и ведет к увеличению потерь
NaHCO3.

Регламентом предусмотрена концентрация иона СГ в промывной воде,
поступающей на промывку осадка, не более 0,2 н.д. Повышение концентра-
ции ведет к возрастанию содержания хлоридов (NaCl) в сыром бикарбона-
те натрия. Для доведения содержания иона СГ в промывной воде до нормы
необходимо разбавить ее перед подачей на фильтр конденсатом. Одновре-
менно следует обнаружить и устранить источник попадания иона СГ в про-
мывную воду.

Регламент строго ограничивает потери бикарбоната натрия при фильт-
ровании. Повышение потерь ведет к уменьшению коэффициента использо-
вания натрия и падению общей производительности завода. Потери бикар-
боната натрия связаны с растворением его в промывной воде, количество
которой зависит от качества кристаллов NaHCO3.

При данном качестве кристаллов NaHCO3 расход промывной воды за-
висит от ее температуры. При повышении температуры эффективность от-
мывки осадка NaHCO3 от маточной жидкости возрастает, но одновременно
увеличивается растворимость бикарбоната натрия, т.е растут его потери.
Опыт показывает, что оптимальная температура промывной воды должна
быть 30—40° С.’ В этих условиях повышение растворимости NaHCO3 ком-
пенсируется уменьшением расхода воды на промывку, который колеблется
в пределах 0,5—0,6 м3 на 1 т соды- Для уменьшения потерь NaHCO3 с про-
мывной водой осадок промывают слабой жидкостью, содержащей №2СО3
и NaHCO3. Растворимость бикарбоната натрия в растворе, содержащем уже
только NaHCO3, ниже, чем в чистой воде, поэтому потери его при прочих
равных условиях уменьшаются.

Стабильность работы отделения фильтрации в значительной степени за-
висит от постоянства вакуума в общем коллекторе фильтров. Вакуум мо-
жет понизиться в результате засасывания воздуха из резервных фильтров,
не отключенных от работающих аппаратов, остановки части вакуум-насо-
сов, а также в результате малого заполнения корыта некоторых фильтров
суспензией. Для ликвидации обнаруженных неполадок вакуум в общем кол-
лекторе фильтров устанавливают на заданной величине. Снижение вакуума
повышает влажность сырого бикарбоната, так как сушка его протекает ме-
нее интенсивно, ухудшает качество промывки из-за снижения интенсивнос-
ти просасывания промывной воды через слой осадка, ведет к снижению
общей производительности отделения фильтрации.
Для очистки (регенерации) фильтрующей ткани обратным потоком
жидкости применяют сжатый воздух давлением 80—120 мм рт. ст. Пониже-
ние давления воздуха вызывает ухудшение регенерации фильтрующей
ткани, повышение давления — перерасход электроэнергии на сжатие
воздуха.

Кроме регенерации ткани в процессе фильтрации ее периодически про-
мывают путем вращения барабана вакуум-фильтрч в корыте, наполненном
горячим конденсатом.

Барабанные вакуум-фильтры довольно часто требуют остановки для
проведения ремонтных работ. Аппаратчик прекращает подачу суспензии
на останавливаемый фильтр, полностью освобождает корыто фильтра от
суспензии, промывает фильтр водой, заливая ее в корыто, и останавливает
аппарат. При пуске фильтра аппаратчик освобождает корыто фильтра от
промывной воды, проверяет зазор ножа, который должен составлять
7—8 мм, заполняет корыто суспензией, после чего включает фильтр.

Для соблюдения норм технологического режима необходимо непрерыв-
но контролировать работу вакуум-фильтра. Ниже приведены развернутая
схема контроля, принятая в отделении фильтрации, и примерные его по-
казатели.

Жидкость, выходящая из се-

параторов вакуум-фильтров	Плотность (отн.)  Содержание хлоридов	1,115-1,125  Не менее 90 н.д.
	Прямой титр Содержание общего NH, Содержание общего СО,	24-28 н.д.  88—92 н.д.  36-40 н.д.
Промывная вода из напор-		
ного бачка	Плотность (отн.) Содержание хлоридов Прямой титр  Содержание общего СО, Температура	1,005-1,030 Не белее 0,2 н.д.  4-16 н.д.  5,0—2,5 н.д.  30-40° С
Сырой бикарбонат натрия	Содержание NaHCO, Содержание Na, СО, Содержание общего NH, Содержание хлоридов в пе- ресчете на NaCl Содержание влаги Выход соды	77-80%  2-3%  0,6-0,8 мас.%  Не более 0,4 мас.%  15—18 мас.%  Не менее 52%
Газ из общего коллектора		
вакуум-фильтров	Давление (абс.)	48—66,6 кПа (360-  500 мм рт. ст.)
Воздух, поступающий в		
фильтр для продувки ткани	Давление (абс.)	118,6-121,3 кПа (890-910 мм рт. ст.)
Фильтровая жидкость	Потери NaHCO,	Не более 3,5 мас.%
§ 44.	Принципиальные основы автоматического
регулирования процесса фильтрации

При автоматизации отделения фильтрации решаются две задачи: произ-
водительность отделения вакуум-фильтров должна обеспечить переработку
всей суспензии, поступающей из отделения карбонизации; содержание хло-
ридов в бикарбонате натрия должно обеспечивать их содержание в кальци-
нированной соде в пределах ГОСТа при минимально возможной подаче
воды на промывку.

Пока еще содовые заводы не имеют установок комплексной автомати-
зации, которые решили бы полностью эти задачи. В то же время на боль-
шинстве заводов наиболее важные параметры и потоки регулируют авто-
матически. К их числу относятся уровень суспензии в корытах вакуум-
фильтров и давления воздуха, поступающего на продувку фильтрующего
сукна, уровень промывной воды в напорном баке и расход воды на про-
мывку бикарбоната натрия. Необходимость автоматического регулирова-
ния этих параметров обусловлена следующими обстоятельствами. Пониже-
ние уровня суспензии в корыте вакуум-фильтров приводит к снижению ва-
куума в общем коллекторе и производительности остальных фильтров в
результате подсоса большого количества воздуха через фильтрующую ткань.
При повышении уровня часть суспензии по переливу попадает в мешалку,
откуда она потом снова должна быть возвращена на фильтрацию. Это при-
водит к измельчению кристаллов бикарбоната натрия, в результате чего
снижается производительность фильтров и повышается влажность бикарбо-
ната. Простейший способ стабилизации уровня заключается в том, что на
подаче суспензии устанавливают дроссельную заслонку, степень открытия
которой изменяется регулятором уровня.

Необходимость стабилизации давления воздуха, поступающего на про-
дувку, объясняется тем, что избыточное давление воздуха приводит к вы-
дуванию воздухом аммиака из фильтровой жидкости, недостаточное — к
снижению производительности фильтра из-за плохой продувки фильтрующей
ткани. Стабилизация уровня промывной воды в напорном баке и ее рас-
хода на фильтры устраняет разбавление фильтровой жидкости и потери би-
карбоната при произвольном увеличении или получение брака соды по со-
держанию хлоридов при уменьшении расхода промывной воды.

Перспективная схема автоматизации предусматривает все перечис-
ленные выше системы автоматического регулирования, дополнительное ав-
томатическое изменение количества промывной воды по содержанию иона
хлора в бикарбонате натрия, а также регулирование частоты вращения ва-
куум-фильтров для согласованности работы отделений фильтрации и кар-
бонизации.

§ 45.	Охрана труда и техника безопасности
в отделении фильтрации

В этом отделении проходят коммуникации со сжатым воздухом, име-
ются аппараты, работающие под вакуумом, много движущихся механиз-
мов. Для предотвращения травматизма категорически запрещено ремонти-
160
ровать аппаратуру и трубопроводы во время их работы. Ни в коем случае
нельзя включать вакуум-фильтр без наличия ограждения всех его враща-
ющихся частей, счищать бикарбонат натрия с ножа руками, определять
плотность фильтровой лепешки перед срезывающим ножом и прижимным
роликом. Рабочие должны быть в одежде с завязанными концами.

Запрещается становиться на край корыта вакуум-фильтра при чистке
корыта для промывной воды и отжимных роликов, чтобы предупредить
переполнение корыт вакуум-фильтров. Переливные устройства необходи-
мо систематически прочищать и прогревать паром. Для защиты от аммиака
аппаратчик должен иметь противогаз и уметь им пользоваться.

Контрольные ьияросы

1. Для чего нужна промывка бикарбоната натрия? 2. В чем заключается принцип
работы барабанного вакуум-фильтра? 3. Как можно регулировать произво;телыюсть
фильтра? 4. Как отражается качество кристаллов на работе фильтра? 5. От чего зависит
влажность карбината натрия? 6. Для чего д-гази >_-> ньают норму температуры про-
мывной воды? 7. Какие основные показатели работы вакуум-фильтров регламенти-
рованы и почему? 8. Какие правила техники безопасности необходимо соблюдать при
обслуживании вакуум-фильтров? 9. В чем преимущества и недостатки метода центри-
фугирования? 10. Как устранять повышенное содержание NaCl в сыром бикарбонате
натрия? 11. Почему может понизиться содержание СГ в фильтровой жидкости?
Г Л А В A 10. КАЛЬЦИНАЦИЯ БИКАРБОНАТА НАТРИЯ
(ОТДЕЛЕНИЕ СОДОВЫХ ПЕЧЕЙ)

§ 46. Физико-химические основы процесса
кальцинации бикарбоната натрия

Процесс получения карбоната натрия путем термического разложения
бикарбоната натрия называется кальцинацией. Этот процесс осуществля-
ется в отделении содовых печей.

Влажный технический бикарбонат, поступающий на кальцинацию,
имеет примерно следующий состав (мае. %): NaHCO3 — 76—80, общий
NH3 - 0,6-0,8, Na2CO3 - 2,6, NaCl - 0,2-0,4, Н2О - 15-18. Хлорид ам-
мония, содержащийся в техническом бикарбонате натрия, условно пере-
считан на NaCl, в содержание которого он и включен.

В техническом бикарбонате аммиак содержится главным образом
в виде карбамата натрия; мотут также присутствовать в небольших коли-
чествах карбонат и бикарбонат аммония. Влажность технического бикар-
боната меняется в широких пределах, что связано главным образом с
качеством кристаллов NaHCO3. На влажность бикарбоната влияет также
режим подсушки фильтровой лепешки на барабане вакуум-фильтра.

Технический бикарбонат натрия должен быть белого цвета. Появление
окраски указывает на коррозию стальных аппаратов в отделениях абсорб-
ции и карбонизации. Осадок окрашивается оксидом железа, попадающим
в него в результате коррозии.

Основная реакция процесса кальцинации:

2NaHCO3 (тв.) =Na2CO3 (тв.) + СО2 (г.) + Н2О (пар) — 125,6 кДж (56)
(— 30 ккал)

Кроме того, при нагревании технического бикарбоната могут протекать
дополнительные реакции:

(NH4)2CO3 (тв.) =2NH3 (газ) + Н2О(пар) - 172,5 кДж ( -42,9 ккал) (57)

NH4HCO3 (тв.)=NH3 (газ) + СО2 (газ) + Н2О(пар) — 164,8 кДж (58)
(— 41 ккал)

Хлорид аммония взаимодействует при нагревании с бикарбонатом
натрия по реакции

(NH4Cl(p.) + NaHCQ3 (тв.) =NaCl(TB.) + NH3 (г.) + СО2 (газ) +	(59)

+ Н2О (пар) — 145,5 кДж (—36,2 ккал)
Карбамат натрия в присутствии воды при нагревании переходит в
соду согласно реакции

2NaCO2NH2+ Н2О Na2CO3 (тв.) + 2NH3 (г.) + СО2 (г.) -	(60)

—140,7 кДж (—35 ккал)

Таким образом, в результате кальцинации в твердой фазе остаются
Na2CO3 и NaCl, а в газовую фазу переходят СО2, Н2О и NH3.

Количество соды, получаемое из 100 кг технического бикарбоната,
называется выходом соды. Выход соды зависит главным образом от влаж-
ности бикарбоната. Высокая влажность технического бикарбоната умень-
шает выход соды и приводит к дополнительным затратам тепла на испа-
рение влаги. В табл. 8 приводятся данные о выходе соды и расходе тепла
на испарение воды при кальцинации в зависимости от влажности бикар-
боната.

Таблица 8

Влажность NaHCO3, мае. %	Количество соды, образующейся из 100 кг влажного бикарбоната нат- рия (выход соды), кг	Количество воды, испаряющейся из бикарбоната, в пересчете на 100 кг соды, кг	Расход тепла на испарение воды в пересчете на 100 кг соды, кДж (ккал)
23,92	48	50,0	7947 (33 300)
22,23	49	45,5	7017 (29 400)
20,75	50	41,5	6325 (26 500)
19,16	51	37,5	5752 (24 100)
17,58	52	33,8	5012 (21 000)
15,99	53	30,2	4606 (19 300)
14,31	54	26,5	4033 (16 900)

Влажный бикарбонат легко комкуется и налипает на стенки содовой
печи. Влага в бикарбонате содержит растворенные соли (NaHCO3 и
Na2CO3). При испарении ее на горячей поверхности стенки печи образуется
твердая сода, которая пристает к поверхности, постепенно нарастая в виде
плотной корки. Эта корка, обладающая малой теплопроводностью, сни-
жает эффективность теплообмена между нагретой стенкой печи и кальци-
нируемой массой. Под слоем корки металл перегревается, что ведет к
прогоранию стенок печи. Для уменьшения этих явлений влажный бикар-
бонат натрия смешивают с горячей кальцинированной содой, выходящей
из содовой печи после кальцинации. Эту часть готовой продукции, воз-
вращаемую ца смешение с сырым бикарбонатом, называют ребром.

При смешении бикарбоната натрия с содой свободная влага, являю-
щаяся причиной комкования, связывается в виде кристаллизационной
вода, входя в состав двойной соли — троны, образующейся по реакции

NaHCO3 (тв.) + 2Н2О(ж.) + Na2CO3 (тв.) =Na2CO3- NaHCO3 	(61)

• 2Н2О(тв.)
Продукт становится сыпучим и не комкуется.

Кальцинация троны протекает в две стадии. Первая стадия описы-
вается реакцией (г * 111° С)

3(Na2CO3 • NaHCO3 • 2П2О(тв.) =Na2CO3  3NaHCO3 (тв.) +	(62)

+ 2Na2CO3 (тв.) + 6Н2О(пар) — 320,3 кДж (—76,5 ккал)

При температуре 111° С сода теряет кристаллизационную воду с образо-
ванием соли Вегшайдера. При дальнейшем нагревании системы примерно
до 127° С идет разложение двойной соли — Na2CO3 • 3NaHCO3, лимити-
рующее процесс разложения в целом:

2(Na2 СО3 • 3NaHCO3 ) = 5Na2 СО3 + ЗН2 О + ЗСО2	(63)

Добавление к сырому бикарбонату горячей соды способствует также
выделению аммиака из карбамата натрия, который, как уже было сказа-
но, входит в кристаллическую решетку NaHCO3. В процессе образования
троны кристаллическая решетка NaHCO3 разрушается, что и облегчает
разложение карбамата.

Теоретическое количество ретурной соды можно подсчитать, пред-
положив, что вся свободная влага в сыром бикарбонате должна войти в
состав троны согласно реакции (62). Из реакции следует, что для
зывания 1 кг влаги необходимо затратить 2,94 кг 100%-ной соды. С учетом
того, что ретурная сода содержит не 100% Na2 СО3, а в среднем 98%, расход
ее на 1 кг влаги равен 2,94 • 100/98 = 3,04 кг.

При средней влажности сырого бикарбоната, равной 17 мае. %, 1 кг
его содержит 0,17 кг воды. Расход 98%-ной соды для связывания
0,17 кг влаги составит 3,04 • 0,17 =0^17 кг. Эта величина получена при
условии идеального смешения бикарбоната с ретурной содой. Так как на
практике достичь идеального смешения не удается, количество ретура
увеличивают: берут 0,75—1,0 кг ретура на 1 кг сырого бикарбоната.

В зависимости от места смешивания сырого бикарбоната с содой
различают два способа ведения процесса кальцинации: с ретуром, если
карбонат и ретурную соду смешивают до подачи их в печь в специаль-
ном аппарате — смесителе, и без ретура, если сырой бикарбонат смешивают
с содой внутр! самой печи.

При кальцинации бикарбоната натрия и тронь! в газовую фазу выде-
ляются NH3, СО2 и водяные пары. Аммиак и диоксид углерода должны
быть возвращены в производство. Диоксид углерода используют в про-
цессе карбонизации аммонизированного рассола, для чего полезно иметь
газ с высоким содержанием СО2. Для получения высококонцентрирован-
ного диоксида углерода содовая, печь должна работать с внешним обогре-
вом топочными газами, а для избежания подсоса воздуха необходимо
поддерживать внутри печи небольшое избыточное давление — 19,6—
39,2 Па (2—4 мм вод. ст.).

Скорость и полнота разложения бикарбоната натрия и троны зависят
от температуры, которая определяет величину парциальных давлений
продуктов разложения — СО2 и водяных паров — над бикарбонатом, точ-
нее — над солью Вегшайдера. Парциальное давление паров аммиака мало
164
и на ход процесса кальцинации не влияет. Как было показано исследова-

ниями, суммарное равновесное давление р*со + „ q(b кПа и в мм рт.
ст.) соответственно над солью Вегшайдера прй lOIrC равно 24,3 — 182,

при 115°С 56,0-420, при 120°С 73,4-551, при 126°С- 101,3 кПа (760 мм
рт. ст.). Эту зависимость можно выразить уравнением (Р* — в мм рт, ст.)

^5o2+h2o = 11’72-3525/t

(64)

Из уравнения следут, что на практике процесс кальцинации должен
осуществляться при температуре не ниже 126° С. Для ускорения процесса
кальцинации в условиях производства температуру повышают до 140° С
и выше.

Приведенные ниже данные иллюстрируют зависимость времени пол-
ного разложения бикарбоната натрия от температуры:

Температура, ° С..................... 140	160	175	190

Время полного разложения, мин........ 120	55	35	32

На рис. 66 показан график изменения температуры бикарбоната нат-
рия, помещенного в предварительно нагретую до 250° С печь, в процессе
его кальцинации. Как видно из графика, процесс кальцинации по времени
может быть разбит на три периода. Для первого периода (отрезок АБ)
характерен быстрый подъем температуры. Разложения бикарбоната не
наблюдается, и все тепло расходуется на подогрев материала, удаление
кристаллизационной воды из троны и разложение углеаммонийных солей.
Второй период (отрезок БВ) характеризуется постоянством температуры
материала (t = 126° С), подводимое тепло расходуется на термическое
разложение двойной соли (соли Вегшайдера). В третьем периоде (отрезок
ВГ) температура реакционной массы начинает резко возрастать. Это гово-
рит о том, что разложение бикарбоната закончилось и подводимое тепло
расходуется на нагрев полученной соды. На практике для ускорения про-
цесса разложения NaHCO3 температуру соды на выходе из печи поддер-
живают в пределах 140-160° С.

§ 47.	Технологическая схема отделения содовых печей

Типовая технологическая схема отделения кальцинации с ретурным
питанием содовых печей показана на рис. 67. Скребковый транспортер
4 подает сырой бикарбонат натрия с вакуум-фильтров 5 в приемник 3,
снабженный мешалкой. Из приемника 3 он идет в питатель 2 содовой
печи и затем в смеситель 1. Кроме сырого бикарбоната в смеситель 1 пода-
ют шнековым транспортером 8 горячую ретурную соду в заданном со-
отношении. Полученную смесь загружают во вращающуюся барабанную
содовую печь 22, в которой идет разложение NaHCO3. Готовую соду спе-
циальными ковшами выгружают из печи 22 в выгружной шнек 17, из
которого шнековые транспортеры 18 и 19 подают ее в элеватор 16. Эле-
ватор подает соду на шнековый транспортер 11, направляющий ее к загру-
зочной части сушилок. Из шнекового транспортера 11 сода поступает
Рис. 66. Изменение температуры би-
карбоната натрия в процесс каль-
цинации

в транспортную трубу (или
шнек) 9, расположенную
вдоль фронта содовых пе‘-
чей. Транспортная труба (или
шнек) 7 часть соды направ-
ляет в бункер 6 готовой
продукции. Другую часть
соды шнековый транспортер
8 возвращает в содовую печь
в качестве ретура.

Газы, выделяющиеся при
кальцинации бикарбоната
натрия, содержат СО2, пары
воды, аммиак и содовую
пыль. Для очистки от содо-

вой пыли газ направляют в
циклон 10. Содовая пыль,
собирающаяся в нижней части

циклона, выгружается из него в шнековый транспортер 8. Очищенный
газ проходит коллектор 12 газа содовых печей и поступает в верхнюю
часть холодильника 13 газа содовых печей (ХГСП). Коллектор 12 ороша-
ется слабой жидкостью. При этом газ несколько охлаждается, в резуль-

тате чего иэ него конденсируются пары воды. В слабой жидкости и образо-
вавшемся конденсате растворяются присутствующий в газе аммиак, часть
СО2 и сода, прошедшая через циклон. В ХГСП вместе с газом из коллек-
тора 12 поступают слабая жидкость и образовавшийся в нем конденсат
(для этого коллектор газа содовых печей имеет уклон в сторону ХГСП).
Стекая вниз, жидкость омывает трубки холодильника, предупреждая
их загрязнение. Вместе с газом содовых печей в ХГСП поступает газ из
промывателя газа абсорбции (см. с. 96) и из декарбонизатора (см. с.
258).ИзХГСПохлажденный газ поступает вниз промывателя 14 газа содо-
вых печей ПГСП. Засасываясь компрессором диоксида углерода, он сме-
шивается с газом известковых печей, сжимается до343 кПа(3,5 кгс/см2)
и в виде смешанного газа подается вниз карбонизационных ^олонн.

Слабая жидкость, содержащая в среднем 20 н.д. NH3 и 10 н.д. Na2CO3,
из ХГСП стекает в сборник 15 и затем идет на малую дистилляцию и на
орошение коллектора газа содовых печей. - Конденсат после малой дис-
тилляции или вода, орошающая ПГСП, собирается в нижней части аппа-
рата и в виде скрубберной жидкости подается на промывку бикарбоната
на фильтрах.

При безретурном питании содовых печей в технологической схеме

отделения значительно упрощается транспортировка соды, так как отпа-
дает необходимость в ретуре. По этой схеме сырой бикарбонат из прием-
ника 3 идет в аппарат-забрасыватель, который смонтирован на месте сме-
сителя. При помощи метательной лопатки сырой бикарбонат забрасывают
в глубину печи на ’’содовую подушку”, которая играет роль ретурной соды.

При безретурном питании содовых печей подача готовой соды к мес-
ту загрузки необходима только при пуске печи после ремонта для пред-
варительного заполнения барабана печи содой.
Слабая
жидкость

Газ из промыВателя
газа абсорбции

Рис. 67. Принципиальная технологическая схема отделения кальцинации с рстурным питанием содовых печей:

1 - сместепь, 2 - питатель, 3 - приемник, 4 - скребковый транспортер, 5 - вакуум-фильтр, б - бункер, 7,9- транспортные
трубы, 8, 11, 18, 19 - шнековые транспортеры, 10 - циклон, 12 - коллектор газа содовых печей, 13 - холодильник газа содо-
вых печей, 14 - промыватель газа содовых печей, 15 - сборник слабой жидкости, 16 - элеватор, 17 - выгружной шнек, 20 -
боров, 21 - газоход, 22 - содовая печь, 23 - топка
Следует отметить, что для содовых печей с безретурным питанием
из-за неравномерности подачи бикарбоната при помощи забрасывателя
характерен менее устойчивый режим работы. В содовых печах с ретурным
питанием сода получается более однородной и с более высокой насыпной
массой, что, по-видимому, связано с благоприятными условиями для
перевода бикарбоната в трону при предварительном смешивании влажного
бикарбоната с содой, а также с более длительным временем прокалива-
ния троны.

§ 48.	Аппаратура отделения содовых печей

Аппаратура для кальцинации бикарбоната натрия подразделяется
на два типа в зависимости от принятого способа обогрева:

с огневым обогревом — вращающиеся барабанные содовые печи с
огневыми топками, работающие на жидком или газообразном топливе;

с паровым обогревом — вращающиеся барабанные с трубчатой насад-
кой — паровые кальцинаторы.

Содовая печь представляет собой горизонтальный барабан с внешним
обогревом, вращающийся от электромотора через редуктор, соединенный
с приводной шестерней. Приводная шестерня находится в зацеплении
с венцовой шестерней, неподвижно закрепленной на барабане печи. Ос-
новные характеристики содовых печей приведены в табл. 9.

Таблица 9

Печи
Показатели	-------------------------------------------

безретурные *	ретурные

Диаметр барабана, м	23	23	23	2,65
Длина обогреваемого участка ба- рабана, м	22	22	24	21,0
Частота вращения, об/мин	5	5	4,13	5
Средняя производительность по соде, т/сут	150-155	150-160	180-190	150-160
Температура отходящих газов, ° С	500	500	500	460
Коэффициент использования топ- лива	0,6-0,65	03-0,65	0,6-035	0,8-0,84
Вид топлива	Прирхлдный газ или мазут			Природный
				газ

* Безретурные печи снабжены воздухоподогревателем.

Барабан большой ретурной содовой печи 12 (рис. 68) изготовлен
из углеродистой стали марки СтЗ. Он состоит из четырех бочек-царг, сва-
ренных встык поперечными швами. Каждая бочка сварена из четырех
стальных листов продольными швами. К переднему (загрузочному) и
заднему (разгрузочному) концам барабана приварены конические бочки
168
Рис. 68. Бплыляя ретурная содовая печь:

1 - опорный ролик, 2 - цепь, 3 - подшипник, 4 ~ горловина печи, 5 - загрузочная камера, б - смеситель, 7 - питатель, 8 -
штуцер для отвода газа, 9 - ободы, 10 - бандажи, 11 - конические бочки, 12 - содовая печь, 13 - выгружной шнек, 14 -
элсктч'однигятель, 15 - редуктор, 16 - зубчатое колесо
11 высотой каждая 1270 мм. К узкой горловине бочек приклепаны чугун-
ные ободы 9, на которых укреплены опорные бандажи 10 печи. Диаметр
бандажей 2,8 м, ширина 400 мм. Изготовлены они из стального литья
с профилем наружной поверхности шаровой формы. К чугунным ободам
9 прикреплены цилиндрические горловины 4. Горловина передней части
печи входит в неподвижную загрузочную камеру 5. Вращающаяся гор-
ловина уплотнена при помощи сальника. Она может перемещаться в саль-
нике вдоль оси барабана при его удлинении во время нагревания и уко-
рачивании при охлаждении. Загрузочная камера имеет штуцер 8 для от-
вода газов, выделяющихся в печи в процессе кальцинации. К торцовой
стенке загрузочной камеры с внутренней стороны прикреплена цепь 2,
с наружной стороны — смеситель 6 и питатель 7. Горловина задней, раз-
грузочной, части печи закрыта крышкой с центральным отверстием для
ввода в печь выгружного шнека 13. Барабан печи вращается от электро-
двигателя 14 через редуктор 15, связанный с зубчатым колесом 16. Сво-
ими бандажами содовая печь опирается на две пары роликов 1 с подшип-
никами 3.

Устройство опорного ролика со стороны передней загрузочной части
печи показано на рис. 69. Опорный'ролик 3 диаметром 1100 мм насажен
на ось 1, вращающуюся в подшипниках 4. Подшипники имеют водяное
охлаждение и автоматическую смазку. Сами ролики также охлаждаются,
погружаясь при вращении в водяную ванну 5. В ванну налит небольшой
слой масла для смазки поверхности ролика и бандажа. Ролик имеет фа-
сонный профиль, соответствующий шаровому профилю бандажа 2. От-
личие передней пары роликов от задней в том, что первые могут вместе
с осью свободно перемещаться в подшипниках вдоль оси, следуя за уд-
линением барабана. На рисунке ролик 3 может переместиться вместе
с осью 1 к левому подшипнику 4.

Задняя часть содовой печи при удлинении барабана остается непод-
вижной. Для фиксации ее положения служит опорно-упорное устрой-
ство. К ободу 3 (рис. 70) содовой печи при помощи башмаков 2 прикреп-
лен бандаж 4, опирающийся на опорные ролики 5. Фиксируют барабан
два упорных ролика 1 (второй ролик находится с другой стороны банда-
жа и на чертеже не виден). Барабан центрируют упорные болты б, при
помощи которых опорные ролики могут перемещаться в направлениях,
указанных стрелками. Цепь 2 (см. рис. 68) служит для очистки внутрен-
ней поверхности барабана от содовых корок, дробления образующихся
комков соды и ее перемешивания. При вращении барабана цепь подни-
мается на некоторую высоту, а затем падает вниз, скользя по поверхнос-
ти барабана. У печей с ретурным питанием цепь крепится с одной стороны,
как показано на рис. 68, а второй ее конец свободно лежит на поверх-
ности барабана (иногда цепь крепится с обоих концов). У печей с безретур-
ным питанием цепь крепится с,обоих концов. Цепь состоит из отдельных
массивных чугунных звеньев массой до 140 кг каждое, шарнирно связан-
ных дру! с другом. На рис. 71 показан профиль звена цепи со стороны
загрузочной части барабана. Зубчатый стальной нож 1 прорезает канавки
в корке материала, которую затем снимает со стенок барабана 3 сплош-
ной нож 2.
Рис. 69. Опорный ролик (передний) :

1 - ось, 2 — бандаж, 3 - опорный ролик, 4 - по/шминики, 5 - водяная ванна

Рис. 70. Опорно-упорное устройство содовой печи:

1 — упорный ролик, 2 — башмак, 3 — обод, 4 — бандаж, 5 - опорный ролик, 6 - упор-
ные болты
На рис. 72 показан узел загрузки содовой печи с безретурным пита-
<ием. Видны барабан 7 печи, бандаж 5, цепь 8 и ее шарнирное крепление
10. Уплотнение 4 загрузочной камеры с вращающейся горловиной 6 печи
юуществляется, как уже указывалось, при помощи сальника 9. Питание
гечи сырым бикарбонатом осуществляется следующим образом. Из мешал-
ся 3 бикарбонат поступает в питатель-забрасыватель 2. Метательная лопат-
са забрасывает сырой бикарбонат в глубь печи на готовую соду — ”содо-
»ую подушку”. Мотор 1 вращает барабан питателя и метательную лопатку.
1исло оборотов барабана и метательной лопатки синхронизировано в
«ношении 1 : 6.

Рис. 71. Профиль звена цепи:

1 - зубчатый нож, 2 - сплошной нож, 3 - ба-
рабан печи

Рис. 72. Узел загрузки безретурных содовых печей:

 1 - мотор, 2 - питатель-забрасыватель, 3 - мешалка сырого би-
карбоната, 4 — уплотнение загрузочной камеры, 5 - бандаж, 6 -
горловина печи, 7 - барабан, 8 - цепь, 9 - сальниковое уплотне-
ние, 10 — шарнирное крепление цепи
На рис. 73 показано устройство забрасывателя сырого бикарбоната.
Корпус 3 забрасывателя прикреплен к стенке загрузочной камеры. Сырой
бикарбонат попадает в забрасыватель через прямоугольное отверстие
1, расположенное над барабанным шестиячейковым питателем 5. Метатель-
ная лопатка 6, сидящая на валу 8, счищает сырой бикарбонат с ближай-
шей к ней грани питателя и забрасывает его в содовую печь. Питатель
5 и лопатка 6 получают вращение от электромотора, вращающего шкив
12. На валу шкива насажены шестерни 13 и 7. Питатель вращается от шес-
терни 13 через передаточную шестерню 10, метательная лопатка 6 — от
шестерни 7 через передаточную шестерню 9. -Число оборотов шестерен
и соотношения их диаметров подобраны таким образом, чтобы скорость
вращения метательной лопатки 6 в шесть раз превышала скорость враще-
ния питателя 5. При таком соотношении метательная лопатка за один
оборот успевает счистить и забросить в печь бикарбонат натрия с одной
секции питателя.

Шестерни 7 и 9 метательной лопатки могут иметь круглую или эллип-
тическую форму. Метательная лопатка с эллиптическими шестернями
забрасывает сырой бикарбонат на расстояние, в 2,5 раза большее, чем
лопатка с цилиндрическими шестернями, как видно из приведенных ниже
данных:

Частота вращения метательной лопатки, об/мин .

Дальность забрасывания шестерен, м:
цилиндрических......................„.........

эллиптических .............................

182	195	220

2,5	3,0	3,4

6,5	8,0	9,5

Нагрузку печи по бикарбонату натрия регулируют изменением его
количества, подаваемого в питатель 2 (см. рис. 72), заслонкой, установ-
ленной между мешалкой бикарбоната натрия и питателем-забрасывате-
лем (заслонка на рисунке не показана). Корпус забрасывателя охлажда-
ется водой, подаваемой в рубашки 2 и 4 (рис. 73), что уменьшает нали-
пание сырого бикарбоната на внутренние поверхности аппарата. Режим
работы содовых печей с безретурным питанием менее устойчив, чем ретур-
ных, из-за неравномерности питания new сырым бикарбонатом, что связано
с замазыванием поверхностей забрасывателя, неравномерным поступлени-
ем сырого бикарбоната из мешалки и др.

При работе ретурных содовых печей схема питания иная. Вместо пита-
теля-забрасывателя под мешалкой сырого бикарбоната установлен пита-
тель-смеситель. Сырой бикарбонат поступает в питатель из мешалки через
горловину 1 прямоугольного сечения (pic. 74) и падает на барабан 2, вра-
щающийся от электромотора 4 через редуктор 3. При вращении барабана
против часовой стрелки сырой бикарбонат проходит через щель, образован-
ную барабаном 2 и регулирующим валиком 14. Количество бикарбоната
натрия, подаваемого на смешение, регулируется размером этой щели.
Пройдя дозирующую щель, бикарбонат падает в двухвальный смеситель
5. Налипший на поверхности барабана 2 и валика 14 сырой бикарбонат
счищается ножами 13, 15 и 16. Ретурная сода поступает в аппарат через
горловину 10, падает на барабан 11 и при его вращении по часовой стрелке
173
Сырой бикарбонат
из мешалки

Рис. 73. Забрасыватель сырого бикарбоната безретурных содовых печей:

1 - отверстие для подачи сырого бикарбоната, 2, 4 - водяная рубашка, 3 - корпус забрасывателя, 5 - барабанный пи-
татель, б - метательная лопатка, 7,11,13 - шестерни, 8 - вал, 9,10 - передаточные шестерни, 12 - шкив
Рис. 74. Питатель-смеситель большой ретурной содовой печи:

1 — горловина для приема сырого бикарбоната, 2 - барабан, 3 - редуктор, 4 — электромотор, 5 — смеситель, б - лопастные
мешалки, 7 - люк, в - крышка смесителя, 9 - желоб, 10 — горловина для приема соды, 11 - барабан, 12 — регулятор по-
дачи соды, 13,15,16- ножи, 14- регулирующий валик, 17 - вал мешалки
ссыпается в смеситель 5. Дозирует ретур регулятор 12. В некоторых кон-
струкциях смесителей барабана 11 и регулятора 12 нет, и ретурную соду
подают непосредственно в смеситель J по течке (на рисунке не показана).
Постоянство расхода ретура в этом случае обеспечивает небольшой шнек,
установленный перед горловиной 10.

Смеситель, находящийся под питателем, представляет собой трубу
эвального сечения, в которой вращаются в противоположные стороны
цве лопастные мешалки 6. Лопасти каждой мешалки расположены па
квадратном валу 17 по винтовой линии под углом 90° друг к другу и
изгибаются под углом 45° для перемещения смеси к горловине содовой
печи. Лопатки захватывают смесь снизу и поднимают вверх, что обеспе-
чивает ее хорошее смешение и исключает спрессовывание на дне смесите-
ля. Готовая смесь идет в желоб 9 и далее в содовую печь. Для ревизии
смеситель имеет люк 7 и крышку 8.

В настоящее время разрабатывается автоматизированный способ
загрузки бикарбоната в содовую печь ленточными дозаторами.

Устройство ретурной содовой печи со стороны выгрузки готового
продукта показано на pic. 75. В центральное отверстие задней крышки
барабана на сальнике пропущен корпус винтового выгружного шнека
2. В корпусе шнека внутри барабана сверху имеется вырез, через кото-
рый поступает сода. Для герметизации шнека винт сделан с разрывом,
что обеспечивает создание в этом месте содовой подушки, препятствующей
прорыву из печи газа на площадки обслуживания.

Вокруг шнека вместе с барабаном вращается прикрепленное к крыш-
ке печи цилиндрическое сито 3. К внешней поверхности сита по его обра-
зующим прикреплено 8 лопаток ковшей 4, называемых также корцами.
При вращении барабана ковши забирают соду в нижнем своем положе-
нии и ссыпают ее на сито в верхнем положении. Прошедшая через
сито сода попадает внутрь шнека и перемещается в нем к разгрузочному
штуцеру 5, находящемуся с правой стороны шнека. Крупные куски соды
ссыпаются с сита обратно в печь, где постепенно измельчаются. При оста-
новке печи на ремонт к ситу 3 прикрепляют лопатку 8, доходящую до
стенок барабана, которая частично вычерпывает соду из печи. Оставшую-
ся в барабане соду выбирают вручную. Для обогрева содовых печей приме-
няют топки, работающие на угле, мазуте и природном газе.

На рис. 76 показано устройство топки и газоходов безретурной содо-
вой печи с мазутным отоплением. Барабан 4 печи находится внутри кир-
пичной кладки, которая в нижней части барабана образует топку 2 и газо-
ход 5. Топка представляет собой камеру шириной 2,4 м, длиной 7—12 м
и высотой 3,5 м. Мазут подают в топку две форсунки 1 в распыленном
состоянии. Через окно на торцовой стенке топки (на рисунке не показано)
и воздуховод 9 в топку поступает необходимый для горения топлива
воздух за счет разрежения, создаваемого дымовой трубой. Количество
подаваемого мазута регулируется вентилем, установленным на трубо-
проводе, по которому мазут поступает к форсункам. Количество воздуха
регулируют, изменяя величину тяги. При нормальном соотношении мазут—
воздух факел имеет соломенно-желтый цвет и температуру около 1400° С.

Величину тяги регулируют заслонкой 6, установленной в борове 7.
176
г з

Рис. 75. Выгружное устройство
е ретурной содовой печи:

1 - барабан печи, 2 — выгружной
шнек, 3 - цилиндрическое сито,
4 -лопатки-ковши, 5 - разгру-
зочный штуцер, 6 - венцовая
шестерня, 7 - бандаж, 8 - раз-
грузочная лопатка, 9 - цепь

Рис. 76. Топка и газоходы безрегурной содовой печи с мазутным отоп-
лением:

7 - форсунка, 2 - топка, 3 - защитный решетчатый свод, 4 - барабан пе-
чи, 5 — газоход, 6 — заслонка, 7 - боров, 8 - рассекатели, 9 - воздуховод
Для предохранения барабана печи от прогара к топке иногда делают за-
щитный решетчатый свод 3, который, однако, довольно быстро разру-
шается. Равномерному распределению топочных газов по всему сечению
газохода способствуют рассекатели 8 — колонки из огнеупорного кир-
пича, выложенные в шахматном порядке на поду топки. Температура
топочных газов, поступающих в газоход 5, 800—900° С; на выходе иэ
газохода в боров 7 она снижается до 380—420° С.

На некоторых заводах содовые печи работают на природном газе.
Этот вид топлива создает наиболее благоприятные условия для работы
печей и обслуживающего персонала. При использовании природного газа
число форсунок увеличивают и часть их помещают вдоль фронта барабана.

При работе на угле конструкция топки усложняется иэ-эа колосни-
ковой решетки и приспособления для удаления золы.

Паровой кальцинатор. В последнее время для кальцинации бикарбо-
ната натрия вместо огневого обогрева барабана содовой печи применяют
в качестве теплоносителя водяной пар. Как известно, интенсивность теп-
лоотдачи от конденсирующегося пара к стенке во много раз больше, чем
от топочных газов. В паровых кальцинаторах отсутствует вредное влия-
ние высоких температур топочных газов на барабан печи. При одинаковой
с огневыми содовыми печами мощности кубатура помещения, занимае-
мого паровым кальцинатором, значительно меньше.

Представление об устройстве парового кальцинатора дает рис. 77.
Внутри вращающегося стального барабана 1 расположено три ряда обо-
гревающих оребренных труб 3, развальцованных на концах в стенках
кольцевых паровых камер 5. Барабан кальцинатора и обогревающие трубы
имеют уклон в сторону выгрузки соды, которая выходит из кальцинатора
через выгружной карман 11. Пар поступает в кольцевую паровую камеру
5 через штуцер 9 неподвижной части печи и далее по центральной трубе
8 и отходящим от нее к паровой камере трем патрубкам 6. Конденсат
из труб стекает в паровую камеру и из нее через ряд отверстий 13 в коль-
цевую камеру для конденсата 12, которая разделена на три секции пере-
городками. У каждой перегородки с одной стороны находятся отверстия
13 для стока конденсата, а с другой стороны — отверстие 4 и трубопровод
7 для вывода конденсата из кальцинатора. Попавший в секцию в нижнем
ее положении конденсат при вращении барабана вытекает с другого кониа
секции по трубопроводу 7 и далее через штуцер 10 выводится из
кальцинатора.

Кальцинатор работает с вводом ретурной соды. Загрузочный механизм
в принципе аналогичен механизму обычных огневых печей с ретурным
питанием — бикарбонат смешивается в смесителе с ретурной содой и пода-
ется в барабан кальцинатора. На наружной поверхности кальцинатора
имеется теплоизоляция 2. Кальцинатор обогревается паром с давлением
2450—3439 кПа (25—35 кгс/см2). Температура соды достигает 250°С. Скорость
кальцинации при таких высоких температурах выше, чем в огневых содо-
вых печах. Паровые кальцинаторы позволяют развить большую поверх-
ность нагрева. Обогревающие трубы для увеличения поверхности делают
ребристыми. При одинаковых размерах мощность паровых кальцинаторов
выше, чем огневых содовых печей. При длине барабана кальцинатора
178
Рис. 77. Паровой кальцинатор:

/ - стенка барабана катп цинатора, 2 - теплоизоляция, 3 - обогревающие трубы, 4 - отверстие для вывода конденсатора,
5 - паровая камера, б - патрубок для подвода пара в паровую камеру, 7 - трубопровод для вывода конденсата, 8 - тру-
бопровод для пара, 9 - штуцер для подвода пара, 10 - штуцер для вывода конденсата, 11 - выгружной карман, 12 - кольце-
вая камера для конденсата, 13 - отверстие для вывода конденсата из паровой камеры
20 м и диаметре 2,6 м мощность его достигает 300 т в сутки при влаж-
ности бикарбоната 16 мае. % и влажности смеси с ретуром 6 мае. %. Рас-
ход пара с давлением 3126 кПа (32 кгс/см2) 1,7 т, частота вращения бараба-
на 7 об/мин, степень заполнения его 30%.

В настоящее время выпускают паровые кальцинаторы производитель-
ностью 600 т в сутки. Применение паровых кальцинаторов в значитель-
ной мере повышает производительность труда и улучшает условия труда
обслуживающего персонала.

Мешалка сырого бикарбоната подает бикарбонат в питатель содовой
печи (рис. 78). Аппарат представляет собой стальной или чугунный вер-
тикальный цилиндр, закрытый снизу и сверху плоскими крышками 11.
Сырой бикарбонат загружают в мешалку через отверстие 7 в верхней
крышке на промежуточное днище 8. С него скребки 4 сбрасывают сырой
бикарбонат на дно мешалки, а скребки 10 подают его к отверстию 12,
соединяющему мешалку с питателем содовой печи. На валу 6 вместе со
скребками 4 и 10 укреплены лопатки 2, счищающие бикарбонат натрия
со стенок аппарата. Ревизия осуществляется через два люка — верхний
5 и боковой 1. (Пунктиром на рисунке показаны лапы 3, на которых
укреплен аппарат).

Скребковый транспортер (рис. 79) служит для подачи сырого бикар-
боната с фильтров к отдельным печам. Он состоит из двух четырехуголь-
ных желобов 4 из листовой стали. Желоба расположены параллельно друг
другу по фронту содовых печей и соединены по концам полукруглыми
желобами, также изготовленными иэ листовой стали (на рисунке показан
поперечный разрез желоба). Сверху желоба закрыты полукруглой сталь-
ной крышкой 3. К верхней части боковых-стенок желоба прикреплены
стальные утолки 1, по которым катятся на роликах 2 стальные скреб-
ки-лопатки 5.

Скребки соединены между собой бесконечной пластинчатой цепью
(цепь Галля). Расстояние между соседними скребками 360 мм. Скребки
перемещаются при помощи горизонтально установленного колеса с зуб-
цами, входящими между звеньями цепи Галля. Зубчатое колесо звездоч-
кой соединено с приводом транспортера, установленного на полукруглом
повороте. С противоположной стороны у второго полукруглого поворота
на подвижной оси находится второе зубчатое поворотное колесо с под-
вижной осью и с натяжным устройством для регулирования степени натя-
жения цепи. Один желоб транспортера проходит вдоль фронта вакуум-
фильтров.

Срезанный с барабанов фильтров сырой бикарбонат попадает в желоб
и скребками перемещается через закругление во второй желоб, проходя-
щий над мешалками сырого бикарбоната содовых печей. В этом желобе
против каждой содовой печи сделаны отверстия, через которые сырой
бикарбонат ссыпается в мешалку-приемник. Размер желоба скребкового
транспортера 300 х 300 мм. На некоторых заводах для перемещения сы-
рого бикарбоната натрия используют ленточный транспортер, который
одновременно служит дозатором.

Горизонтальное перемещение готовой кальцинированной соды осу-
ществляется при помощи шнековых транспортеров и вращающихся тран-
спортных труб.
180
Шнек для приема соды из выгружных шнеков проходит пи фронту
всех печей. Он имеет полукруглый желоб диаметром 400—600 мм, плотно
закрытый крышкой. Внутри желоба вращается вал с прикрепленной к
нему по спирали стальной лентой, плотно прилегающей к стенкам жело-
ба. Производительность транспортера диаметром 400 мм составляет 65 т/ч
при частоте вращения 98 об/мин. Все другие транспортные шнеки имеют
аналогичное устройство и отличаются лишь размерами.

На некоторых содовых заводах для передачи соды в бункер готового
продукта применяют вращающуюся транспортную трубу. Она представляет
собой длинную цилиндрическую стальную трубу диаметром 800 мм с наде-
тыми на нее через каждые 5—6 м бандажами. Бандажи опираются на под-
вижные ролики. Труба вращается от электродвигателя при помощи цепи
Галля. К внутренним стенкам трубы по спирали прикреплены стальные
ленты. При 10—12 об/мин производительность транспортной трубы диамет-
ром 800 мм составляет 50 т/ч соды. При перемещении транспортной трубой
сода охлаждается, что важно для ее укупорки и хранения. Горячая сода
при транспортировке потребителям разрушает упаковочные бумажные
мешки.

В последнее время разрабатывается способ охлаждения соды в аппа-
ратах с ’’кипящим” слоем, в которых холодный воздух, проходя через
слой горячей соды, как бы взвешивает ее подобно кипящей жидкости,
создавая большую поверхность теплопередачи. Горячая сода может ох-
лаждаться и при пневмотранспортировке ее по трубам во взвешен-
ном слое.

Соду перемещают в вертикальном направлении с помощью ковшовых
элеваторов. На некоторых содовых заводах используют пневмотранспорт
(перемещение соды в потоке сжатого воздуха). Однако применение потока
сжатого воздуха в процессе перемещения соды или в процессе охлаждения
ее в аппаратах с ’’кипящим” слоем имеет недостаток, связанный с измель-
чением частиц соды, вследствие чего ухудшаются ее физические качест-
ва — увеличивается слеживаемость, уменьшается текучесть.

Циклон — аппарат, предназначенный для очистки газа от твердых
частиц при помощи центробежной силы. Запыленный газ входит в циклон
через штуцер 1 (рис. 80) тангенциально, по касательной, благодаря чему
твердые частички отбрасываются центробежной силой к стенкам 3 аппа-
рата, теряют на них свою скорость и падают в конический приемник 4.
Очищенный газ выходит иэ циклона по центральной трубе 2. Газ в циклоне
не охлаждается. Такие циклоны называют ’’сухими”, конденсация водяных
паров в .них не допускается. Общая высота ’’сухого” циклона, применяе-
мого на содовых заводах, 9160 мм, высота цилиндрической части 4500 мм,
внутренний диаметр 2300 мм.

Для очистки газа содовых печей от содовой пыли применяют также
циклоны с механической выгрузкой соды (рис. 81). Они представляют
собой цилиндрический корпус 4 с плоским днищем. У периферии днища
проделано выгружное отверстие 5, прикрытое снизу клапаном. Запылен-
ный газ входит в циклон через патрубок 6 и очищенный выходит через
центральную трубу 3. Циклон имеет гребки 7 и 8 и мешалку 2. Вращение
гребков и мешалки осуществляется через систему передач, расположенную
Рис. 78. Мешалка сырого бикарбоната:

5 - люки для ревизии, 2 - лопатки,
? - лапы для крепления аппарата, 4, 10 —
:кребки мешалки, 6 - вал, 7 —.отверстие
гля загрузки сырого бикарбоната, 8 —
фомежуточное днище, 9 — корпус аппа-
>ата, 11 — крышка, 12 - выгружное

Рис. 79. Скребковый транспортер:
1 - стальные уголки, 2 — ролики,
3 - крышка, 4 - желоб, 5 - скре-
бок-лопатка

1 — привод мешалки, 2 - мешалка, 3 -
центральная труба для выхода очищен-
ного газа, 4 — корпус, 5 - выгружное
отверстие, б - патрубок для входа за-
пыленного газа, 7,8 - гребки

Рис. 80. Схема циклона:

1 - штуцер для входа запыленного газа,
2 — труба для выхода очищенного газа,
3 - стенка аппарата, 4 - конический при-
емник пыли
у дна циклона, с выводом приводного вала через днище. Вал уплотнен
при помощи сальника.

Мешалка 2 счищает содовую пыль со стенок циклона, а гребки 7 и
8 разрыхляют и передвигают соду к выгружному отверстию 5. Клапан
выгружного окна открывается при подходе к окну гребков. Наличие
клапана обеспечивает герметизацию аппарата, необходимую для получения
газа с высоким содержанием СО2. Чтобы исключить конденсацию влаги
в циклоне, которая может привести к его замазыванию, аппарат снаружи
покрыт тепловой изоляцией.

После циклона газ содовых печей проходит коллектор-газоход, в
котором при помощи брызгалок распыляется слабая жидкость. При этом
газ несколько охлаждается и очищается от содовой пыли, частично про-
шедшей циклон, и поступает в холодильник газа содовых печей ХГСП.

Холодильник газа содовых печей (рис. 82) состоит из двух частей —
собственно холодильника 2 и резервуара-постамента 1. Холодильник сос-
тоит из ряда холодильных бочек, аналогичных холодильным бочкам кар-
бонизационных колонн. Газ и слабая жидкость движутся по межтруб-
ному пространству аппарата сверху вниз, охлаждающая вода по трубам —
снизу вверх. Воду в холодильник подают через два ввода параллельными
потоками. Слабая жидкость стекает в резервуар-постамент 2. На 1 т соды
конденсируется около 350 кг воды и улавливается примерно 8 кг NH3,
10 кг СО2 и 10 кг Na2CO3. Для охлаждения газа на каждую тонну соды
в сутки необходимо около 2 м2 охлаждающей поверхности.

Другой, более современный тип ХГСП, выпускаемый машинострои-
тельными заводами под индексом КСЧС-7, показан на рис. 83. Диаметр
нижней части аппарата 2800 мм, верхней части — 2400 мм. В нижней части
аппарата находится резервуар 1, над ним — собственно холодильник 2,
состоящий из 9 царг с теплообменными трубками диаметром 50/65 мм.
В каждой царге 312 трубок, их поверхность 170 м2. В верхней части над
холодильником размещен насадочный промыватель 3, в котором имеют-
ся два яруса деревянной хордовой насадки, уложенной на колосниках.
Над насадкой находится ороситель. Корпус аппарата изготовлен из чугуна
и собран из отдельных бочек-царг на фланцах. Общая высота аппарата
31 200 мм.

Промыватель газа содовых печей — последний аппарат по ходу газа
перед его поступлением в компрессор, представляющий собой пустоте-
лый цилиндрический аппарат, собранный из отдельных бочек-царг. Диа-
метр аппарата 2 м, общая высота 10 м. На высоту 7 м аппарат заполнен
керамической насадкой - кольцами Рашига размером 100 х 100 х 10 мм
и 50 х 50 х 3 мм, орошаемой сверху водой. Газ поступает в аппарат про-
тивотоком снизу и отводится сверху. Вода подается в ПГСП через оро-
ситель, равномерно распределяющий ее по всему сечению насадки. На
1 т соды в промывателе конденсируется около 22 кг водяного пара и
поглощается 2 кг NH3, 3 кг СО2 и 1 кг Na2CO3. Прямой титр образовав-
шейся скрубберной слабой жидкости 4—6 н.д., NH3 , - 3 н. д., СО2 « —
3-6 н. д. и СГ - 0,2 н.д.
Рис. 82. Холодильник газа содовых печей:
1 - резервуар-постамент, 2 - холодильные бочки

Газ

Рис. 83. Холодильник газа содовых печей КСЧС-7:
। 1 - резервуар, 2 - холодильник, 3 - насадочный промыватель

Газ

Слабая
жидкость
§ 49. Технологический режим работы отделения
содовых печей

Кальцинированная техническая сода должна удовлетворять следую-
щим требованиям:

содержание карбоната натрия (Na2CO3) в прокаленном продукте
1-го сорта не менее 99,2 мае. %, продукте 2-го сорта — не менее 99,0 мае. %;

потеря в массе при прокаливании — не более 0,8—1 $ % соответственно;

содержание хлоридов в пересчете на NaCl в продукте 1-го сорта
0,5 мае. %, второго сорта — 0,8 мае. %.

Потеря массы при прокаливании связана с наличием в соде неразло-
женного бикарбоната. По уравнению реакции (56) разложения бикарбо-
ната нетрудно подсчитать, что 0,8% потери в массе будут соответствовать
(0,8 • 168) : 62 = 2,2 мае. % NaHCO3 (здесь 62 — сумма молекулярных
масс С02 и Н20, теряемых при прокаливании 2 молекул NaHCO3, масса
которых равна 168). Таким образом, ГОСТу будет соответствовать сода,
которая содержит не более 2,2 мае. % NaHCO3 и не менее 97,0 мае. %
Na2CO3, если содержание NaCl составляет 0,8 %. После прокаливания
такая сода будет содержать (98,4 :99,2) • 100 = 99,2 мае. % Na2CO3, где
98,4 — суммарное содержание Na2CO3, равное 97 + 106 • 2,2 :168 =98, 4,
а 99,2 — суммарная масса осадка после прокаливания (97 + 1,4 + 0,8 =
=99,2). Составляется пропорция:

99,2 — 100% _ ng уя

98,4-ч	' '

Чтобы обеспечить выпуск стандартной соды, необходимо соблюдать
следующие нормы технологического режима, установленные для отделе-
ния содовых печей:

температура соды на выходе из содовой печи: для печей ретурного
питания 140—150° С; для печей безретурного питания 160-180° С;

содержание Na2CO3 и хлоридов в пересчете на NaCl должно соответ-
ствовать ГОСТ 5100—73;

концентрация СО2 в газе содовых печей перед циклоном (в пересчете
на сухой газ) не менее 95 об. %;

концентрация СО2 в газе на выходе из ПГСП не менее 87 об. %;

температура газа на выходе из ХГСП 35—41° С;

температура газа на выходе из ПГСП не выше 32° С;

избыточное давление газа содовых печей перед циклоном 4,9—19,6 Па
(0,5—2,0 мм вод. ст.);

температура отходящих из печей топочных газов 420—500° С;

содержание СО2 в отходящих топочных газах 10—12 об. %;

удлинение сушильного барабана: для больших содовых печей диа-
метром 2,8 м и длиной 25 м не более 115 мм; для средних содовых печей
диаметром 2,62 м и длиной 17,8 м не более 80 мм.

По температуре соды на выходе из содовой печи определяют титр
соды в готовой продукции (под титром соды понимают общую щелоч-
ность продукта в пересчете на Na2CO3 - ГОСТ 5100-73). Предельный
185
•игр соды для печи с ретурным питанием достигается при температуре
•коло 140° С, с безретурным— 160° С.

Продолжительность пребывания NaHCO3 в печи с безретурным пита-
мем меньше, чем с ретуром, при одинаковой производительности печей.
1ри безретурном питании бикарбонат забрасывают в глубину печи, следо-
•ательно, до выгружного устройства он доходит быстрее. Поэтому, чтобы
юлучить необходимую степень разложения NaHCO3 в безретурной печи,
идо увеличить скорость разложения, т. е. повысить температуру. Темпе-
ратура соды на выходе из печи зависит от количества загружаемого в
(ечь бикарбоната, его влажности и температуры топочных газов, т. е. от
•ежима работы топки.

При температуре ниже установленной необходимо интенсифицировать
•аботу топки, увеличив подачу в нее топлива и воздуха. Для повышения
емпературы соды на выходе можно также уменьшить подачу в печь сырого
«карбоната. Однако это скажется на температуре соды через 1—2 ч, кото-
рые необходимы для прохождения материала через печь. Повышение тем-
(ературы соды сверх установленной указывает на недостаточную загрузку
[ечи бикарбонатом или увеличенную тепловую нагрузку. Необходимо
низить тепловую нагрузку печи, уменьшив подачу в топку топлива и воз-
уха, или увеличить подачу в печь сырого бикарбоната.

Регламентирование содержания Na2CO3 и NaCl в соде вызвано требо-
анием ГОСТа к выпускаемому продукту. Регламентирование нижнего
редела содержания СО2 в газе содовых печей по мере его охлаждения и
чистки и величины избыточного давления газа перед циклоном позволя-
г контролировать возможный подсос воздуха и, следовательно, обеспе-
ивать высокую концентрацию печного и смешанного газов. Поддержание
становленных регламентом температур газа содовых печей на выходе
з ХГСП и ПГСП обусловливает постоянный режим работы этих аппаратов,
’роме того,' газ из ПГСП идет на компрессоры диоксида углерода. При
овышении температуры газа производительность компрессора снижается
з-за увеличения объема сжимаемого газа. Поэтому поддерживают темпе-
атуру газа на выходе из ПГСП в пределах 32° С.

Температура топочных газов говорит о степени использования тепла
тих газов, а содержание в них СО2 — об избытке кислорода. Регламен-
ирование этих показателей создает условия, при которых обеспечивается
(аксимальное использование тепла, выделяющегося при сгорании топлива,
[ля лучшего использования тепла отходящих газов на их пути устанав-
ивают теплоиспользующие устройства, например подогреватели воздуха,
сдаваемого на горение топлива в печь.

Удлинение барабана содовой печи — важнейший показатель нормаль-
ого теплового режима ее работы. Удлинение барабана сверх регламёнти-
уемой величины указывает, что он работает при более высокой температу-
е, чем допустимо. Высокая температура ведет к ослаблению механи-
гской прочности аппарата и в конечном счете может вызвать прогар стенки
арабана печи. Понизить температуру барабана и, следовательно, уменьшить
еличину удлинения можно, как уже указывалось, увеличив загрузку
ырого бикарбоната в нечь и уменьшив тепловую нагрузку.

Для поддержания установленных норм технологического режима
в отделении необходим текущий контроль производственного процесса,
схема и примерные показатели которого приведены ниже.

	СП
Удлинение барабанов содовых печей  Клльциниро.'лнная сода на выходе из содовых печей	Величина удлинения каждой Не более 115 мм (для сред- содовой печи	них печей 80 мм)  Содержание Ыа2СОз в прока- Не менее 99 мае. % ленном продукте  Насыпная масса	0,50-0,55 г/см3  Потеря при прокаливании	Не более 0,8 мае. %  Содержание NaCl	Не более 0,5 или 1,5 мае. %  Температура	140-150° С
Барометрический ре- жим в содовой печи Топочные газы	Давление (изб.)	До 39,2 Па (4 мм вод. ст.)  Концентрация СО2	10-12 об. %  Температура до теилоисЬоль- 400-450° С зующего устройства  Температура после теплоис- Не выше 200° С пользующего устройства  ПГСП
Газ содовых печей на входе в ПГСП  Газ содовых печей на выходе из ПГСП	Концентрация СО2	Не менее 90 об. %  Давление (абс.)	Около 100 кПа (750 мм рт. ст.)  Концентрация СО2	Не менее 87 об. %  Давление (абс.)	Около 97 кПа (730 мм  рт. ст.)  Температура	Не выше 32° С
Жидкость, выходящая из промывателя газа содовых печей	Плотность (отн.)	Около 1,0-1,1  Содержание хлора	Не более 0,2	нл.  Прямой титр	4—6 нл. -  Содержание общего NH3	2-5 н. д.  Содержание общего СО2	8-10 н.д.  Температура	Не выше 40°	С
Жидкость,поступающая на орошение коллекто- ра газа содовых печей	Прямой титр	2-4 н л.

§ 50.	Принципиальные основы автоматизации отделения
Седовых печей

Автоматизация отделения содовых печей решается комплексно. Ее
цели: согласование производительности содовых печей с производитель-
ностью отделений карбонизации и фильтрации; автоматизация техноло-
гических процессов в отделении содовых печей.

Отделение оборудовано системами автоматической блокировки транс-
портных механизмов и их отключения при аварийных ситуациях. Задача
согласования производительности содовых печей сводится практически
187
автоматическому распределению поступающего бикарбоната натрия по
щовым печам, так как поток бикарбоната натрия является в схеме ав-
.матизации ведущим. На большинстве содовых заводов бикарбонат
ггрия подается к печам ленточным транспортером, с которого его обра-
щают ’’плужки” в неболыпине бункеры-течки, расположенные возле
1ЖДОЙ печи. Положение ’’плужка” на ленте устанавливается регулятором
ювня бикарбоната в бункере-течке. Бикарбонат дозируется в печи авто-
атическими ленточными дозаторами, которые, кроме дозатора послед-
;й печи, получают задание от специального вычислительного устройства,
^числительное устройство учитывает массу поступающего бикарбоната
:о всех фильтров), число работающих печей и разность между заданным
(сходом бикарбоната натрия в печи и фактической производительностью
•следней печи.

Дозатор последней печи развивает производительность, пропорцио-
льную уровню бикарбоната в бункере-течке, куда поступает весь остаток
[карбоната с ленточного транспортера. При увеличении, например, пос-
пления бикарбоната натрия или уменьшении числа работающих печей
.[числительное устройство увеличит задание дозаторам печей, которое
юпорционально массе поступающего бикарбоната натрия и обратно
юпорционально числу работающих печей. Дозаторы увеличат поступление
[карбоната натрия в содовые печи, при этом уменьшится его уровень
бункере-течке и регулятор уровня изменит положение на ленте обра-
щающих ’’плужков” таким образом, чтобы уровень стал прежним. Ос-
ток бикарбоната поступит в бункер-течку последней печи.

Если производительность зтой печи такая же, как производительность
лгальных печей, то процесс регулирования на этом заканчивается — весь
[карбонат будет распределен. Если производительность последнего доза-
ipa отличается от производительности остальных печей, вычислительное
тройство изменит задание дозаторам остальных печей таким образом,
обы их производительность изменилась в сторону сближения с произ-
[дительностью дозатора последней печи. Система позволяет устанавливать
кже дифференцированное задание по производительности отдельным
[заторам.

Автоматическое регулирование технологического процесса заклю-
ется в следующем. Количество топлива, подаваемого на сжигание в
'пку содовой печи, регулируют с помощью регулятора, связанного с
динением содовой печи. Регулятор соотношения топливо — воздух поз-
>ляет поддерживать количество воздуха пропорциональным расходу
>плива. Разрежение в топке стабилизируется с помощью регулятора тяги
'тем воздействия на шибер топочных газов.

Кроме того, специальные регулы горы поддерживают давление газа
[утри содовых печей на определенном уровне путем воздействия на
юссельные заслонки, установленные на газоходах, между циклонами и
лцим коллектором газа. При увеличении, например, подачи бикарбоната
содовую печь температура смеси в печи, а следовательно, и тёмпература
енки барабана снижаются. При этом уменьшается удлинение барабана
с помощью регулятора удлинения подача топлива увеличивается до
х пор, пока удлинение не станет прежним.
Одновременно регулятор соотношения топливо — воздух увеличит подачу
воздуха на сжигание. В результате возрастет объем топочных газов, что
приведет к повышению давления в топке печи; регулятор разрежения
в топке начнет воздействовать на шибер до тех пор, пока разрежение в
топке не станет прежним. Увеличивается объем газов, выделяющихся
при разложении бикарбоната натрия в барабане содовой печи. Давление
газов повышается, и регулятор давления открывает дроссельную зас-
лонку на выходе газа из печи до достижения прежнего давления.

Блокировка транспорта предусматривает автоматическую остановку
всех транспортных устройств по ходу материала при остановке одного
из них и обратный порядок их запуска.

Предусмотрено также автоматическое отключение подачи топлива
в случае остановки барабана содовой печи, повышения давления газов
в топке печи сверх нормы, изменения давления природного газа выше
или ниже нормы, а также падения давления воздуха, подаваемого для
сжигания топлива.

На ретурных печах предусмотрено также автоматическое прекращение
подачи бикарбоната натрия при остановке шнека, подающего ретурную
соду.

§ 51.	Охрана труда и техника безопасности
в отделении содовых печей

В отделении содовых печей сосредоточено большое количество вращаю-
щихся и движущихся механизмов и аппаратов. Для исключения травматиз-
ма необходимо тщательно следить за исправностью ограждений площадок
и работающих механизмов. Наличие в отделении содовой пыли требует
установки мощной приточно-вытяжной вентиляции и герметизации аппара-
туры, наличие высоких температур — тщательной теплоизоляции аппаратов.

Рабочие места должны быть укомплектованы противогазами, проти-
вопожарным оборудованием и набором инструментов. Работать в отделе-
нии полагается в спецодежде и спецобуви.

Контрольные вопросы.

J. Как влажность технического бикарбоната влияет на процесс кальцинации?
2. Какие реакции протекают при смешении сырого бикарбоната с ретуром? 3. Почему
добавление ретурной соды ускоряет процесс выделения аммиака при кальцинации
технического бикарбоната? 4. Каково различие в режиме работы печей, работающих
с ретуром ч без него? 5. Каково принципиальное устройство питателей для содовых
печей, работающих с ретуром и без него? 6. Почему происходит замазывание печи?
Каковы его последствия и меры борьбы с ним? 7. Как сода выгружается из бараба-
на печи? 8. 4fo входит в потери при прокаливании бикарбоната? 9. Что следует пред-
принять, если титр и температура соды, выходящей из печи, а также удлинение бара-
бана печи ниже нормы? 10. По каким показателям регулируют тепловую нагрузку
содовой печи? 11. Как очищают и охлаждают газ содовых печей? 12. Каков состав
слабой жидкости и где ее используют?
§ 52.	Производство тяжелой соды

Насыпная масса выходящей из содовых печей кальцинированной
эды 0,48—0,56 т/м3. Гранулометрический состав соды следующий:

Размер частиц, мм.............

Содержание частиц, %..........

>0,4	0,4-0,2 0,2-0,1 0,1-0,07	0,07

1,0	5,2	28,6	35,0	30,2

Как видно из этих данных, кальцинированная сода состоит в основном
з мелких кристаллов и поэтому легко распыляется. Теплопроводность
1кой соды мала; она легко комкуется при перемешивании с влажным
атериалом и занимает большой объем. Колебания в насыпной плотности
эды в указанных пределах связаны со структурой кристаллов бикарбо-
ата натрия, поступающего на кальцинацию, и с температурой кальцинации
повышение температуры соды на выходе из печи для одних и тех же
словий кальцинации увеличивает ее насыпную плотность). Получение
эды с более высокой насыпной плотностью позволяет уменьшить ее потери
з-за распыления, сокращает расход тары на ее транспортировку, снижа-
г стоимость перевозки, уменьшает комкование и т.д.

Сода с большой насыпной массой называется тяжелой содой. Тяжелую
эду получают, используя способность Na2CO3 присоединять воду с обра-
эванием моногидрата карбоната натрия:

Na2CO3 + Н2О = Na2CO3 - Н2О

(65)

Образующийся моногидрат имеет крупнокристаллическую плотную
руктуру. При прокаливании моногидрата структура соды сохраняется,
табл. 9 приведены средние значения гранулометрического состава моно-
вдрата и полученной тяжелой соды.

Таблица 9

Содержание частиц, %

Размер частиц, мм

в моногидрате

в тяжелой соде

1,2-0,60	1,5-18,0	13,5
0,6-0,40	1,5-19,0	11,5
0,4-0,20	46,0-42,0	44,0
0,2-0,10	45,0-15,0	22,5
0,1-0,07	5,0-4 Л	4,5
Менее 0,07	1,0-1,5	4,0

Насыпная масса моногидрата 1,05—1,15 т/м3, насыпная масса тяжелой
>ды 0,9—1,0 т/м3.

Данные табл. 9 показывают резкое возрастание содержания в тяжелой
»де частиц, имеющих размеры > 0,2 мм, по сравнению с обычной кальци-
1рованной содой. Из таблицы видно также, что качество тяжелой соды
висит от кристаллической структуры моногидрата.

Ю
На рис. 84 показана технологическая схема производства тяжелой
соды моногидратным способом. Кальцинированную соду из содовой печи
с температурой примерно 100° С дозировочный шнек 12 подает в смеситель
2. Туда же через распределительный лоток 3 поступает конденсат из холо-
дильника 5. При прохождении через смеситель увлажненная сода переходит
во влажный крупнокристаллический моногидрат. Из смесителя 2 влаж-
ный моногидрат загрузочным шнеком 1 подается в содовую печь 13 для
прокаливания.

Рис. 84. Технологическая схема производства тяжелой соды:

1 — загрузочный шнек, 2 — смеситель, 3 — распределительный лоток,
4 — конденсатор, 5 — холодильник, 6, 9 - шнеки, 7, 15 — элеваторы,
8 - барабанное сито, 10 — бункер, 11 - валковая мельница, 12 - дозиро-
вочный шнек, 13 - содовая петь, 14 - выгружной шнек, 16 - боров,
17 - газоход, 18 - топка

Устройство содовой печи для получения тяжелой соды аналогично
устройству содовой печи для проведения кальцинации бикарбоната натрия.
Цепь из печи изъята, чтобы исключить возможность измельчения частиц
соды. Готовый продукт поступает в выгружной шнек 14, элеватором
15 подается в промежуточный шнек 6 и поступает в барабанное сито 8
с диаметром отверстий 1,2—1,3 мм. Готовый продукт идет в шнек 9 и
бункер 10. Крупные частицы соды, не прошедшие через сито, попадают
в мельницу 11 и элеватором 7 возвращаются на разделение.

Водяные пари, выделяющиеся в содовой печи при обезвоживании
моногидрата, идут в конденсатор 4. Образовавшийся конденсат проходит
холодильник 5, где охлаждается до 45—50° С, и возвращается на смешение
с кальцинированной содой. Содовая печь обогревается топочными газами,
образующимися при сгорании топлива в топке 18. Топочные газы прохо-
дят газоход 17 и через боров 16 выходят в атмосферу.
Все основные стадии производства тяжелой соды можно осуществлять
з типовых аппаратах для производства кальцинированной соды, описа-
тие которых дано выше. В качестве смесителя применяют горизонтальную
иноголопастную мешалку длиной 6 м.

Для получения тяжелой соды с высокой насыпной массой необходимо
юблюдать установленные нормы технологического режима:

насыпная плотность кальцинированной соды 0,52—0,55 т/м3;

температура соды, поступающей на смешение, не ниже 100° С;

общая щелочность моногидрата в пересечете на Na2CO3 не ниже 78%;

длительность перемешивания соды 15—20 мин;

температура моногидрата в смесителе не ниже 105° С;

процесс обезвоживания моногидрата в содовых печах проводится
ю нормам, установленным для кальцинации бикарбоната натрия.
ГЛАВА 11. РЕГЕНЕРАЦИЯ АММИАКА ИЗ ЖИДКОСТЕЙ
СОДОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
(ОТДЕЛЕНИЕ ДИСТИЛЛЯЦИИ)

§ 53.	Физико-химические основы процесса
регенерация аммиака

Регенерация аммиака из филыровой и других жидкостей содового
производства осуществляется в отделении дистилляции. Обычно часть
растворенного аммиака связана с даоксидом -углерода, поэтому при раз-
ложении карбонатных солей аммония и его карбамата вместе с аммиаком
отгоняется и возвращается в производство диоксид углерода.

Содержание основных компонентов в фильтровой жидкости примерно
следующее (н. д.): Оо&ц - 90, прямой титр - 25, ЫНзобщ - 91, СО2Общ -
37, SO4~ — 1,5 (связанный аммиак, равный МН3общ — прямой титр = 66
Н.Д.).

Связанный аммиак, как было указано выше, соответствует только
осажденному NaHCO3. Прямой титр, или щелочность раствора, соответст-
вует солям, которые непосредственно титруются кислотой (углекислые
соли аммония, растворенный бикарбонат натрия и несвязанный аммиак
NH4OH). Растворенному NaHCO3, образовавшемуся из NaCl и NH4HCO3,
в растворе должно соответствовать количество NH4C1 (сверх указанного
значения NH4C1, образующего связанный аммиак). Однако обычно эти
количества растворенного NaHCO3 и соответствующего ему NH4C1 во
внимание не принимают и относящиеся к ним ионы объединяют в виде
соответствующих солей NaCl и NH4HCO3, т. е. прямой титр относят цели-
ком к углекислым солям аммония.

В данном случае несвязанный аммиак NH4OH в растворе отсутст-
вует, так как в составе жидкости, связывающей аммиак, диоксида углерода
содержится больше, чем прямого титра (т. е. аммиака). Избыток диоксида
углерода указывает на присутствие кислой соли, т. е. NII4HCO3. По раз-
ности между общим диоксидом углерода и прямым титром определяем
его количество — 12 н. д. Таким образом, в кислой соли NH4HCO3 в нашем
случае аммиака связано 12 н. д-, а диоксида углерода в два раза больше,
так как СО2 — двухэквивалентное соединение, т. е. 24 н. д. На долю средней
соли (NH4)2CO3 остается 12 н. д. аммиака, т. е. содержание (NH4) 2СО3
в жидкости 12 н.д. Ион S04” можно целиком отнести к Na2SO4, образовав-
шемуся в процессе предварительной очистки рассола от MgSO4.

Таким образом, состав фильтровой жидкости в '’олях (н. д.) можно
записать так: NaCl — (90 - 66) =24, NH46^3 - 66, NH4HCO3 - 12,
(NH4)2CO3 — 12, Na2SO4 — 1,5. Кроме того, в фильтровой жидкости со-
держатся небольшие количества Na2CO3 и NaHCO3, поступающие со слабой
193
жидкостью, потребляемой для промывки осажденного бикарбоната на
фильтрах. Состав этой слабой жидкости, образующейся при очистке и ох-
лаждении газов содовых печей в количестве 0,45—0,50 м3 на 1 т соды,
бывает различным: в среднем она содержит 20 н. д. NH3, 10 н. д. Na2CO3.

Второй источник слабой жидкости — конденсаты, образующиеся в
результате конденсации водяных паров в КДС и ХГДС. При растворении
в конденсате аммиака и СО2 образуется слабая жидкость с примерным
составом: 180-200 н. д. NH3, 130—170 н. д. СО2 общ.Количество образую-
щегося в КДС и ХГДС конденсата составляет 0,6—0,7 м3 на 1 т соды. Кон-
денсаты, образующиеся в ХГДС и особенно в КДС, обычно содержат кроме
аммиака и диоксида углерода незначительные количества NH4C1 и NaCl
из-за уноса брызг из теплообменника чиститтяции-

Процесс выделения газов из жидкостей, называемый десорбцией, про-
текает, когда равновесные давления десорбируемы, газов над жидкостью
выше их парциальных давлений в газовой фазе. Разность между равновес-
ным давлением газа над жидкостью и его парциальным давлением в газовой
фазе является движущей силой процесса десорбции.

Таким образом, для повышения скорости и полноты десорбции необ-
ходимо увеличить равновесное давление газа над жидкостью и уменьшить
его парциальное давление в газовой фазе. Поэтому в процессе дистилля-
ции жидкость нагревают, что повышает равновесные давления СО2 и NH3
(см. гл. 7). Для нагрева жидкости используют острый водяной пар, пода-
ваемый непосредственно в жидкость.

Углекислые соли гидролизуются в растворе (взаимодействуют с водой):

NH4HCO3 + Н2О = NH4OH + Н2О + СО2

NH4HCO3 + NH4OH = (NH4b CQj + Н2О

(66)

(67)

2NH4HCO3 # (NH4)2CO3 (p) + CO2 (г) + H2O (ж.) - 30,4кДж(-7,3 ккал)

(на 1 моль образующегося СО2 затрачивается 30,4 кДж тепла.)

Диоксид углерода начинает выделяться в газовую фазу уже при тем-
пературе 35—40°С. Для аналогичного разложения более стабильной средней
соли - (NH4) 2СО3 - по реакции

(NH4)2CO3 (р.) 2NH3 (р.) + СО2 (г.) + Н20(ж.) - 100,9 кДж(-24,1 ккал)

(69)
на 1 моль образующегося диоксида углерода затрачивается примерно в
3 раза больше тепла. При разложении этой соли СО2 выделяется в газовую
фазу при температуре 65—80°С. Было установлено, что при нагревании
фильтровой жидкости указанного выше состава в газовую фазу выделяется
13 жидкости (н. д.):

t. °C	со2	NH
56	5,7	0,1
60	10,8	0,2
70	16,1	0,8
80	23,0	2,1
Следовательно, при 80°С выделяется 62% С02 и менее 9% NH3 от име-
ющихся в жидкости. Вследствие высокой растворимости NH3 его нельзя
удалить из жидкости путем ее нагревания даже до 100°С. Для снижения
растворимости аммиака и отгонки его в газовую фазу необходимо повы-
сить ^кн3 и снизить парциальное давление аммиака в газовой фазе.

Для этой цели используется острый водяной пар, подаваемый в ниж-
нюю часть дистилляционной колонны, который, барботируя через жид-
кость, нагревает ее, повышая ^nh3 > и> выделяясь в газовую фазу, разбав-
ляет газ, снижая парциальное давление аммиака. Пристутствие СО2 в жид-
кости снижает равновесное давление аммиака над жидкостью вследст-
вие образования в ней углекислых солей аммония и тем самым затрудня-
ет его отгонку. По этой же причине ухудшается и отгонка СО2 в присутст-
вии в растворе аммиака. Таким образом, скорость и полнота отгонки
аммиака из жидкости зависят от температуры, давления аммиака в газо-
вой фазе и от состава жидкости.

Для регенерации аммиака из хлорида аммония необходимо действие
какой-либо щелочи, которая могла бы вытеснить NHj из NH4C1. В содо-
вом производстве для этой цели используется известковое молоко:

2NH4Cl(p.) + Са(ОН) (тв.) # СаС12 (р.) + 2NH3 (р.) + 2Н2О(ж.) +
+ 24,4 кДж (+5,82 ккал)	(70)

Скорость этой реакции определяется скоростью растворения Са(ОН)2.
Са(ОН) 2 (тв.) -* Са (ОН) 2 (р.), поскольку в действительности NH4C1 взаи-
модействует с Са(ОН)2 (р.).Скорость растворения Са(ОН)2 зависит от сте-
пени дисперсности известкового молока. Высокая степень дисперсности
имеет особенно большое значение к концу реакции разложения ЫН4С1,
когда концентрация последнего и избыток Са(ОН) 2 малы, а концентрация
£аС12 - ионов Са2*, затрудняющих растворение Са(ОН) 2, велика.

Образующийся при разложении NH4C1 аммиак отгоняется путем дис-
тилляции при температуре около 115°С.

Известковое молоко может взаимодействовать также с карбонатом
аммония по реакции

(NH4) 2СО3 (р.) + Са(ОН)2 (тв.) = СаСО3 (тв.) + 2NH3 (р.) + 2Н2О(ж.)~
- 8 кДж (-1,9 ккал)	(71)

Эта реакция является вредной, так как с образующимся карбонатом каль-
ция, направляемым вместе с дистиллерной жидкостью в отвал, теряются
известковое молрко и диоксид углерода. (Дистиллерная жидкость — жид-
кость, остающаяся после полной отгонки из нее аммиака, откачиваемая
в отвал или идущая на некоторых заводах на производство СаС12.) Для
исключения этих потерь фильтровая жидкость перед смешением ее с извест-
ковым молоком должна быть по возможности пс. нее освобождена от ди-
оксида углерода.

В фильтровой жидкости присутствует в небольших количествах суль-
фат натрия, образовавшийся при очистке сырого рассола от MgSO4 и CaSO4.
При высокой концентрации в растворе ионов Са2* за счет СаС12 и более

195
низкой растворимости CaSO4 по сравнению с СаС12 CaSO4 выделяется в
твердую фазу:

Na2SO4 (р.) + СаС12 (р.) = CaSO4(тв.) + 2NaCl(p.) - 13,8 кДж(-3,3 ккал)

(72)

Образующийся CaSO4 загрязняет аппаратуру дистилляции, отклады-
ваясь на рабочих поверхностях в виде плотной корки. Это ведет к умень-
шению свободного сечения аппарата и, следовательно, к росту его гидравли-
ческого сопротивления и падению производительности. Чтобы восстановить
производительность, аппарат останавливают для чистки; для этого требует-
ся резервная аппаратура.

При разных температурах сульфат кальция кристаллизуется в различ-
ной форме: в виде безводной соли CaSO4, полуволной CaSO4 • 0,5 Н2О и
двухводного гидрата CaSO4 • 2Н2О.

Растворимость гипса в воде показана на рис. 85. При температурах ниже
97°С сульфат кальция кристаллизуется в виде двухводной соли CaSO4
2Н2О, выше 97°С - в виде CaSO4 • 1/2 Н2О. В присутствии NaCl и СаС12
температура кристаллизации CaSO4 • 1/2 Н2О снижается от 97 до 93-95°С.

Выпадающий при температуре ниже критической (93°С) CaSO4 • 2Н2О
при повышении температуры выше критической переходит в полуводный,
растворимость которого при увеличении температуры снижается. Этот про-
цесс перекристаллизации способствует отложению твердой соли на внутрен-
них поверхностях аппаратов. Известно, что новые кристаллические заро-
дыши легче образуются на твердой поверхности, чем в объеме раствора.
Поэтому гипс откладывается на поверхностях аппаратов особенно интен-
сивно в процессе образования новых кристаллов или при переходе одной
модификации кристаллов в другую. Для предохранения дистиллера о?
интенсивного загрязнения следует избегать критической температуры .
нем - 93°С.

При температуре выше 93°С после смешения фильтровой жидкости
известкового молока в смесителе кристаллизуется полугидрат, который
без изменения проходит далее через дистиллер, лишь несколько загрязняя
его. Если температура в смесителе и дистиллере ниже 93°С, то кристалли-

Рис. 85. Растворимость гипса в
воде:

1 - ДЛЯ CaSO4*2HaO: 2 - ДЛЯ
CaSO„; 3 - для CaSO4-0,5HaO
зующийся в смесителе двухводный сульфат кальция также без изменения
проходит через дистиллер, отлагаясь на поверхности аппарата в сравнитель-
но небольших количествах.

Таким образом, обеспечить достаточно длительную работу аппаратов
дистилляции без чистки можно, смешивая фильтровую жидкость с извест-
ковым молоком и отгоняя аммиак в дистиллере при температуре выше
или ниже 93°С. При температуре выше 93°С все аппараты дистилляционной
колонны работают под давлением; этот режим называют ’’горячим”. При
температуре ниже 93°С аппараты дистилляционной колонны работают под
разрежением, и такой режим дистилляционной колонны называется ’’холод-
ным”. Отечественные содовые заводы ведут процесс регенерации аммиака
в ’’горячем” режиме.

§ 54.	Технологическая схема отделения дистилляции

В технологической схеме отделения дистилляции аммиака, как прави-
ло, предусматривается отдельная регенерация NH3 и СО2 из фильтровой
жидкости и слабых жидкостей и конденсатов. При раздельной регенерации
снижается объем дистиллерной жидкости, откачиваемой на ’’белое море”,
в связи с чем уменьшаются потери извести и аммиака с этой жидкостью,
повышается производительность основной дистилляционной колонны и
появляется возможность использовать слабую жидкость для промывки
осадка бикарбоната натрия на фильтрах. На рис. 86. показана технологичес-
кая схема переработки только фильтровой жидкости, так называемой
'’большой” дистилляции. Технологическая схема переработки слабых жид-
костей - ’’малая” дистилляция — будет приведена ниже (с. 213).

Фильтройая жидкость из напорного бака 6 через щелевой расходомер 5
поступает в КДС 4 и движется в нем сверху вниз внутри трубок. Противо-
током к жидкости по межтрубному пространству КДС поступает горячая
парогазовая смесь, выходящая из теплообменника дистилляции ТДС 2.
В результате теплообмена фильтровая жидкость, проходя КДС, нагревается
при ’’горячем” режиме с 28—32 до 74-80°С, а газ охлаждается с 87-90 до
68—75°С.

При нагревании фильтровой жидкости частично разлагается бикарбонат
аммония и отгоняется СО2, поэтому содержание общего диоксида углерода
в жидкости снижается в среднем с 36 н. д. на входе в КДС до 22-25 н. д.
на выходе. Выделяющийся внутри теплообменных трубок диоксид углеро-
да присоединяется к основному потоку газа, выходящему из межтрубного
пространства КДС.

При охлаждении газов в межтрубном пространстве КДС из них конден-
сируются водяные пары, и в образовавшемся конденсате (флегме) раство-
ряются аммиак и диоксид углерода- Состав флегмы зависит от ее темпера-
туры. На рис. 87 показана зта зависимость, позволяющая определить состав
конденсата для различных условий. Эта флегма собирается в нижней части
КДС (см. рис. 86) и подается на малую дистилляцию. На схеме предусмот-
рена возможность подачи флегмы в ТДС, однако при этом производитель-
ность ТДС будет уменьшаться, а в выходящей из него жидкости повысится
«держание С02. Таким образом, основными задачами КДС являются на-
ревание фильтровой жидкости и конденсация или выделение из газов дис-
тилляции определенного количества водяных паров.

Нагретая фильтровая жидкость поступает в ТДС 2 через внешний пре-
тив 3 и движется по нему сверху вниз, непосредственно соприкасаясь с
юднимающимися вверх горячими газами. В ТДС почти полностью разла-
аются углеаммонийные соли, находящиеся в жидкости, и практически пол-
юстью отгоняется из нее диоксид углерода. В ТДС заканчивается также
эеакция взаимодействия гидрокарбоната натрия с хлоридом аммония. В
тезультате теплообмена жидкость в ТДС при ’’горячем” режиме нагревается
Ю 95—97°С, а газы охлаждаются с 95—98°С на входе в ТДС до 87—90°С на
выходе из него. При охлаждении газа из него, как и в КДС, конденсируются

Конденсат на малую дистилляцию

Рис. 86. Технологическая схема большой дистилляции:

1 - дистиллер (ДС), 2 - теплообменник дистилляции (ТДС), 3 - внешний перелив
жидкости, 4 - конденсатор дистилляции (КДС), 5 - щелевой расходомер, 6 - на-
порный бак, 7 - мешалка известкового молока, 8 -щелевой расходомер, 9 - сме-
ситель (СМ), 10 - первый испаритель (ИС-1), 11 — второй испаритель (ИС-2), 12 -
песколовка
водяные пары, поэтому объем жидкости в ТДС увеличивается с 6 м3 на
входе в КДС до 6,7—6,8 м3 на 1 т соды.

Парогазовая смесь поступает в ТДС из ДС 1, предварительно пройдя
через верхнюю часть СМ 9, которая служит сепаратором, предохраняющим
ТДС от попадания в него брызг жидкости и твердых частиц, уносимых газа-
ми из ДС.

На рис. 88 показано изменение содержания СО2 и NH3 в фильтровой
жидкости при ее движении по высоте ТДС. Из рисунка видно, что наиболее
интенсивно СО2 отгоняется из фильтровой жидкости в верхней части ТДС,
а нижние его бочки служат для отгонки остатков СО2. Полноте отгонки
СО2 из жидкости в ТДС способствует растворенный в ней хлорид аммония,
придающий жидкости кислые свойства. (В кислых растворах диоксид угле-
рода растворяется хуже, чем в нейтральных или щелочных.) Содержание
аммиака в фильтровой жидкости при ее движении по ТДС сверху вниз
вначале, как видно из рис- 88, возрастает благодаря растворению в жидкос-
ти аммиака из газовой фазы. По мере движения фильтровой жидкости к
низу ТДС температура ее повышается, вызывая рост равновесного давления
NH3. С того момента, когда равновесное давление NH3 над жидкостью на-
чинает превышать парциальное давление NH3 в газе, аммиак начинает вы-
деляться из жидкости в газовую фазу. В результате содержание аммиака
в жидкости на входе в ТДС и на выходе практически не изменяется.

Для отгонки аммиака из жидкости необходимо дальнейшее повышение
температуры жидкости, т. е. увеличение равновесного давления NH3 над
жидкостью, что обеспечивается подачей вниз дистиллера острого водяного
пара.

Из ТДС фильтровая жидкость, освобожденная от СО2, самотеком
идет в среднюю часть СМ 9 (см. рис. 86), где она смешивается с известко-
вым молоком, поступающим в СМ из мешалки известкового молока 7
через щелевой расходомер 8 с температурой 90—95°С и концентрацией
активного СаО 200—220 н. д. Расход известкового молока в смесителе со-
ставляет 2,0—2,5 м3 на 1 т соды. Избыток активного СаО (2,5 н. д.), под-
держиваемый в смесителе, повышает скорость и полноту разложения
NH4C1. При смешении фильтровой жидкости с известковым молоком
объем ее возрастает до 8,0—8,5 м3 на 1 т соды. В результате протекающей
реакции разложения NH4C1 равновесное давление аммиака над жидкостью
повышается и он частично выделяется в газовую фазу. Температура жид-
кости в СМ понижается примерно на 2—3°С. Из нижней части СМ 9 жид-
кость поступает в верхнюю часть ДС 1 и движется по нему сверху вниз,
постепенно теряя аммиак. На рис. 89 показано изменение содержания амми-
ака в жидкости по высоте ДС.

Температура жидкости в ДС при ’’горячем” режиме поднимается благо-
даря подаче водяного пара до 110—115°С, и с этой температурой жидкость
поступает в первый испаритель (ИС-1) 10 (см. рис. 86), где из-за снижения
давления над жидкостью с 146,6—1600 до 93,3—106,6 кПа (с 1100—1200 до
700—800 мм рт. ст.) из нее выделяется на 1 т соды 300 кг водяного пара с
температурой 95—100°С. Пар из ИС-1 может быть направлен на малую дис-
тилляцию, в СМ или в ТДС. Для более полного использования тепла жид-
кости ее направляют из ИС-1 в ИС-2. Здесь за счет вакуума, создаваемого
гермокомпрессором, из нее выделяется дополнительное количество пара
: пониженными давлением и температурой, используемого на стадии малой
дистилляции.

Дистиллерная жидкость из ИС-2 идет в песколовку 12, где от нее от-
хеляют твердые крупные примеси и затем центробежными насосами отка-
швают на ’’белое море”.

Рис. 87. Зависимость состава флег-
мы конденсата .чястнлляцни от тем-
пературы

Рис. 88. Изменение концентрации аммиака и СО, в жидкости по высоте
теплообменника дистилляции

гоо
52,0

354

27,8^^

180/

14,2/

92/

45/

ass

0,94

0,31

'0.25

0^9 ,	,	!__I_I__I__1_—I_I---1

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Содержание аммиака 6 жидкости дистил-
лера, н.д.

Рис. 89. Изменение концентрации аммиака в жидкос-
ти по высоте дистиллера

80 93 106 120 133 146 160

(600) (700) (800) (900) (1000)(1100) (1200)
Давление внизу ДО (абс.), кПа (мм рт.ст.)

Рис. 90. Зависимость произволаггелыюсти дис-
тиллера от давления
Приведенные при описании технологической схемы значения темпера-
тур газа и жидкости относятся к ’’горячему” режиму работы отделения.
Как уже говорилось, добиться уменьшения загрязнения дистиллера можно
также снижением температуры жидкости ниже критического значения
(93°С).

В этом случае аппараты дистилляции работают под некоторым раз-
режением. Технологическая схема отделения не зависит от режима его ра-
боты, поэтому для ’’холодного” режима в табл. 10 приведены лишь данные
о температурах жидкости и газа по отдельным аппаратам и значения давле-
ний, при которых эти аппараты работают.

Таблица 10

Показатели	Место замера	КДС	ТДС	ДС
Температура жидкости, °C	Верх	30	63	79
	Низ	63	80	96
Температура газа, °C	Верх	62	74.	80
	Низ	74	80	98
[авление (абс.), кПа (мм рт. ст.)	Верх	54,7(410)	58,7(440)	64,0(480)
	Низ	58,7 (440)	64,0(480)	90,6 (680)

Из-за низкой температуры жидкости, уходящей из дистиллера, второй
спаритель при ’’холодном” режиме не устанавливают.

Производительность отделения дистилляции зависит от режима его
аботы. На рис. 90 показана зависимость производительности типового
истиллера от давления вверху и внизу аппарата. Повышение производи-
гльности с ростом давления объясняется не только влиянием повышения
гмпературы, но и тем, что при одной и той же объемной скорости газа в
истиллере массовое количество его при наличии давления будет больше,
гм при работе под вакуумом. Следовательно, увеличивается и количество
ерерабатываемой фильтровой жидкости.

При работе под давлением увеличивается полнота отгонки СО2 в ТДС
, следовательно, уменьшаются расход извести и потери СО2, а также рас-
эд пара иа отгонку аммиака; однако потери NH3 с дистиллерной жид-
остью несколько возрастают из-за повышения его растворимости. Анализ
аботы содовых заводов показывает, что работа дистилляции под давлени-
и предпочтительнее, чем под вакуумом.

Технологическая схема переработки слабых жидкостей показана
а рис. 91. Отличие этой схемы от других заключается в раздельной пере-
аботке флегмы из КДС и слабой жидкости, образующейся в ХГДС и
ХГСП.

В последней, как уже указывалось, содержатся Na2 СО3, NaHCO3 и NH3,
связанный с диоксидом углерода, а в флегме кроме NH3 и СО2 содержатся
обычно NH4C1 и NaCl. Отдельная переработка слабой жидкости, содержа-
щей Na2CO3 и NaHCO3, дает возможность получить после отгонки из нее
СО2 и NH3 раствор соды, используемый для промывки на вакуум-фильтрах
осадка бикарбоната натрия, что снижает потери NaHCO3 на фильт-

рах.

Рис. 91. Технологическая схема дистилляции слабой
жидкости:

1 - первый дистиллер слабой жидкости (ДСЖ-1),

2 - холодильник газов дистилляции слабой жид-
кости (ХГДСЖ), 3 — конденсатор дистилляции
слабой жидкости (КДСЖ), 4 - распределительный
бачок, 5 - второй дистиллер слабой жидкости
(ДСЖ-2), 6 - сборник слабой жидкости, 7 - термо-
компрессор, 8 - холодильник слабой жидкости
(ХСЖ)

Горячая флегма из КДС после отгонки из нее СО2 и NH3 может быть
направлена в отделение известковых печей, где ее используют для гашения
извести. Так как в флегме всегда содержится небольшое количество хло-
рида аммония, попадающего в нее с брызгами из КДС, на схеме предусмот-
203
sho добавление к ней небольшого количества слабой жидкости из ХГСП,
эдержащей Na2CO3 и NaHCO3, которые разлагают NH4C1.

Слабая жидкость из ХГСП через сифон, предохраняющий трубопровод
г проскока в него газа, самотеком поступает в верхнюю часть конденса-
та дистилляции слабой жидкости КДСЖ 3. В новых колоннах КДСЖ 3 ис-
точен из схемы. Слабая жидкость подается непосредственно вверх ДСЖ-1
, двигаясь по нему вниз, подогревается поднимающейся снизу парогазо-
эй смесью. Горячий газ из ДСЖ-1 1 сразу поступает в ХГДСЖ 2. Вниз
СЖ-1 подается острый пар, представляющий собой смесь пара, идущего
} ИС-1 по линии ”а”, и пара, выходящего из термокомпрессора 7. (По
лнии ”б” в термокомпрессор засасывается пар из ИС-2, см. рис. 87). Этот
е пар подается в ДСЖ-2, на котором перерабатывают слабую жидкость
флегму) КДС и ХГДС. Флегма поступает в дистиллер 5 из сборника сла-
эй жидкости 6 через распределительный бачок 4. В схеме предусмотрена
эзможность подачи флегмы вместе со слабой жидкостью из ХГСП непо-
эедственно в КДСЖ.

Содовый раствор из ДСЖ-1 1 после отгонки из него СО2 и NH3 про-
эдит трубчатый холодильник слабой жидкости ХСЖ 8 и поступает на
мсуум-фильтры для промывки бикарбоната натрия. Парогазовая смесь
эсле ДСЖ-1 проходит КДСЖ 3, затем ХГДСЖ 2, охлаждаемые водой, и
клажденная и осушенная идет в отделение абсорбции.

Аналогично работает и ДСЖ-2 5. Конденсатора и холодильника здесь
;т, и газы из верхней части ДСЖ-2 5 идут в КДКЖ 3, затем проходят
ГДСЖ 2 и поступают на абсорбцию. Из нижней части ДСЖ-2 горячий кон-
:нсат подают на гашение извести.

§ 55.	Аппаратура отделения дистилляции

Большая дистилляция. Основным аппаратом отделения дистилляции
эляется большая дистилляционная колонна, скомпонованная из дистил-
:ра 1 (рис. 92), теплообменника дистилляции 2 и конденсатора дистилля-
ш 3, установленных один над другим. Диаметр колонны 3000 мм, общая
ясота 45 700 мм, корпус колонны чугунный, собран из отдельных бочек-
ipr. (Все аппараты кроме КДС снабжены барботажными колпачковыми
релками.)

Конденсатор дистилляции. Первым аппаратом по ходу
ильтровой жидкости в дистилляционной колонне является конденсатор
1стилляции КДС (рис. 93). Он представляет собой поверхностный труб-
ный теплообменник, собранный из 8 чугунных бочек-царг прямоуголь-
эго сечения с диаметром цилиндрической части 3000 мм. Сверху КДС
крыт массивной чугунной крышкой со штуцерами 7 — для выхода паро-
левой смеси, 8 — для выхода газов, выделяющихся из фильтровой жид-
эсти в трубках при ее нагревании, и 6 — для установки предохранитель-
эго клапана. Снизу КДС заканчивается переходной бочкой, соединяющей
о с теплообменником дистилляции. Бочка-база имеет штуцер 2 для от-
ода конденсата, образующегося при охлаждении газа.

Каждая теплообменная бочка аппарата имеет высоту 1330 мм и прямо-
гольные приливы, на которых смонтированы трубные решетки 9. В труб-
Рис. 92. Дистилляционная колонна:

7 - дистиллер, 2 — тылообменник дистилляции, 3 - конден-
сатор ДИСТИЛЛЯ! (ИИ

Рис. 93. Конденсатор .дистилляции (КДС):

1 - штуцер для отвода конденсата, 2 -	ввод

газа, 3 - штуцер для выхода жидкости, 4 - переточные шту-
цера для жидкости, 5 - перегонная камера, 6 - штуцер для
установки предохранительного клапана, 7 - штуцер для выхода
парогазовой смеси, 8, 10 - штуцера для отвода газов, выделяю-
щихся из фильтровой жидкости, 9 — трубная решетка, 11, 12 -
перегородки, 13 - горловина для входа газа

/3
ных решетках закреплены 184 теплообменные трубки диаметром 70/90 мм
и длиной 3350 мм. Трубки отлиты из щелочестойкого чугуна марки
СЧШ-2. Поверхность теплообмена каждой бочки, рассчитанная по среднему
диаметру трубок, составляет 148,8 м2. Общая поверхность теплообмена
1160 м2. Концы трубок выходят из трубных решеток в прямоугольные
переточные камеры 5, находящиеся с внешней стороны аппарата.

Выделяющиеся при нагревании фильтровой жидкости газы — в основ-
ном СО2, накапливаясь внутри теплообменных трубок, ухудшают процесс
теплопередачи, поэтому для их отвода переточные камеры 5 имеют штуцера
10. Жидкость переходит из одной переточкой камеры в другую через шту-
цера 4, соединенные калачами, и выходит из аппарата через штуцер 3. Газ
поступает в КДС через горловину 13 или дополнительные вводы 2.

Для повышения эффективности теплообмена между парогазовой сме-
сью и фильтровой жидкостью в переточных камерах 5 имеется ряд пере-
городок 11, разделяющих камеры, а вместе с тем и холодильные трубки
на несколько секций. Холодная фильтровая жидкость входит в верхнюю
секцию и, пройдя через трубки этой секции до противоположной переточ-
ной камеры, возвращается по другой секции труб в первую камеру. Таким
образом, зигзагообразно жидкость проходит все 8 секций труб теплооб-
менной бочки. Скорость движения фильтровой жидкости в трубках при
такой конструкции переточных камер больше, чем в камерах без перегоро-
док, в 8 раз, что ведет к росту коэффициента теплоотдачи от стенок трубок
до жидкости, т. е. к повышению эффективности передачи тепла. Для этой
же цели для удлинения пути газа в межтрубном пространстве между холо-
дильными бочками имеются перегородки 12 с вырезами для прохода
газа.

В настоящее время для проведения процесса регенерации аммиака и
СО2 из фильтровой жидкости разработана новая колонна дистилляции,
оснащенная щелевыми и дырчатыми контактными элементами и пластин-
чатым конденсатором-холодильником газов дистилляции, устанавливае-
мым вместо КДС.

На рис. 94 показана одна секция конденсационной части конденсатора-
холодильника газов дистилляции, а на рис. 95 — пластина жидкостного
канала конденсаторной части КХДК.

КХДС представляет собой вертикальный пластинчатый аппарат прямо-
угольного сечения, состоящий из конденсационной и холодильной частей.
Конденсационная часть (см. рис. 94) состоит из корпуса 4 с установленны-
ми друг над другом секциями пластин 3, на которых протекает теплопере-
дача. Пластины образуют закрытые жидкостные каналы 2 и открытые
газовые 1. Для разделения жидкости и выделяющегося из нее газа внутри
канала 2 имеются специальные фигурные перегородки. Переток жидкости
из секции в секцию производится через расширители 11, представляющие
собой пустотелые короба, снабженные в верхней части патрубками 8 для
отвода газа. Закрытые каналы 2 соединены друг с другом с помощью пат-
рубка подвода жидкости 10 и патрубка ее отвода 9, а также патрубка от-
вода газа 7. Все патрубки приварены к теплопередающим пластинам 3.
Равномерное сжатие пластин осуществляется плитой 5 с помощью стяжной
штанги 6.
Рис. 94. Секция конденсатор-
холодильника газа дистилля-
ции:

1, 2 - закрытый и открытый
каналы, 3 — секция теплопе-
редающих пластин, 4 — кор-
пус, 5 - плита, 6 - стяжная
штанга, 7 - патрубок отвода
газа, 8 - патрубок, 9, 10 -
патрубки для подвода и отво-
да жидкости, 11 — расшири-
тель

5

Рис. 95. Пластина жидкостного канала кон-
денсаторной части КХДС:

1,2 - каналы отвода газа, 3 - отверстие вы-
вода выделившегося газа, 4 — отверстие
ввода фильтровой жидкости, 5 — перифе-
рийная резиновая прокладка, 6 — фигур-
ные перегородки, 7 - отверстие вывода
фильтровой жидкости
Пластана для равномерного распределения жидкости и выделяющегося
из нее газа (см. рис. 93) снабжена фигурными перегородками 11, образу-
ющими вертикальные каналы отвода газа 8, 10, а также горизонтальными
участками. Фильтровая жидкость поступает через отверстия 3 (см. рис- 95)
в полость каналов и движется сверху вниз, подогреваясь через стенки кана-
ла от парогазовой смеси, конденсирующейся в газовых каналах. Газ, выде-
ляющийся из жидкости, в виде пузырей поднимается через проходы 9,10 в
газоотводное отверстие 1. Жидкость через отверстие 2 выводится в пере-
точный расширитель 11, где происходит дополнительное газовьщеление.

Таким образом, газовьщеление из жидкости происходит равномерно
по всей высоте конденсаторной части КХДС. Гладкие стены каналов и плав-
ный переток жидкости из отсека в отсек позволили увеличить скорость
движения жидкости до 0,7—0,9 м/с. Благодаря высокой скорости жидкос-
ти, а также ее турбулизации газовыми пузырями возросли коэффициент
теплопередачи и степень десорбции газа из жидкости.

Холодильная часть конденсатора-холодильника газа дистилляции более
проста по конструкции. В холодильной части происходит охлаждение водой
парогазовой смеси, поступающей из конденсаторной часта КХДС, поэтому
конструкция не осложняется системой отвода выделяющегося газа. Реша-
ется лишь задача более эффективного использования охлаждающей воды
за счет увеличения скорости ее движения по жидкостному каналу (вода
может двигаться сверху вниз и наоборот).

* Подобную конструкцию имеет и конденсатор-холодильник газа дистил-
ляции слабых жидкостей.

Испытания КХДС показали, что аппарат успешно работает, начиная от
20—30% номинальной нагрузки, однако наилучшие показатели достигаются
при работе с расчетными параметрами.

Теплообмен ник дистилляции. Основным назначением
ТДС является разложение содержащихся в фильтровой жидкости угле-
аммонийных солей и бикарбоната натрия и отгонка из нее СО2 путем даль-
нейшего натревания. Таким образом, ТДС — это аппарат, в котором проте-
кают одновременно два процесса: теплопередача и десорбция СО2 из жид-
кости в газовую фазу. В процессе отгонки существует непосредственный
контакт между паром и жидкостью, и процесс протекает тем интенсивнее,
чем больше поверхность контакта фаз. Жидкость, проходящая через ТДС,
не содержит твердых примесей, поэтому ТДС могут быть как барботажно-
го, так и насадочного (скрубберного) тапа. Теплообменники барботажного
типа эффективнее насадочных, но обладают более высоким гидравлическим
сопротивлением.

На рис. 96 показано устройство ТДС барботажного тапа с многоколпач-
ковыми тарелками. Аппарат собран из чугунных бочек 7 диаметром 3000
и высотой 1000 мм. Общая высота аппарата 13 468 мм. Между фланцами
бочек зажаты барботажные тарелки 6, имеющие 17 горловин, перекрытых
колпачками 5, и внутренние трубчатые переливы 4. Глубина барботажа,
т. е. высота слоя жидкости на тарелке, определяемая возвышением верхне-
го обреза переливной трубы над нижним краем колпачка горловины,
25 мм. Общее количество барботажных тарелок 11. Две верхние бочки
ТДС - сепарирующие, т. е. служат для отделения капелек жидкости из
208
Рис. 96. Теплообменник дилгилл.».ин барботажного типа:

1 - зонт, 2 - горловина для выхода парогазовой смеси, 3 - насад-
ка, 4 — трубчатый перелив, 5 — колпачок горловины, 6 — барботаж-
ная тарелка, 7 - бочка теплообменника. 8 — распределитель, 9 —
указатель уровня, 10 - штуцер для выхода жидкости
парогазовой смеси. Вверху первой бочки находится горловина 2 для пере-
хода парогазовой смеси из ТДС в КДС. Для лучшего распределения паро-
газовой смеси по сечению КДС горловина перекрыта зонтом 1.

Вторая сверху бочка ТДС заполнена насадкой 3 из керамических
колец Рашига размером 80x80x10 мм, засыпанных на чугунную колосни-
ковую решетку. Слой насадки улучшает удаление из газа брызг жидкости,
уносимых им из ТДС. Тщательная очистка газа от брызг предохраняет об-
разующийся в КДС конденсат от попадания в него солей, содержащихся в
фильтровой жидкости, в том числе NaCl и NH4C1. Присутствие NH4C1 в
конденсате, как уже указывалось, затрудняет регенерацию NH3 на малой
дистилляции. Кроме того, присутствие солей в конденсате, поступающем
после дистилляции на гашение извести, ухудшает качество известкового
молока, которое получается более грубодисперсным.

Нижняя бочка ТДС, соединяющая его с дистиллером, имеет сферичес-
кое днище, штуцер для входа пара с распределителем 8 и штуцер 10 для
выхода жидкости. Наблюдение за высотой слоя жидкости осуществляется
с помощью указателя уровня 9 в нижней бочке ТДС.

Для уменьшения потерь тепла в окружающую среду аппарат снаружи
покрыт тепловой изоляцией. На рис. 97 показан ТДС насадочного типа.
Аппарат собран из 12 чугунных бочек и загружен насадкой 9. Для удобства
работы насадочная часть аппарата разделена на три секции — яруса. Каждый
ярус имеет люки 10 для осмотра насадки.

Насадка 9, состоящая из нескольких рядов деревянных хордовых
решеток, опирается на чугунные колосниковые решетки 3. Каждый элемент
хордовой насадки собран из положенных на ребро деревянных досок тол-
щиной 12,5 и высотой 120 мм, зазор между соседними досками составляет
12,5 мм. Общая высота слоя хордовой насадки на каждом ярусе 2500 мм.
Сверху на хордовую насадку засыпают керамические кольца Рашига разме-
ром 100x100x10 мм на высоту, ограниченную следующей колосниковой
решеткой. Общая высота насадки 9 м, а аппарата 17,9 м.

Под нижним ярусом насадки находятся две барботажные бочки. Верх-
няя из них одноколпачковая, горловина ее закрыта колпаком 2. В нижней
бочке имеется штуцер 1 для входа газа и штуцер для выхода жидкости в
сепаратор 12. Газ входит в аппарат через штуцер 1 под распределительный
колпак 13. С верхней тарелки в нижнюю жидкость переходит по переливу
11 и выходит из ТДС через сепаратор 12. Газ из сепаратора отводится во
вторую бочку ТДС. Барботажные бочки предохраняют насадку от забива-
ния ее твердыми частицами, которые могут попасть в ТДС с газом из ДС.
В верхней бочке ТДС смонтирована оросительная плита, состоящая из
тарелки 4, на которой размещены патрубки-пистоны 8 для жидкости и
газовые патрубки 5.

Жидкость поступает в аппарат по штуцеру 7, через зубчатые края рас-
пределительной чаши 6 переливается на оросительную плиту и стекает на
насадку через патрубки 8. Поднимающийся снизу газ проходит через газо-
вые патрубки 5 и поступает в КДС. Для равномерного распределения жид-
кости по всему сечению аппарата при монтаже оросительной плиты очень
важно обеспечить ее строгое горизонтальное положение, так как только в
этом случае жидкость будет перетекать на насадку через все 300 патрубков-
210
13

Рис. 97. Теплообменник дистиляции
насадочного типа (ТДС):

1 - штуцер для входа газа, 2 - кол-
пак барботажной бочки, 3 - колос-
никовая решетка, 4 - тарелка оро-
сительной плиты, 5 — газовые пат-
рубки, б — распределительная чаша,
7 - штуцер для входа жидкости,
8 - жидкостные патрубки-пистоны,
9 - насадка, 10 - люк, 11 - перелив,
12 - сепаратор, 13 - распредели-
тельный колпак

Рис 98. Дистиллер:

1 - днище, 2, 18 - штуцеры для вы-
хода жидкости, 3, б — зубчатые ко-
локола, 4 - пассет, 5 - горловина
пассета, 6 — конический брызгоог-
бойник, 7-брызгоотбойник,8-гор-
ловина брызгоотбойника, 9-отверс-
тие для непосредственного выхода
газа, 10 - цилиндр брызгоотстойни-
ка, 11 - штуцер для бокового вы-
хода газа. 12 - штуцер для входа
жидкости, 13 — штуцер для ввода
байонета, 14 - наружный перелив,
15 — штуцер для ввода пара, 16 -
стойка колокола, 17 - бочка-база
пистонов. Поэтому обычно при монтаже на оросительную плиту подают
воду и следят, чтобы уровень жидкости доходил до всех верхних обрезов
жидкостных патрубков.

Недостатками скрубберного ТДС являются чувствительность к загряз-
нениям, худшая сепарация парогазовой смеси, чем у барботажных аппара-
тов, большая высота, требующаяся для обеспечения нужной степени отгонки
СО2.

Дистиллер. Основное назначение ДС — отгонка из жидкости амми-
ака. Дистиллер представляет собой барботажный аппарат с одноколпачко-
выми тарелками диаметром 3 м и общей высотой 17 800 мм. Применять в
ДС многоколпачковые тарелки нельзя из-за быстрого зарастания отлагаю-
щимися гипсовыми и частично карбонатными осадками узких проходов
для газа между горловинами и колпачками и из-за трудности ручной чистки
таких аппаратов. Днище 1 (рис. 98) укреплено на фундаменте и соединено
с бочкой-базой 17. Днище имеет штуцер 18, предназначенный для полного
опоражнивания колонны, а бочка-база — штуцер 2 для выхода жидкости
и штуцер 15 для входа в ДС пара. Пар проходит под зубчатый колокол 3,
укрепленный на стойках 16, и равномерно распределяется по сечению
аппарата. Над бочкой-базой находятся 11 барботажных бочек высотой каж-
дая 1120 мм. Кольцевое днище пассета 4 имеет желобчатую форму и пере-
ходит в горловину 5 высотой 500 мм.

Над отверстием горловины диаметром 1100 мм находится зубчатый
колокол 6 диаметром 2175 мм и высотой 715 мм. В каждой бочке имеются
лазовые люки (на рисунке не показаны) и наружные прямоугольные пере-
ливы 14, составляющие одно целое с бочкой. Верхняя барботажная бочка
имеет штуцер 12 для входа жидкости в аппарат. Две верхние бочки служат
для отделения брызг из газа. Предпоследняя бочка имеет конический брыз-
гоотбойник 7, переходящий в горловину 8. Горловина входит в стальной
цийцндр 10, образуя лабиринт, способствующий отделению брызг. Паро-
газовая смесь выходит из аппарата или через отверстие 9 непосредственно
в ТДС, или чаще через штуцер 11 в верхнюю часть смесителя, что улучшает
отделение брызг. Наружные переливы 14 облегчают чистку аппарата и пере-
ливов.

Каждый перелив имеет штуцер 13 для ввода байонета (см. ниже).
Устройство переливов видно на рис. 99. Колокол 4 имеет три лапы 8, при
помощи которых он прикреплен к пришвам на горловине тарелки 5. В
переливе 2 с откидной крышкой сделаны окна 3 и 1 для прохода жидкости
с тарелки на тарелку. Верхнее окно 3 большего сечения, чем нижнее, так
как в него попадают вспененная жидкость и брызги, занимающие большой
объем. В переливе пена успевает разрушиться, поэтому окно 1 меньшего
сечения. Для ревизии в пассетах имеются люки 7, а для выпуска жидкости
из ДС перед его чисткой — пробки 6.

На рис. 100 показана схема работы барботажной тарелки дистиллера.
При отсутствии подачи пара из ДС жидкость находится на тарелке на уровне
верхней кромки переливной перегородки (см. рис. 100 вверху). При пода-
че в ДС пара парогазовая смесь с большой скоростью проходит через горло-
вину пассета под колпак и через его края устремляется в газовое простран-
ство над тарелкой. При соприкосновении с находящейся на тарелке жид-
212
Рис. 99. Ба;Логажная
тарелка дистиллера:

1 - окно для выхода
жидкости на тарелку,
2 — передня, 3 — окно
для слила жидкости в
перелив, 4 — колокол,
5 — горловина тарелки,
6 — пробка для опо-
рожнении тарелки, 7-
люк, 8 - лапы для
крепления колокола

Рис. 100. Схема работы барботажной тарелки:
вверху - газ не поступает, внизу - при пос-
туплении газа

Рис. 101. Байонет:

1 - стенка дистиллера, 2 — наружный перелив,
3 — отверстие для выхода жидкости на тарел-
ку, 4 - крышка перелива, 5 - сальник, 6 - ру-
коятка копья, 7 - стержень копья, 8 - про-
кладка, 9 - откидной болт, 10 - копье
костью газ увлекает ее за собой, образуя слой пены с очень развитой по-
верхностью контакта фаз (см. рис. 99 внизу). Это способствует отгонке
аммиака из жидкости и более быстрому ее нагреву паром.

Продолжительность рабочего периода дистиллера между чистками из-
меняется от 1,5-2 мес до полугода. Это зависит от температурного режима
работы отделения дистилляции, конструкции днища пассетов, конструкции
и размещения йереливов по окружности дистиллера, чистоты известкового
молока и др.

Для удлинения срока безостановочной работы ДС на его внешних пере-
токах иногда устанавливают устройства для чистки нижних переточных от-
верстий - байонеты. В крышке 4 (рис. 101) перелива 2 на сальнике 5
установлен стержень 7 с копьем 10 и рукояткой б. Отверстия 3 перетока
очищают от загрязнений поворотом рукоятки б возвратно-поступательным
движением стержня 7. Откидной болт 9 служат для подсоединения крышки
перелива к стенке 1 дистиллера. Для герметизации перелива он уплотнен
резиновой прокладкой 8.

В настоящее время разработаны, спроектированы, изготовлены и ис-
пытаны в условиях производства более эффективные теплообменник дис-
тилляции и дистиллер.

Дистиллер и теплообменник дистилляции — аппараты, расположенные
в колонне дистилляции ниже КХДС, — показаны на рис. 102. ТДС представ-
ляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, состоящий из отдельных
царг, между которыми установлены противоточные решетчатые контакт-
ные элементы 4. Над верхней противоточной тарелкой установлено распре-
делительное устройство 5, в которое по патрубку б подается фильтровая
жидкость из КХДС. Распределительное устройство предназначено для рав-
номерного распределения жидкости по всему сечению ТДС. Над распредели-
тельной тарелкой установлен жалюзийный сепаратор парогазовой смеси.
Жидкость, прошедшая ТДС, выводится из него снизу. Парогазовая смесь
поступает в ТДС через штуцер 3 и выводится из него через штуцер 7. В
видоизмененной конструкции вместо верхней крышки на ТДС устанавли-
вается переходная царга, через которую парогазовая смесь поступает непо-
средственно в КХДС.

Дистиллер представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат,
собранный из отдельных царг. Между царгами зажаты противоточные дыр-
чатые контактные элементы 9. Суспензия из СМ поступает в дистиллер
через патрубок 8 со срезом, обеспечивающим свободный сток суспензии.
По длине патрубка 8 расположен ряд отверстий диаметром 20 мм для обес-
печения прохода суспензии.

Дистиллерная жидкость выводится из ДС через штуцер 10. Острый пар
поступает в ДС через штуцер 1, снабженный на конце колоколом для луч-
шего распределения пара по сечению ДС. В верхней части колокола имеются
отверстия со съемными крышками, через которые пар может подаваться
непосредственно под нижнюю тарелку. С помощью этих отверстий регу-
лируется отношение количества пара, подаваемого под колокол и под
тарелку. Подбором соотношения между этими количествами пара удается
обеспечить стабильный вывод дистиллерной жидкости из ДС без накопле-
ния твердых частиц на нижнем днище аппарата и уменьшить проскок пара
214
Рис. 102. Дистилляционная колонна в составе дистиллера и теплообмен-
ника дистилляции:

2 - устройство ввода пара в ДС, 2 — штуцер вывода парогазовой смеси из
ДС, 3, 7 - штуцера ввода и вывода парогазовой смеси, 4 — контактный
элемент ТДС, 5 — распределительное устройство, 6 — патрубок ввода
фильтровой жидкости из КХДС, 8 - патрубок ввода суспензии из смеси-
теля, 9 — контактный элемент ДС, 10 — штуцера вывода суспензии
из ДС в ИС-1. Парогазовая смесь выходит из ДС через штуцер 2 и через
сепарационное пространство смесителя в ТДС.

Противоточная решетчатая тарелка, устанавливаемая в ТДС, состоит
из легкозаменяемых секций со стандартными щелями 110x15 мм (рис.
102, А—А). Свободное сечение противоточных тарелок, установленных в
ТДС, составляет 0,3—0,4 м2/м2. Интенсификация процессов теплоотдачи
и десорбции СО2 на противоточных решетчатых тарелках по сравнению с
многоколпачковыми тарелками, применяемыми на содовых заводах, до-
стигается за счет увеличения объема контактного слоя, дополнительного
развития поверхности контакта газ—жидкость и, наконец, за счет дополни-
тельной турбулизации поверхности контакта фаз, за счет повышения ско-
ростей жидкости и парогазовой смеси в аппарате.

Противоточные решетчатые тарелки работают в широком диапазоне
нагрузок. Начиная с 30—40% от номинальной нагрузки, они работают в
пенном режиме (на тарелке создается слой пены высотой 200—300 мм).
Скорость парогазового потока при этом составляет 0,6—1,0 м/с. При высо-
ких нагрузках (скорость газа 3,5—5 м/с) пенный режим переходит в пуль-
сационный, сопровождающийся накоплением пены и последующим сбросом
(при этом выбросы пены достигают 500—600 мм).

Для осуществления межфазного контакта в дистиллере, в жидкости
которого присутствует твердая фаза, применены дырчатые контактные эле-
менты (рис. 103). Дырчатая тарелка снабжена отверстиями диаметром
90-140 мм и имеет свободное сечение 0,2—0,4 м2/м2. Применение отверс-
тий такого большого диаметра (диаметр отверстий обычных ситчатых таре-
лок 1-20 мм) заметно снижает чувствительность тарелки к зарастанию,
поэтому она может работать без чистки в 2,0-2,5 раза дольше, чем одно-
колпачковая тарелка, применяемая на содовых заводах. Дырчатые проти-
воточные тарелки работают в широком диапазоне нагрузок, начиная от
30-40% от номинальной, при этом они переходят к режиму накопления -
сброса при сравнительно малых скоростях парогазовой смеси в свободном
сечении аппарата, равных 2,0—2,5 м/с. Высота пенного слоя на этой тарелке
достигает 650-750 мм.

Чтобы производительность содового элемента составляла 900—1000
т/сут (в настоящее время производительность содовых элементов обычно
625 т/сут), высота ТДС и ДС должна быть 16,6 и 21,7 ми внутренний диа-
метр 3,2 м. Царги ТДС и ДС (14 и 22 шт.) выполнены из серого чугуна
марки СЧ-24—44. Межтарельчатое расстояние - 900 мм у обоих аппаратов.
Тарелки изготовлены из титана марки ВТ1-0. Уплотнение тарелок, зажима-
емых между фланцами царг, осуществляется резиновыми прокладками.
Наружные поверхности ТДС и ДС теплоизолированы.

КХДС для той же производительности содового элемента имеет прямо-
угольное сечение 2,9x2,2 м и высоту 15,7 м. Конденсационная часть аппара-
та состоит из четырех отдельных корпусов, холодильная - из двух. В каж-
дом корпусе установлено по три секции, каждая из которых состоит из
60 пакетов, образованных парами теплопередающих пластин и прижимных
плит. Поверхность теплообмена одного пакета 1,46 м2, общая 1576 м2.
Количество пакетов в конденсационной части 720 шт., в холодильной —
360 шт.
Смеситель. Основное назначение СМ — смешение фильтровой
жидкости с известковым молоком и возможно более полное проведение
реакций (70) и (72) в объеме жидкости.

Рис. 103. Против (уточная дырчатая тарелка:

I — съемная секция тарелки, 2 — опорное кольцо, 3 — опорная балка

Смеситель (рис- 104) монтируют таким образом, чтобы обеспечить
самотек жидкости из ТДС в СМ и из СМ в дистиллер. Аппарат представляет
собой изготовленный из чугуна цилиндрический резервуар диаметром
3000 мм и общей высотой 11430 мм. Вогнутое сферическое днище внизу
смесителя служит одновременно крышкой ИС-1. Очистка стенок смесителя
от осадков, осуществляемая при помощи рамной мешалки 2, вращающейся
от привода 5 со скоростью 16 об/мин, обеспечивает непрерывную работу

Рис. 104. Смеситель:

I - штуцер для входа известкового мо-
лока, 2 - рамная мешалка, 3, 4 - шту-
цера для газа, 5 - привод мешалки,
6 - штуцер для входа фильтровой жид-
кости, 7 — штуцер для выхода суспензии

Рис. 105 Первый испаритель (ИС-1)

1, 5 - штуцера для выхода и слива дис-
тиллерной жидкости, 2 - штуцер для
входа дастиллерной жидкости, 3 - шту-
цер для выхода пара, 4 — указатель уров-
ня жидкости

смесителя без чистки в течение 40 дней. Фильтровая жидкость и извест-
ковое молоко поступают в смеситель через штуцера 6 и 1. Суспензия поки-
дает аппарат через штуцер 7, находящийся в нижней его части. Поэтому
осадки в смесителе не накапливаются. Газ из ДС поступает в смеситель
через штуцер 3 и выходит в ТДС через штуцер 4.

Первый испаритель (ИС-1) представляет собой вертикальный стальной
сварной хорошо теплоизолированный резервуар. При аварийной остановке
218
насосов, откачивающих дистиллерную жидкость на ’’белое море”, ИС-1
должен принять эту жидкость. Поэтому его емкость составляет 100 м3
при диаметре 3000 мм и высоте 11 000 мм. Тангенциально расположенные
штуцера 2 (рис. 105) для входа жидкости облегчает ее перемешивание и
сепарацию пара. Через штуцер 3 из испарителя выходит образовавшийся
пар. Суспезия выходит через штуцер 1, а штуцер 5 предназначен для слива
жидкости из аппарата при его остановке на чистку. Для контроля степени
заполнения ИС-1 жидкостью служит указатель уровня 4.

Второй испаритель - ИС-2 устроен аналогично ИС-1, но имеет мень-
шие размеры.

Резурвуар-мешалка для известкового молока. Известковое молоко
поступает в СМ из резервуара для известкового молока. Он представляет
собой цилиндрическую емкость из чугуна или стали. По центру резервуара
проходит рамная мешалка с цепями, обеспечивающая однородность из-
весткового молока, поступающего в СМ. В верхней части аппарата установ-
лен штуцер для переливной трубы, через которую избыток известкового
молока непрерывно возвращается в отделение гашения извести, поэтому
уровень известкового молока в аппарате остается постоянным.

Щелевой расходомер. Его прямоугольный корпус изготов-
лен из стали и разделен на две части вертикальной перегородкой. В перего-
родке сделана щель, ширину которой, а следовательно, и количество про-
ходящего через нее известкового молока регулируют ножи и заслонки
из нержавеющей стали. Уровень жидкости в расходомере поддерживает
поплавок с рычажной передачей показаний на шкалу и на дроссельное
устройство, регулирующее подачу известкового молока в расходомер.
Масса поплавка уравновешивается грузом.

Расход известкового молока можно также измерять и регулировать
при помощи диафрагмы, установленной в трубопроводе известкового
молока.

Малая дистилляция. Малая дистилляционная колонна
(первая). Дистиллеры слабой жидкости должны иметь минимальное
гид{>авлическое сопротивление, позволяющее использовать на малой дис-
тилляции пар низкого давления из испарителей большой дистилляции.
На содовых заводах применяются дистиллеры насадочного типа или ситча-
тые аппараты с пенным режимом работы тарелок.

На рис. 106 показано устройство дистилляционной колонны скруббер-
ного типа, выпускаемой отечественными машиностроительными заводами
под индексом КСЧС-8. Колонна собрана из 25 царг, ее диаметр 2800 мм,
общая высота 38 200 мм. Внизу колонны находится холодильник слабой
жидкости 1 с 3 холодильными царгами, над ним — дистиллер слабой жид-
кости 2 с 11 царгами, в которых размещена в четыре яруса деревянная
хордовая насадка, а над дистиллером — совмещенные конденсатор и холо-
дильник газов дистилляции 3 с 5 царгами.

Холодильные и теплообменные царти представляют собой горизонталь-
ные двенадцатиходовые трубчатые теплообменники с трубками из чугуна
диаметром 50/56 мм. В каждой царге 312 трубок, их общая поверхность
170 м . Охлаждающая вода движется внутри трубок. По конструкции
Рис. 106. Малая дистилляционная колонна КСЧС-8:
1 - холодильник слабой жидкости, 2 - дистиллер сла-
бой жидкости, 3 ~ конденсатор и холодильник тазов ди-
стилляции слабой жидкости

Рис. 107. Дистиллер слабой жидкости с ситчатыми пен-
ными тарелками:

7 - штуцер для выхода жидкости, 2 - штуцер для входа
пара, 3 - гидравлический затвор, 4 — пустые бочки, 5 -
брызгоотбойник, 6 - штуцер для выхода парогазовой
смеси, 7 - козырек, 8 - штуцер для входа жидкости,
9 - переливная перегородка, 10 - ситчатая тарелка
холодильные бочки практически не отличаются от холодильных бочек
ХГДС и могут монтироваться из холодильных бочек карбонизационных
колонн.

Дистиллер слабой жидкости с ситчатыми тарел-
ка м и . На рис. 107 показан дистиллер слабой жидкости с ситчатыми тарел-
ками, работающими в пенном режиме. Аппарат имеет 8 ситчатых тарелок
10 диаметром 2,25 м, смонтированных на расстоянии 700 мм друг от дру-
га. Общая высота аппарата 8,4 м. Тарелки сделаны из нержавеющей
стали толщиной 5 мм. Отверстия имеют диаметр 5 мм при шаге 14 мм;
общее число отверстий на тарелке 2 тыс.

Переливные перегородки 9 сегментной формы опущены в гидравли-
ческий затвор 3, исключающий проскок газа через перелив. Высота слоя
пены на тарелке определяется высотой обреза перелива (высотой перелив-
ного порога). Обычно высота слоя вспененной жидкости на тарелке 40—100
мм. Скорость пара в сечении пенной колонны может доходить до 2—3 м/с.
Гидравлическое сопротивление аппарата 45—50 мм рт. ст. Две верхние
бочки аппарата пустые и работают как брызгоотделители. Жидкость по-
ступает в аппарат через штуцер 8, перекрытый козырьком 7, и выходит
из него через штуцер 1. Пар поступает в дистиллер через штуцер 2, а паро-
газовая смесь выходит из аппарата через штуцер 6, пройдя брызгоотбойник
5. Общее количество бочек в аппарате 11.

Второй дистиллер слабой жидкости по конструкции аналогичен ДСЖ-1,
но холодильных и теплообменных бочек в нем нет.

НИОХИМом в настоящее время разработана новая аппаратура, для
малой дистилляции, подобная применяемой на большой дистилляции.

КХДСЖ представляет собой вертикальный аппарат прямоугольного
сечения 1,71x1,065 м и высотой 6,9 м. Он состоит из трех отдельных кор-
пусов. В каждом корпусе установлено по две секции, которые состоят из
35 пар теплопередающих пластин. В нижней части КХДСЖ имеет пере-
ходную царгу высотой 400 мм. Поверхность теплообмена одной секции
50 м2, общая - 300 м2.

ДСЖ представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с внут-
ренним диаметром 2,2 м, высотой 18,7 м и состоит из 18 царг. В аппарате
установлено 15 решетчатых противоточных тарелок, подобных устанавлива-
емым в ТДС.

§ 56.	Технологический режим работы отделения дистилляции

Для нормальной работы отделения необходимо тщательное соблюдение
установленных регламентом нори технологического режима работы отдель-
ных аппаратов. Ниже приведены средние значения основных включенных в
регламент технологических показателей работы отделения дистилляции
(под давлением, так как в настоящее время преимущественно используется
этот режим).

Температура газа после КДС............................. не	выше 75°С

Прямой титр на выходе из ТДС........................... не	более 23 н. д.

Содержание СО2 в жидкости на выходе из ТДС............. не	более 1 н. д.
Давление (абс.) в нижней части ДС..................... не более 164 кПа

(1230 мм рт. ст.)

Содержание хлоридов в жидкости на выходе из ДС........ не	менее	61	н.	д.

Содержание аммиака в жидкости на выходе из ДС......... не	более	0,1	н.	д.

Содержание активного СаО в суспензии на Выходе из ДС .... не	более	2,5	н.	д.

Содержание хлоридов в флегме КДС...................... следы

Температура газа после КДСЖ........................... не менее 60°С

Прямой титр слабой жидкости на выходе из ДСЖ-2........ не более 0,1 н. д.

По температуре газа на выходе из КДС контролируют тепловой режим
дистилляционной колонны в целом. Чем выше температура газа, выходя-
щего из КДС, тем сильнее перегружен ХГДС. В результате газ поступает
из ХГДС на абсорбцию с более высокой температурой, чем следует, и по-
этому содержит больше водяных паров, конденсация которых приведет
к разбавлению рассола в отделении абсорбции. Кроме того, повышение
температуры газа и соответственно температуры жидкости ухудшат про-
цесс абсорбции СО2 и NH3. Высокая температура газа после КДС говорит
о перерасходе пара в дистиллере и о нарушении температурного режима
всей дистилляционной колонны.

Температура газов дистилляции после КДС ниже нормы говорит о
недостатке пара, подаваемого в ДС, что может привести к плохой отгонке
СО2 в ТДС и аммиака в ДС, к увеличению их потерь и потерь известкового
молока. Достигнуть заданной температуры газа после КДС можно путем
уменьшения нагрузки колонны по фильтровой жидкости, если температура
газа ниже нормы, или уменьшения подачи пара вниз ДС, если температура
газа превышает норму.

Для нормальной работы аппарата необходимо регламентировать пря-
мой титр и содержание СО2 в жидкости на выходе ее из ТДС. Прямой титр
выше нормы указывает на поглощение аммиака из газа жидкостью из-за
недостатка пара и, следовательно, низкой ее температуры. Одновременно
повышается содержание СО2 в жидкости. Увеличив подачу пара в ДС, сни-
жают прямой титр до заданной величины и повышают степень отгонки СО2,
доведя содержание СО2 в жидкости до нормы. Повышение прямого титра
жидкости и ухудшение степени отгонки СО2 возможно также в результате
скопления жидкости в нижней части ТДС. В этом случае надо уменьшить
подачу фильтровой жидкости на КДС и выяснить причину переполнения
ТДС. Если причиной является загрязнение аппарата, его нужно остановить
для чистки.

Прямой титр на выходе из ТДС может увеличиться также в результате
снижения вакуума в отделении абсорбции (повышается давление парога-
зовой смеси на выходе из КДС). Чтобы снизить титр, увеличивают вакуум
в отделении абсорбции и доводят его до нормальной величины. Понижение
прямого титра жидкости ТДС указывает на сдвиг отгонки аммиака в верх-
нюю часть ДС и вниз ТДС, что говорит о поступлении в ТДС чрезмерно
горячей парогазовой смеси, нагревающей фильтровую жидкость выше
нормы. В этом случае необходимо уменьшить подачу пара в ДС, понизив
этим зону отгонки аммиака. Кроме того, прямой титр жидкости на выходе
из ТДС может снизиться в результате резкого снижения уровня фильтро-
222
вой жидкости в напорном бачке Необходимо принять меры к увеличению
поступления фильтровой жидкости на КДС.

Давление внизу ДС определяет весь температурный режим работы
дистилляционной колонны. При нормальной подаче пара в ДС повышение
давления внизу аппарата указывает на неполадки в работе вакуум-насоса,
просасывающего газы дистилляции через ХГДС и аппараты абсорбции.
Резкое повышение давления возможно также из-за повышения уровня жид-
кости на тарелках ДС, что указывает на необходимость остановки аппарата
для чистки. Содержание хлоридов в дистиллерной жидкости регламентиро-
вано потому, что оно косвенно подтверждает правильность принятых со-
отношений между количествами фильтровой жидкости и известкового
молока.

Аммиак, содержащийся в жидкости на выходе из ДС, теряется, так
как эту жидкость откачивают на ’’белое море”. При содержании в жид-
кости 0,1 н. д. NH3 и объеме жидкости 8 м3 на 1 т соды потери аммиака
составляют:

0,1 -17-8

G nh, = -----~----------= 0,68 кг NH3 на 1 т соды,

°	ZU

или в пересчете на 25,5%-ную аммиачную воду:

,	100

Gnh3 = 0,68 • —5 = 2,7 кг на 1 т соды.

Если дистиллерная жидкость содержит аммиакаболее0,1н.д.,тодля
доведения его содержания до нормы необходимо увеличить подачу извест-
кового молока в СМ, если его подается недостаточно, или при нормальной
подаче известкового молока увеличить подачу пара, сместив отгонку NH3
в верхнюю часть ДС.

Чтобы не расходовать бесполезно известь, избыток известкового
молока в дистиллерной жидкости не должен превышать 2,5 н. д. Для обес-
печения полноты прохождения реакции разложения хлорида аммония и
для ее ускорения указанный в регламенте избыток активного СаО считает-
ся достаточным. Установленную регламентом норму потери СаО подсчи-
тывают аналогично норме потери аммиака:

$Сао = —----------------- 28 кг на 1 т соды,

20

или в пересчете на стандартную 85%-ную известь

100

$Сао — 28 • ——----- = 33 кг на 1 т соды.

о 5

Другие неполадки в работе отделения регенерации аммиака: проскок
пара из ДС в ИС-1, переполнение нижней бочки дистиллера или ТДС, подви-
сание жидкости в дистиллере и др., а также их причины и устранение, по-
рядок пуска и остановки отделения указаны в цеховой инструкции аппа-
ратчика.
На малой дистилляции регламентированы температура газа после
КДСЖ и прямой титр жидкости на выходе из ДСЖ-2. Температуру газа
регламентируют во избежание возможности выпадения твердых углеам-
монийных солей в газоходах при понижении температуры газа ниже 60°С.
Эту температуру регулируют подачей в КДСЖ охлаждающей воды. Повы-
шение прямого титра в слабой жидкости на выходе из ДСЖ-2 указывает
на недостаток пара или снижение вакуума.

При соблюдении норм технологического режима выходящая из дистил-
лера большой дистилляции жидкость имеет следующий состав (в среднем):

Прозрачная часть
Плотность...................1,5	кг/м3

сГ, н. д.......................64,0

SO4", н. д.....................0,23

(ОН)-, н.д.....................0,90

Са’* н.д.......................43,2

Na+, н. д......................21,9

NH3, н. д......................0,09

Температура, °C.............110—115

Объем на 1 т соды, м3...........8,00

Взвешенные вещества
СаО (своб.),н.д............2,5

СаСОз.н. д.................2-5

CaSO4, н. д.............. 0,6—0,8

Общая масса на 1 т соды, кг ... .	17,7

С жидкостью дистиллера на 1 т соды уходит в отброс около 1 т (ЬС12
и 0,5 т №С1. Для поддержания нормального технологического режима
работы отделения регенерации аммиака аппаратчики и цеховая лаборато-
рия непрерывно контролируют производство. Ниже приведены нормы
контроля и примерные показатели.

Жидкость на выходе  Жидкость на выходе  Газ на выходе	Конденсатор дистилляции Температура	28-32°С  Плотность (отн.)	1,10-1,11 кг/м3  Содержание сГ	89-91 н. д.  Прямой титр	23- 28 н. д.  Содержание общего NH3	85-90 н. д.  Содержание общего СО 2	20-26 н. д.  Температура	Не ниже 74°С  Температура	68-75°С
Жидкость на выходе  Газ на выходе	Теплообменник дистилляции  Плотность (отн.)	1,07-1,08 кг/м3  Содержание сГ	80-84 н. д.  Содержание общего СО2	Не более 1 н. д.  Прямой титр	Не более 23 н. д.  Содержание общего NH3	77-81 н. д.  Температура	95-96°С  Давление (абс.)	105,3 кПа(790 мм рт. ст.)  Температура	87-90°С
Жидкость на выходе	Плотность (отн.)	1,12-1,13 кг/м3
	Температура	93—94°С
	Содержание СГ	67-69 н. д.
	Прямой титр	45-49 н. д.
	Содержание общего NH3	44-48 н. д.
Газ на выходе	Содержание активного СаО	2,0-3,5 н. д.
	Давление (абс.)	111,9 кПа (840 мм рт. ст.)
	Температура	94—96°С
	Дистиллер	
Жидкость на выходе	Плотность (отн.)	1,13-1,14 кг/м3
	Содержание сГ	Не менее 61 н. д.
	Прямой титр	Не более 0,1 н. д.
	Содержание общего NH3	Не более 0,1 н. д.
	Содержание общего Са2+	44—48 н. д.
	Содержание SO24	0,2-0,4 н. д.
	Температура	110-115°С
Суспензия на выходе	Содержание активного СаО	Не более 2,5 н. д.
	Содержание СаСО3	2-4 н. д.
	Содержание CaS04	0,4-0,6 н.д.
	Содержание взвешенных	17-45 г/л
	веществ	
Газ на выходе	Давление (абс.)	113,3 кПа (850 мм рт. ст.)
	Температура	95 —97°С
Нижняя бочка	Давление (абс.)	Не более 164 кПа
		(1230 мм рт. ст.;
Пе	рвый испаритель дистилляции	
Жидкость на выходе	Температура	105—108°С
Пар на выходе	Давление (абс.)	116 кПа (870 мм рт. ст.)
Второй испаритель дистилляции		
Жидкость на выходе	Температура	87-97°С
Хо	лодильник газа дистилляции	
Конденсат на выходе	Содержание сГ	Отсутствует
	Прямой титр	175-225 н.д.
	Содержание общего СО2	150-200 н. д.
	Температура	50-60°С
Газ на выходе	Температура	58—62°С
	Сборник слабой жидкости	
Жидкость	Плотность (отн.)	0,99-1,05 т/м3
	Содержание СТ*	Не более 0,2 н. д.
	Прямой титр	150-200 н. д.
	Содержание общего NH3	145-195 н. д.
	Содержание общего СО2	100-150 н. д.
Холодильник газов малой дистилляции

Газ на выходе

Давление (абс.)

Температура

76 кПа (570 мм рт. ст.)
56—59°С

Первый дистиллер слабой

Жидкость на выходе

Нижняя бочка

Плотность (отн.)
Содержание СГ
Прямой титр
Содержание общего NH3
Содержание общего СО2
Температура

Давление (абс.)

ж ид к ости

1,0 т/м3

Не более 0,2 н. д.

3-5 н. д.

Не более 0,1 н. д.

3-5 н. д.

90°С

80 кПа (600 мм рт. ст.)

§ 57.	Принципиальные основы автоматического
регулирования процесса регенерации аммиака

Большая дистилляция. Автоматизация большой дистилляции должна
обеспечить практически полную отгонку NH3 и СО2 из фильтровой жид-
кости при минимально возможных затратах тепла (пара) и известкового
молока. Это обеспечивается установкой регуляторов расхода фильтровой
жидкости, пара и известкового молока. Кроме того, имеются вспомога-
тельные регуляторы: регулятор давления пара в общем паровом коллекто-
ре и регулятор уровня фильтровой жидкости в напорном резервуаре. Для
обеспечения минимальных затрат пара и известкового молока принима-
ются следующие меры.

* Так как парогазовая смесь, поступающая из дистиллера в теплооб-
менник, не содержит СО2, степень отгонки СО2 в ТДС практически зависит
от температуры фильтровой жидкости на выходе из ТДС при постоянстве
нагрузки и барометрического режима. Как известно, нагрузка аппаратов
дистилляции и их барометрический режим изменяются в очень узких пре-
делах, поэтому температура жидкости на выходе ТДС может быть мерой
содержания в ней СО2.

Нагрев жидкости ТДС выше определенной нормы приводит к неоправ-
данным расходам пара, снижение температуры — к большим потерям из-
вести в смесителе из-за образов ания СаСО3 при ее реакции с диоксидом
углерода. Поэтому температура жидкости на выходе из ТДС может служить
параметром для регулирования подачи пара в дистилляционную колонну.

Необходимая полнота отгонки аммиака в дистиллере обеспечивается
при определенных избытках Са(ОН)2 в жидкости дистиллера. Повышение
этих избытков сверх необходимого приводит к неоправданному пере-
расходу известкового молока, снижение — к большим потерям аммиака.
Поэтому концентрация Са(ОН)2 в дистиллерной жидкости является пара-
метром, по которому регулируют подачу известкового молока. Проведен-
ные работы показали, что в определенных условиях между pH жидкости
на выходе из смесителя и содержанием Са(ОН)2 в этой жидкости после
дистиллера существует зависимость, поэтому значение pH жидкости на вы-
ходе из смесителя может также служить параметром для регулирования
подачи известкового молока в смеситель.
Для улучшения качества регулирования нагрузку по фильтровой
жидкости изменяют только при достижении минимально и максимально
допустимых значений уровня фильтровой жидкости в сборниках.

Системы автоматизации работают следующим образом. При увеличе-
нии, например, подачи фильтровой жидкости пропорционально изменяется
подача пара и известкового молока. При этом уровень фильтровой жид-
кости в напорном резервуаре уменьшится, и регулятор уровня откроет
дроссельную заслонку на линии подачи фильтровой жидкости в резервуар
до установления ее прежнего уровня; уменьшится давление пара в общем
коллекторе и регулятор давления пара увеличит подачу свежего пара
в общий коллектор до установления прежнего значения давления.
Если изменится температура жидкости на выходе из ТДС или pH жидкости
на выходе из смесителя, то регуляторы температуры и pH изменяет соот-
ветственно подачу пара или известкового молока так, что величины этих
параметров будут равны заданным (pH в данном случае характеризует
избыточное содержание щелочности — известкового молока в жидкости,
входящей в ДС. От этой величины зависит избыток СаО^, нормируемый
в дистиллерной жидкости на выходе из ДС.)

Малая дистилляция. Работу малой дистилляции регулируют по нагрузке
жидкости на дистиллер слабой жидкости. В зависимости от подачи слабой
жидкости регулятор соотношения слабая жидкость — пар изменят подачу
пара при сохранении постоянного значения температуры парогазовой смеси
на выходе из аппарата. При изменении этой температуры пропорционально
изменяется подача в дистиллер пара. Давление пара поддерживают на по-
стоянном уровне при помощи регулятора давления. Заданную температуру
газа на выходе из холодильника газов дистилляции слабых жидкостей
поддерживает регулятор температуры, изменяющий количество воды,
подаваемой на охлаждение газа. Отбор слабой жидкости из сборника кон-
денсатора осуществляет регулятор уровня, установленный на напорном ба-
ке промывной воды вакуум-фильтров, так как конденсат малой дистил-
ляции используется для промывки NaHCO3 на фильтрах.

§ 58. Охрана труда и техника безопасности
в отделении дистилляции

В отделении дистилляции часть аппаратов работает под давлением и
при высоких температурах. По коммуникациям проходят токсичные
горячие газы NH3 и СО2 и известковое молоко, вызывающее сильные
ожоги кожи. Прорыв горячих газов и жидкостей из аппаратов и коммуни-
каций может привести к несчастным случаям. Поэтому каждый работник
отделения обязан хорошо знать и строго соблюдать установленные правила
техники безопасности.

Для' снижения тепловых потерь и создания нормальных условий труда
основные аппараты отделения, газопроводы и паропроводы покрыты слоем
тепловой изоляции.' При нарушении теплоизолирующего слоя необходимо
немедленно принять меры к его восстановлению.

Точное соблюдение установленных норм технологического режима ра-
боты отдельных аппаратов — условие безопасной работы в отделении. Нуж-
но систематически проверять состояние предохранительного клапана на
КДС, не допускать повышения давления сверх установленного. Неблагопри-
ятные условия труда в отделении создаются при переключении элементов,
открывании аппаратов для чистки и их пуске. При сильной загазован-
ности помещений персонал должен работать в противогазах. Во избежание
термических ожогов необходимо при отборе проб, замере давления и про-
ворачивании байонетов пользоваться защитными очками и рукавицами.

Обслуживающий персонал отделения должен иметь на рабочих местах
противогазы и противопожарный инвентарь и уметь им пользоваться.

В отделении необходима приточно-вытяжная вентиляция. Предельно
допустимое содержание ядовитых и йредных газов по нормам промышлен-
ной санитарии Н-101—51 составляет (г/м3): NH3 — 0,02, H2S — 0,01, СО —
0,03.

Контрольные вопросы

1. С какими отделениями и как связано отделение дистилляции? 2. Какие основ-
ные реакции протекают в отделении дистилляции? 3. Начертите и объясните типовую
технологическую схему регенерации аммиака из фильтровой жидкости. 4. От каких
факторов зависит десорбция СО2 и NH 3 из фильтровой жидкости? 5. Для чего пред-
назначен и как устроен КДС? 6. Каковы назначение и устройство ТДС? 7. Почему в
ТДС происходит отгонка СО2, а аммиак практически не отгоняется? 8. Каковы на-
значение и устройство СМ? 9- От чего зависит расход известкового молока в отделении
дистилляции? 10. Почему известковое молоко подают в жидкость после ТДС, а не
раньше? 11. Каковы назначение и устройство ДС? 12. Почему жидкость в ДС нагрева-
ют острым паром, а не через греющую поверхность? 13. Почему СМ и ДС загрязняются
сульфатом кальция? 14. Для чего предназначены испарители? 15. Почему регенерацию
СО2 и NH3 из слабых жидкостей и конденсатов рекомендуется производить раз-
дельно? 16. Какие условия работы отделения дистилляции могут уменьшить скорость
загрязнения ДС? 17. Почему температура парогазовой смеси на выходе из КДС может
служить параметром для регулирования работы всего отделения дистилляции? 18.
Объем выходящей из ДС жидкости составляет 8 м3. Какое количество СаО и NH3
теряется с этой жидкостью при избытке извести 0,5; 1; 2 н. д. и содержании NH3,
равном 0,1 и 0,2 н. д.?
ГЛАВА 12. ЭЛЕМЕНТЫ ЭКОНОМИКИ И НОТ

В ПРОИЗВОДСТВЕ КАЛЬЦИНИРОВАННОЙ СОДЫ

Работу завода оценивают не только по выполнению производственного
плана, но и по таким показателям, как рентабельность производства, произ-
водительность труда, качество продукции и др.

Рентабельностью производства называется разница между отпускной
ценой на продукцию и ее себестоимостью. Следовательно, чем ниже себесто-
имость продукции, тем выше рентабельность производства и больше на-
копления социалистического государства, а одновременно с этим больше
средств по существующему положению отчисляется в распоряжение дирек-
тора завода для материального поощрения работников завода и улучшений
условий их труда и быта. Таким образом, себестоимость продукции явля-
ется основным экономическим показателем производства. Факторы, от
которых она зависит, в полной мере отражаются в калькуляции себе-
стоимости.

Калькуляция себестоимости зависит от условий, в которых работает
завод, поэтому величина отдельных ее составляющих для разных заводов
может быть различной. Ниже приведен пример калькуляции себестоимости
1 т 99%-ной кальцинированной соды, в которой указаны отдельные статьи
расходов и их ориентировочная относительная величина, выраженная в про-
центах от общей заводской себестоимости.

Статьи расходов	%себесто-		Статьи расходов	% себе-
	имости			СТОИМОСТИ
I. Сырье		III.	Энергетические расходы	
Рассол очищенный . .	8		Электроэнергия		3
Аммиачная вода . . .	2		Пар 		15
Карбонатное сырье . .	10		Вода		2
Итого по группе I .	20		Итого по группе III . .	20
II. Топливо		IV.	Заработная плата произ-	
Кокс для известно-			водственных рабочих с	
вых печей	  Мазут для кальцина-	12		начислениями		5
	10		Итого прямых расхо- дов 		67
дни бикарбоната . . .				
				
				
Итого по группе II .	22	V.	Цеховые расходы		23
		VL	Общезаводские расходы	10
			Общезаводская себесто-	
			имость 		100
Первые четыре группы статей расходов называются прямыми расхода-
ми — они непосредственно связаны с производством соды. С ростом произ-
водительности растут расходы по этим статьям. V и VI статьи составляют
так называемые накладные расходы, например расходы, связанные с управ-
ленческим, инженерно-техническим, счетно-конструкторским персоналом
завода, с амортизационными отчислениями от стоимости оборудования и
зданий, с текущим ремонтом, чисткой аппаратуры, уборкой, освещением и
отоплением цеха, содержанием складов сырья и продукции, с охраной заво-
да и т.п. Эти расходы по существу не связаны с размером производства.
Независимо от того, загружен цех на 50 или на 100% своей мощности, амор-
тизационные отчисления производят от полной стоимости оборудования и
зданий, штаты управленческого, инженерно-технического персонала оста-
ются неизменными, как и расходы по их содержанию, и т.д. Поэтому чем
больше производительность завода, тем меньшая доля накладных расходов
падает на единицу готовой продукции - соды, тем ниже себестоимость
продукции.

Так как сумма затрат на амортизацию и эксплуатацию оборудования не
зависит от изменения его производительности, то для снижения доли на-
кладных расходов на единицу продукции необходимо стремиться к макси-
мальному использованию этого оборудования, т.е. к максимальному сокра-
щению времени простоя аппаратов и машин. Поэтому для снижения себе-
стоимости продукции надо предусматривать минимально возможный ре-
зерв оборудования. Содержать в резерве допустимо только те машины и
«аппараты, которые работают в тяжелых условиях й часто останавливаются
для чистки и ремонта. Сокращению сроков ремонта способствует органи-
зация планово-предупредительного ремонта, когда не вдут поломки обо-
рудования, а предупреждают выход его из строя профилактическим произ-
ведением ремонта по разработанному заранее графику.

Правильно организованное проведение планово-предупредительного ре-
монта или чистки требует от мастера и рабочих цеха хорошего знания ап-
паратов, тщательного повседневного наблюдения за их работой и состоя-
нием, достаточного количества запасных деталей, а также высокой квали-
фикации ремонтных рабочих. Каждый рабочий должен хорошо знать конст-
рукцию обслуживаемых аппаратов, их слабые места, проходящие в них
технологические процессы, нормы технологического режима и правила
эксплуатации, регламентируемые специальными инструкциями.

Повышения степени использования оборудования, или, иначе говоря,
повышения его производительности, можно достичь разумным допускае-
мым увеличением нагрузки, например благодаря улучшению качества
сырья и вспомогательных продуктов, введению автоматического контроля
и регулирования, внедрению технических усовершенствований, росту ква-
лификации кадров, сокращению времени простоев аппаратов.

Внедрение автоматизации контроля и управления повышает произво-
дительность колонн на 2—5%, пропускная способность аппаратуры отделе-
ния регенерации аммиака в результате автоматизации увеличивается на
5—9%. Существенным фактором, определяющим степень использования
оборудования, является наличие в технологической схеме завода ’’узких”
мест, ограничивающих возможную мощность других участков и, следова-
230
тельно, снижающих производительность завода. Устранение несоответствий
в мощностях различных отделений завода путем, например, установки в
’’узких” местах дополнительных аппаратов является эффективным спосо-
бом повышения степени использования производственных мощностей,
производительности завода в целом и снижения себестоимости продукции
путем уменьшения доли накладных расходов на единицу продукции.

Рассмотрим теперь пути снижения прямых расходов по статьям приве-
денной на с. 230 калькуляции себестоимости.

Стоимость сырья зависит от его количества, расходуемого на единицу
продукции, и его цены. На расход сырья влияет степень его использования.
Расход очищенного рассола, например, связан со степенью использования
натрия, а она зависит от условий, в которых работает завод, и от соблюде-
ния норм технологического режима производства в целом.

Как уже указывалось, концентрации NaCl и NH3 в аммонизированном
рассоле, концентрация СО2 в карбонизующем газе, температура охлаждаю-
щей воды, наличие автоматического регулирования процесса могут сущест-
венно влиять на степень использования натрия. Повышение коэффици-
ента использования натрия на 1% снижает расход рассола почти на 1,5%.
Кроме того, уменьшение объема рассола на единицу продукции при неиз-
менной пропускной способности отделений абсорбции, карбонизации и
дистилляции увеличивает их производительность на 1—1,5%, благодаря
чему снижается доля накладных расходов на тонну соды.

При снижении объема рассола на единицу продукции уменьшается
соответственно и объем раствора, уходящего из дистиллера, что ведет к
экономии извести и пара в процессе дистилляции. Снижается также расход
электроэнергии на перекачку жидкостей. Масштаб производства соды гро-
мадный, поэтому снижение расхода рассола на единицу продукции даже на
1% приводит к большой экономии, размеры которой составляют сотни
тысяч рублей.

Не следует думать, однако, что увеличение коэффициента исполь-
зования натрия экономически целесообразно в любом случае. Его можно,
например, повысить, уменьшив отбор суспензии из колонны. Но при этом
производительность колонны может уменьшиться из-за сокращения коли-
чества отбираемой суспензии. В результате экономический эффект может
оказаться отрицательным. Можно также повысить степень использования
натрия, снижая температуру выходящей из колонны суспензии. Однако
возможное при этом ухудшение качества бикарбоната приведет к отри-
цательному экономическому результату.

Для снижения расхода очищенного рассола на единицу продукции
большое значение имеет уменьшение потерь бикарбоната при его промывке
на вакуум-фильтрах. Каждый процент потерь бикарбоната на фильтрах
уменьшает на столько же выработку соды. Поэтому тщательный уход за
вакуум-фильтрами, строгое соблюдение правил их эксплуатации и норм
технологического режима относятся к числу обязательных мер повышения
экономической эффективности производства.

Стоимость поваренной соли в калькуляции себестоимости зависит не
только от расходуемого количества, но и от цены продукта. Поваренная
соль в твердом виде в 4—5 раз дороже соли в виде раствора. Поэтому со-
231
ювые заводы строят рядом с соляными месторождениями, из которых по-
заренную соль можно добывать и передавать на завод в виде рассола. Стои-
мость добычи рассола, его очистки и транспортировки входит в калькуля-
цию его себестоимости, где также предусматриваются и прямые, и наклад-
ные расходы.

Сравнительно большой составляющей в калькуляции себестоимости
очищенного рассола являются амортизационные отчисления от стоимости
скважин и их оборудования. Поэтому снижение стоимости рассола в боль-
шой мере зависит от степени использования запасов соли из соляного
пласта. Благодаря внедрению выщелачивания методом гидровруба, повы-
сившего степень использования пласта соли с 5—10 до 20—30%, заметно
снизилась себестоимость рассола.

Стоимость карбонатного сырья, добываемого, как и рассол, на под-
собных предприятиях, входящих в состав завода (в данном случае — на
известковых карьерах), оценивается самостоятельной калькуляцией себе-
стоимости.

Цена единицы карбоната кальция в карбонатном сырье определяется в
основном качеством, условиями добычи, стоимостью сортировки и тран-
спортировки карбонатного сырья. Большое значение для снижения себесто-
имости карбонатного сырья имеет возможность использования отходов —
мелких фракций, остающихся при дроблении и сортировке известняка или
мела. Количество мелочи достигает 15% общего количества добываемого
камня. Использование на одном из наших заводов мелочи известняка в про-
изводстве цемента весьма заметно уменьшает стоимость известняка для
содового завода.

Разработка метода обжига мелких фракций карбонатного сырья в спе-
циальных шахтных печах или в печах с ’’кипящим” слоем, в которых к
тому же можно использовать топливо более дешевое, чем кокс, например
природный газ или низкосортный антрацит, является одним из путей сни-
жения себестоимости карбонатного сырья и извести. Возможны и другие
пути использования мелочи. Представляется, например, возможным исполь-
зовать ее в строительной промышленности, на заводах черной металлургии
для приготовления офлюсованного агломерата, для известкования кислых
почв и др.

Расход карбонатного сырья на тонну соды зависит от качества получа-
емой извести, от содержания в ней активного СаО. Для обеспечения мини-
мальных потерь аммиака с жидкостью дистиллера в ней должен содержать-
ся небольшой избыток СаО сверх теоретически необходимого. Этот избы-
ток является неизбежной потерей, и величина его определяется достижимой
точностью дозировки известкового молока. Чем больше точность дозиров-
ки, тем меньший требуется избыток СаО. Поэтому автоматическое регули-
рование подачи известкового молока приводит к снижению избытка, а сле-
довательно, к снижению расхода извести на единицу продукции.

Для уменьшения расхода извести рекомецдуется также иметь в произ-
водстве два смесителя, работающих последовательно. В первом реакция
протекает при избытке NH4Cl.a второй позволяет более точно дозировать
известковое молоко, уменьшая тем самым его избыток в жидкости, выхо-
дящей из дистиллера. Уменьшить потери СаО можно также снижением ко-
232
личества жидкости дистиллера. Для гашения извести можно использовать
жидкость после теплообменника дистилляции или после смесителя вместо
применяемой обычно воды. В этом случае количество сбрасываемой из дис-
тиллера жидкости уменьшается примерно на 25%.

Третьим компонентом в статье расходов сырья является расход амми-
ака, или аммиачной воды. Расход аммиака связан главным образом с его
потерями в производстве, так как в состав продукции он не входит. При
зарождении аммиачного способа производства соды потери аммиака слу-
жили основным препятствием для промышленного использования этого
способа, так как аммиак был дорог, а потери его из-за несовершенства ап-
паратуры и технологической схемы велики. Сейчас расходы на аммиак не-
большие (см. с. 230).

Потери аммиака связаны в основном с недостатками в обслуживании
аппаратуры, с нарушениями норм технологического режима. Комплексная
автоматизация производства позволит снизить эти потери. Потери аммиака
с жидкостью дистиллера почти не зависят от величины избытка извести в
жидкости. Поэтому здесь снизить потери аммиака можно только путем
уменьшения количества отбросной жидкости дистиллера (см. с. 230).

Следующая статья расходов включает стоимость кокса для обжига
карбонатного сырья и мазута для кальцинации бикарбоната. Расход кокса
зависит главным образом от качества карбонатного сырья, прежде всего
от его влажности и степени использования тепла в известковой печи. Сте-
пень же использования тепла зависит от поддержания нормального режима
работы печей, от качества их обслуживания.

Основной резерв возможной экономии топлива — снижение потерь
тепла с отходящими из печей газами и потерь от химического и механичес-
кого недожога. Внедрение автоматического регулирования и оснащение
печей контрольно-измерительными приборами позволят уменьшить расход
топлива и повысить качество извести, а следовательно, снизить себестои-
мость извести и соды.

Один из путей снижения себестоимости извести — использование в каче-
стве топлива вместо кокса природного газа. Это относится в первую оче-
редь к заводам, которые могут получать концентрированный диоксид угле-
рода с расположенных по соседству азотно-туковых заводов, так как из-
вестковые печи при работе на природном газе дают газ с пониженной кон-
центрацией диоксида углерода. Некоторые заводы вместо кокса использу-
ют антрацит, что несколько снижает стоимость топлива.

В калькуляции себестоимости соды (см. с. 230) в качестве топлива для
кальцинации бикарбоната натрия указан мазут. Применение мазута вместо
угля облегчает внутрицеховое транспортирование топлива и обслуживание
топок и несколько увеличивает производительность содовых печей, но уве-
личивает эту статью расхода в калькуляции себестоимости. За границей
мазут для кальцинации бикарбоната не применяют. Применение угля в ка-
честве топлива не вызывает каких-либо существенных затруднений техни-
ческого порядка.

Экономический интерес представляет также использование в топках
содовых печей высококалорийного природного газа, что в настоящее время
и осуществляется на ряде отечественных заводов.
На удельный расход топлива в процессе кальцинации существенно
влияет качество бикарбоната, показателем которого является, как уже ука-
зывалось, выход соды. Снижение выхода соды на 1% увеличивает расход ус-
ловного топлива не менее чем на 5 кг на 1 т соды и снижает производитель-
ность печей на 3%. С этой точки зрения представляет интерес применение
для разделения бикарбонатной суспензии центрифуг вместо вакуум-фильт-
ров. Снижение при этом влажности бикарбоната не менее чем вдвое может
уменьшить расход топлива примерно на 15% и повысить производитель-
ность содовых печей.

Расход топлива на содовых печах зависит от качества их обслуживания
и соблюдения норм технологического режима. Например, потери тепла с
отходящими дымовыми газами в значительной степени зависят от регули-
рования работы содовых печей, в частности, от правильного соотношения
количеств загружаемых топлива и бикарбоната. При избытке топлива уве-
личивается потеря тепла с уходящими дымовыми газами. При повышении
температуры этих газов на 20° С удельный расход условного топлива
возрастает примерно на 4%. Поэтому использование тепла отходящих дымо-
вых газов, например для подогрева воздуха, поступающего в топку содо-
вой печи, может сократить удельный расход условного топлива на кальци-
нацию бикарбоната примерно на 10%.

Автоматизация содовых печей, повышая качество регулирования тех-
нологического режима, также способствует уменьшению расхода топлива и
повышению производительности печей.

Следующая статья расходов — затраты на электроэнергию, пар и воду.
Основные затраты приходятся на пар для силовых (компрессоры) и техно-
логических (дистилляция) нужд завода. Поэтому стоимость пара заметно
влияет на себестоимость соды.

Содовые Заводы в зависимости от масштабов производства потребляют
также большое количество электроэнергии — до 80 кВт-ч на 1 т соды.

Большие количества потребляемой электроэнергии и пара создают
благоприятные условия для комбинированного производства электричес-
кой и тепловой энергии. Поэтому при содовых заводах обычно имеется
ТЭЦ, снабжающая электроэнергией содовый завод и смежные производст-
ва. Отбор пара от трубин ТЭЦ со средних и низких ступеней давления обес-
печивает содовый завод силовым — с давлением 1176 кПа (12.кг/см2) и
технологическим — 2196 кПа (2 кг/см2) паром. В свою очередь мятый
пар компрессоров поступает на дистилляцию и отопление заводских зданий.
Многократное использование пара обеспечивает высокий коэффициент по-
лезного действия всего энергохозяйства и низкую себестоимость пара и
электроэнергии.

Расход пара на дистилляцию снижают, используя тепло горячей жидкос-
ти дистиллера путем установки второго испарителя и термокомпрессора.
Получаемый дополнительно пар, можно применять для дистилляции слабой
жидкости. В настоящее время изучается также возможность использования
пара, выделяющегося при гашении извести.

Третий компонент в Статье энергетических расходов — вода — потребля-
ется в больших количествах (до 100 м3 на 1 т соды) почти только для ох-
лаждения. Поэтому расход ее зависит от времени года, местонахождения
234
завода и от источников воды. На содовых заводах, расположенных на юге
страны, летом выгодно использовать артезианскую холодную воду. Более
высокася стоимость ее компенсируется повышением производительности
завода при достижении нормального охлаждения в процессах абсорбции и
карбонизации.

Последняя статья прямых расходов включает заработную плату произ-
водственным рабочим. Снижение расходов на единицу продукции по этой
статье возможно путем увеличения количества вырабатываемой продукции
на одного рабочего, т.е. путем повышения производительности труда.

В калькуляции себестоимости соды расход на заработную плату сравни-
тельно невелик, и на первый взгляд может показаться, что повышение про-
изводительности труда не имеет большого значения. Однако нужно иметь в
виду, что любая статья расходов в калькуляции себестоимости включает
труд. Природное сырье с момента добычи и до изготовления конечной про-
дукции проходит ряд ступеней обработки, на каждой из которых прилага-
ется труд. Поэтому повышение производительности труда на любой ступени
дает большой эффект в снижении себестоимости конечного продукта, в
повышении рентабельности производства и соответственно — в размере
социалистических накоплений, идущих на повышение благосостояния
трудящихся. Таким образом, производительность труда является основным
технико-экономическим показателем.

Повышение производительности труда — важная народнохозяйственная
проблема, от решения которой зависит экономическое развитие страны,
рост материального уровня жизни трудящихся и сокращение продолжитель-
ности рабочего дня. Основные пути повышения производительности тру-
да — это внедрение новой техники, комплексной механизации и автомати-
зации, более передовой технологии и более совершенной аппаратуры. Про-
изводительность труда характеризует техническую -оснащенность произ-
водства, совершенство технической культуры производства.

Производительность труда во многом зависит от научной организации
труда (НОТ), смысл которой заключается в том, чтобы наиболее раци-
онально, на научной основе организовать труд работников на производстве
с целью повышения эффективности труда, получения высоких производст-
венных результатов при наименьших затратах и облегчении труда. Пробле-
мы научной организации труда приобретают особое значение в настоящее
время, когда технический прогресс, совершенствование техники, механиза-
ция и автоматизация требуют перехода к более высокой ступени органи-
зации труда.

При разработке научной организации труда для содового завода особое
значение приобретают совмещение профессий, взаимная увязка и синхро-
низация работы смежных отделений, централизация, специализация и меха-
низация вспомогательных работ. Среди наиболее важных проблем НОТ сле-
дует также назвать такие, как рациональное разделение и кооперация труда,
совершенствование организации и обслуживания рабочих мест, подготовка
и повышение квалификации кадров, нормирование труда и улучшение его
условий, комплектование рабочих бригад, охрана и эстетика труда, изуче-
ние, обобщение и внедрение передового опыта новаторов, ударников и
бригад коммунистического труда, организация оплаты труда и материаль-
гое стимулирование, режим труда и отдыха, воспитание сознательного отно-
иения к труду, строжайшее соблюдение государственной и трудовой дис-
(ИПЛИНЫ.

Контрольные вопросы

1. По каким показателям оценивают работу предприятия? 2. Какие статьи расхода
редусматривает калькуляция себестоимости продукта? 3. В чем основное различие
рямых и накладных расходов? 4. Как можно снизить шклхшые расходы? 5. Каковы
ути снижения расходов на сырье? 6. Как можно снизить расходы на топливо и пар?
. Что такое рентабельность производства? 8. Какое значение для калькуляции себе-
гоимости имеет производительность труда? 9. Каковы пути повышения производи-
ельности труда? 10. Какие основные вопросы включает научная организация труда?
ГЛАВА 13. ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС И ПУТИ
ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА КАЛЬЦИНИРОВАННОЙ СОДЫ

В 1965 г. исполнилось 100 лет с момента промышленного осуществле-
ния аммиачного способа получения соды. За столь длительный период прин-
ципиальная схема способа претерпела сравнительно небольшие изменения.
До сих пор аммиачный способ является ведущим. Лишь в последнее время
в технологическую схему были внесены некоторые усовершенствования.
Например, включены отсутствовавшие ранее предварительная .очистка
сырого рассола и предварительная карбонизация аммонизированного раст-
вора в КЛПК и ПГКЛ-1. Разработаны и внедрены в производство выщелачи-
вание подземных пластов соли по методу гидровруба, одноступенчатая схе-
ма получения аммонизированного рассола, кальцинация бикарбоната без
применения ретурной соды и др.

Были созданы более совершенные аппараты: многоколпачковые бар-
ботажные аппараты в отделениях абсорбции и дистилляции, скрубберные
промыватели, содовые печи с безретурным питанием, турбокомпрессоры
для подачи газа в карбонизационные колонны и др. Увеличена производи-
тельность отдельных элементов — от 100—150 до 625 т соды в сутки.

Внедрение автоматического контроля и автоматизации управления про-
изводством позволило повысить производительность труда, улучшить ка-
чество продукции и технико-экономические показатели.

Научно-исследовательские работы, связанные с производством соды,
ведутся в широком масштабе и в настоящее время. По характеру они де-
лятся на несколько групп. К первой группе относят работы по совершенст-
вованию и интенсификации отдельных аппаратов, не затрагивающие суще-
ства и технологической схемы производства: например, разработка и про-
мышленное освоение таких аппаратов, как известковая печь диаметром
6,2 м, карбонизационная колонна диаметром 3 м и производительностью
250 т/сут, известковая печь, работающая на природ ном газе, пластинчатые и
спиральные холодильники вместо оросительных в отделении абсорбции,
центрифуги для фильтрации бикарбоната, паровые кальцинаторы вместо
огневых содовых печей, аппараты с ’’кипящим” слоем для охлаждения
соды после содовых печей, бестарная перевозка соды в железнодорожных
цистернах, новые колонные аппараты для процессов абсорбции—десорбции.

Вторая группа исследовательских работ изучает пути снижения или пол-
ной ликвидации отходов содовых заводов — хлорида кальция и неисполь-
зованной поваренной соли. Как уже отмечалось, на каждую тонну произво-
димой соды выбрасывается с дистиллерной жидкостью около 1 т СаС12 и
от 0,5 т NaCl. Это значит, что при мощности наших содовых заводов, исчис-
ляемой миллионами тонн в год^практически выбрасывается в расположен-
ные вблизи заводов водоемы громадные количества хлорида кальция и по-
варенной соли.
Для уменьшения количества сбрасываемой дистиллерной жидкости
СаС12 и NaCl выделяют из отбросной жидкости в качестве товарной про-
дукции. Поваренную соль можно использовать в животноводстве или вер-
нуть обратно в производство соды. Основными потребителями хлорида
кальция могли бы быть дорожное хозяйство (для строительства и содержа-
ния дорог в зимнее время), строительная промышленность (как добавка к
бетону при бетонировании в зимних условиях и для увеличения скорости
схватывания бетона), угольная промышленность (для обогащения углей) и
ряд других более мелких потребителей. Однако даже эти возможные потре-
бители смогли бы использовать только часть всего Cad2, выбрасываемого с
дистиллерной жидкостью. Кроме того, они могут использовать хлорид
кальция только при низкой стоимости. Необходимость больших энергети-
ческих затрат на выпаривание воды из дистиллерной жидкости осложняет
эту задачу. Необходимо их снижение.

На наших заводах, осваивающих производство хлорида кальция, дис-
тиллерную жидкость после осветления выпаривают на вакуум-выпарных
установках. При этом концентрация СаС12 повышается с 10 до 38%. Пова-
ренная соль выпадает в осадок, а раствор хлорида кальция после отделения
NaCl выпаривают далее до выделения в твердую фазу СаС12 -2Н2О или от-
правляют потребителю в виде 38%-ного раствора без дополнительного упа-
ривания. Снижение энергетических затрат возможно при увеличении содер-
жания СаС12 в исходном растворе и при уменьшении загрязнения выпарных
аппаратов гипсовыми инкрустациями, резко снижающими коэффициент
теплопередачи.

Для повышения исходной концентрации Cad2 в дистиллерной жидкос-
ти предлагается гасить известь при приготовлении известкового молока не
водой, а жидкостью из дистиллера. В этом случае количество воды в от-
бросной жидкости уменьшается, следовательно, концентрация СаС12» возрас-
тает. Обычная дистйллерная жидкость содержит (мас.%): Cad2 — 11,2,
NaCl — 4,J, CaSO4, — 0,1. Кроме того, в ней содержатся твердые примеси
(мас.%): СаСО3 — 1,00, Са(ОН)2 - 0,49, CaSO4 — 0,3. Иначе, 1 м3 дистил-
лерной жидкости содержит примерно 22 кг твердых примесей, от которых
перед выпариванием она должна быть освобождена в отстойниках-освет-
лителях.

Наличие в прозрачной части дистиллерной жидкости сульфата кальция
осложняет процесс выпаривания - греющие камеры быстро покрываются
твердой коркой CaSO4, выделяющегося при выпаривании. Разработан спо-
соб борьбы с инкрустациями выпарных аппаратов. Для этого процесс выпа-
ривания ведется в две стадии. В первой батарее выпарных аппаратов дис-
тиллерная жидкость упаривается примерно до 19%. В твердую фазу выпа-
дает сульфат кальция, который отфильтровывается. Дистиллерная жид-
кость, содержащая 19 мас.% Cad2, подается на вторую стадию выпарива-
ния, но к ней добавляется определенное количество твердого сульфата
кальция, выпавшего на первой стадии, в качестве затравки. Выделяющийся
при последующем выпаривании дистиллерной жидкости сульфат кальция
кристаллизуется на затравке, лишь незначительно загрязняя греющие
камеры выпарных аппаратов.

На одном из наших заводов снижение отходов связали с отказом от
238
регенерации аммиака из хлорида аммония, который в этом случае становит-
ся второй дополнительной продукцией содового завода. При отсутствии на
заводе процесса регенерации аммиака поблизости от него должно нахо-
диться производство синтетического аммиака, откуда будут поступать
необходимые для производства-.соды аммиак и диоксид углерода, обра-
зующийся при получении азотоводородной смеси из природного газа. Тех-
нологическая схема содового завода в этом случае может быть значительно
упрощена. Отпадает необходимость в добыче и доставке на завод карбо-
натного сырья, не нужны известковые печи, исключаются процесс гашения
извести и необходимость в отделении регенерации аммиака (ликвидируется
’’белое море”). Однако для осуществления всех этих возможностей необхо-
дим крупный потребитель хлорида аммония, которого в настоящее время
нет.

Использование NH4d в сельском хозяйстве в качестве удобрения не-
приемлемо, так как он содержит большие количества вредного балласта —
иона хлорида. Поэтому NH4d выпускают в сравнительно небольших коли-
чествах на технические нужды. Получают его у нас методом упаривания
(второй метод получения NH4C1 — метод высаливания).

По методу упаривания фильтровую жидкость сначала дегазируют, т.е.
при помощи пара отгоняют из нее СО2 и NH3, образующиеся при разло-
жении углекислых солей аммония, содержащихся в фильтровой жидкости.
Поваренная соль и хлорид аммония остаются в растворе, который и упари-
вают в вакуум-выпарных аппаратах. Из-за различного влияния температуры
на растворимость Nad и NH4C1 эти две соли в процессе упаривания разде-
ляются.

Водные растворы NH4C1 очень агрессивны, особенно при высоких тем-
пературах, поэтому все оборудование завода по производству NH4d изго-
товлено из титана. Метод получения NH4d из фильтровой жидкости ’’выса-
ливанием” в нашей стране не применяется.

Третья группа исследовательских работ изыскивает возможности сни-
жения или полной ликвидации отходов содовых заводов с использованием
новых видов сырья. Например, разрабатывается аммиачный способ с приме-
нением в производстве вместо известняка или мела доломита СаСО3 
- MgCO3. При обжиге доломита получаются СаО и MgO. В процессе регене-
рации аммиака в реакцию вступает СаО как более растворимый компонент.
Поэтому в результате дистилляции при соответствующем количестве доло-
митового молока из дистиллера выходит суспензия, содержащая в основ-
ном СаС12 и NaCl в растворе и MgO в осадке. При дальнейшей карбонизации
этой суспензии протекает реакция

Cad2 + MgO + СО2 -> MgCl2 + СаСО3	(73)

Растворимость СаСО3 по сравнению с растворимостью других компонентов
здесь наименьшая. Поэтому реакция пойдет в сторону образования СаСО3
(а следовательно, и MgCl2). После удаления из суспензии осажденного мела
раствор, содержащий в основном MgCl2 и Nad, упаривают, в результате
чего сначала выделяется в осадок поваренная соль, которую отделяют, а
затем кристаллический MgCl2 • 6Н2О, используемый в дальнейшем для по-
лучения металлического магния.
А.П. Белопольский использовал в качестве сырья вместо NaCl сульфат
натрия Na2SO4, который им.еется у нас в больших количествах. Аммиачно-
содовый процесс в этом случае можно выразить уравнением

Na2SO4 + 2NH3 + 2СО2 + 2Н2О -2NaHCO3 + (NH4)2SO4	(74)

Следовательно, ’’отходом” здесь будет сульфат аммония — удобрение,
широко применяемое в сельском хозяйстве.

Однако получать соду из сульфата натрия более сложно, чем из пова-
ренной соли. Во-первых, растворимость Na2SO4 (особенно в присутствии
аммиака) значительно ниже, чем Nad. Поэтому для достижения оптималь-
ных концентраций иона SO4“ в жидкости, выходящей из карбонизационной
колонны, приходится подавать в колонну суспензию сульфата натрия, а не
гомогенный его раствор. В процессе карбонизации осаждается NaHCO3 и
растворяется Na2SO4. Такой ход процесса, конечно, осложняет работу кар-
бонизационной колонны. Во-вторых, для разделения оставшегося в фильт-
ровой жидкости неиспользованного Na2 SO4 и образовавшегося (NH4)2 SO4
путем упаривания из раствора приходится предварительно удалять часть
Na2SO4 охлаждением его до —10°С, что дополнительно усложняет,процесс.
Промышленного применения метод Белопольского не получил.

Проводились также работы по исследованию возможности замены ам-
миака некоторыми его производными — аминами. Присутствие аминов за-
метно понижает растворимость NaHCO3. Поэтому в процессе карбонизации
степень выделения NaHCO3 в осадок, или, иначе говоря, степень использо-
вания NaCl, увеличивается до 95% вместо 70—73% при обычном аммиачном
способе. .Это позволяет снизить количество NaCl, остающегося в дистиллер-
ной жидкости. Использование аминов не нашло практического применения
из-за высокой стоимости, токсичности и высокой летучести.

В МХТИ им. Д.И. Менделеева была проведена аналогичная работа по ис-
пользованию гексаметиленимина — продукта менее токсичного, нелетучего
и более дешевого. Процесс карбонизации водных растворов Nad в при-
сутствии гексаметиленимина протекает по реакции

NaCl + (CH2)6NH + СО2 + Н2О- NaHCO3 + (CH2)6NH- Hd (75)

Регенерацию (CH2)6NH производят при помощи известкового молока,
как и аммиака из NH4C1. Результаты исследования показали столь же
высокую степень применения NaCl в процессе карбонизации, как и при
использовании аминов. Применение гексаметиленимина для получения
соды из сульфата натрия позволяет получить степень использования Na2SO4
85-87%, что делает этот способ перспективным.

В МХТИ им. Д.И. Менделеева был разработан способ одновременного
получения соды и поташа КзСО3 из сильвинита. Сильвинит — минерал,
содержащий 75 мас.% NaCl и 25 мас.% КС1. Карбонизацией водных раство-
ров сильвинитов в присутствии гексаметиленимина при определенных
соотношениях NaCl и КС1 и гексаметиленимина из них можно вначале
вы; злить в твердую фазу NaHCO3, а затем после корректировки состава
раствора, продолжая карбонизацию, и КНСО3.
Из приведенного краткого обзора исследований модернизации аммиач-
ного способа производства соды видно, что в СССР проводится большая
работа по изысканию путей ликвидации сброса дистиллерной жидкости.
Однако все предложенные до сих пор пути не решают эту проблему це-
ликом. Поэтому в настоящее время привлекают к себе внимание иссле-
дования научных и проектных организаций, разрабатывающих принципи-
ально новые пути производства соды, не связанные с аммиачным способом.

Одним из важнейших направлений этих исследований является исполь-
зование для производства соды руд, содержащих минерал нефелин -
(Na, К)2О-А12Оз -2SiO2. Нефелиновые руды встречаются в природе часто.
К ним прежде всего относится апатито-нефелиновая руда, добываемая на
Кольском полуострове. В результате обогащения из этой руды извлекают
апатит ЗСа3(РО4)2-CaF2, используемый для приготовления фосфорных
удобрений. Остаток после отделения апатита, содержащий нефелин, вторич-
но обогащают для отделения от нефелина пустой породы. Получают нефели-
новый концентрат примерно следующего состава (мас.%): SiO2 — 43—44;
А12О3 - 29-30; Na2O - 13-14; К2О - 4,1-4,8; Fe2O3 - 3-4; СаО - 2-3;
Р2О5 - 0,3-0,5; ТЮ2 — 0,3-0,4; MgO — 0,1—0,3; MnO2 — 0,1; потери при
прокаливании — 0,5—1,0.

Кроме Кольской апатито-нефелиновой руды сейчас открыты многочис-
ленные месторождения нефелинов на Урале, в Средней Азии, Краснояр-
ском крае,- Кемеровской области, Кузнецком Ала-Тау, на Украине, в Ар-
мении.

Наши исследовательские и проектные организации — НЙОХИМ, ВАМИ,
ГИПРОХИМ — разработали и осуществили в промышленном масштабе спо-
соб комплексной переработки нефелинового сырья на продукты, имеющие
большое народнохозяйственное значение: глинозем, цемент, соду и поташ.
При комплексной переработке нефелина прежде всего получают глинозем
А12О3 — продукт, весьма ценный для народного хозяйства, так как он яв-
ляется исходным сырьем для получения широко используемого металла —
алюминия. Обычно глинозем получают из бокситов, в которых он является
основной составной частью. Наиболее распространенный метод переработки
бокситов на глинозем — ’’мокрый” метод, или, как его называют по чмени
русского изобретателя, метод Байера. Суть метода Байера заключается в
переводе содержащегося в боксите А12О3 в хорошо растворимое в воде
соединение — алюминат натрия Na2OAl2O3 при обработке боксита щелочью
концентрацией 400 г/л в автоклаве при температуре около 200° С.

После очистки алюминатного раствора от содержащихся в боксите сое-
динений кремния, осаждающихся в виде натриевого алюмосиликата
Na2O-А12О3  2SiO2’2H20, алюминатный раствор подвергают гидролизу:

Na2O • А12 О3 + 4Н2 О - 2А1(ОН)3 4 + 2NaOH	(77)

Отделяя и прокаливая гидроксид алюминия при температуре 1100° С во
вращающихся барабанных печах, получают чистый глинозем:

2А1(ОН)3 -» А12О3 + ЗН2О	(78)
По методу Байера для получения 1 т глинозема расходуется 0,2 т NaOH
(в пересчете на твердое). Эта щелочь теряется главным образом с натриевым
алюмосиликатом при обескремнивании алюмиццтного раствора. Нефелин
перерабатывают на глинозем и другие продукты ’’сухим” методом или мето-
дом спекания. В этом способе щелочь добавлять не нужно, так как щелоч-
ные элементы входят в состав самой руды, что является большим преиму-
ществом нефелиновой руды по сравнению с бокситами. При прокаливании
нефелиновой руды в смеси с СаСО3 при температуре около 1300°С проте-
кает реакция

(Na, К)2ОА12О3 • nSiO2 + 2пСаСО3 -> (Na, К)2О-А12О3 + и(2СаО-

• SiO2) + 2пСО2	(79)

Полученный спек выщелачивают, алюминаты натрия и калия переходят в
раствор, а двухкальциевый силикат остается в шламе, который используют
для получения цемента. Раствор алюминатов разлагают диоксидом углеро-
да. В осадок выпадает чистый гидрат оксида алюминия, а в растворе остают-
ся углекислые соли натрия и калия:

Na2 О  А12 О3 + СО2 + ЗН2 О -> 2А1(ОН)3 + Na2 СО3	(80)

К2О- А12О3 + СО2 + ЗН2О-* 2А1(ОН)34 + К2СО3	(81)

Выпавший в осадок А1(ОН)3 отделяют от раствора, промывают и прокали-
вают при температуре около 1000° С. При этом получается глинозем:

2А1(ОН)3—*А12О31+ЗН2О	(82)

Маточный раствор после отделения осажденного А1(ОН)3 частично возвра-
щают в цикл для выщелачивания спека, а излишек выводят из системы для
получения соды и поташа.

Следует отметить, что в маточном растворе кроме соды и поташа обыч-
но присутствуют сульфаты, источником которых служит сернистый мазут,
используемый при спекании известково-нефелиновой шихты. При сжигании
мазута образуется SO2, который, реагируя с щелочами, переходит в сульфи-
ты и далее, окисляясь, — в сульфаты. Состав карбонатных щелоков наших
заводов колеблется в широких пределах (г/л): Na2CO3 — 130—170;
К2СО3 -40-60; K2SO4 -5-20.

Основная задача при переработке карбонатных щелоков заключается в
максимально возможном разделении и выделении в твердом виде основ-
ных продуктов этих щелоков — соды, поташа и сульфата калия. Использу-
емый на наших заводах метод основан на разделении солей путем политер-
мического выпаривания раствора в вакуум-выпарных установках. В зависи-
мости от состава исходного карбонатного щелока режим выпаривания мо-
жет быть различным.

По одной из схем переработки карбонатного щелока (схема 2) карбо-
натный щелок глиноземного цеха карбонизуют для освобождения от остав-
242
Na, СО,-К, CO

Схема 2. Перере&этка карбонатного шелка из нефелина
шихся небольших количеств А12О3 и после фильтрации осажденного
А1(ОН)3 для устранения бикарбонатных солей, корродирующих выпарную
аппаратуру, усредняют добавкой стехиометрического количества щелочи и
направляют на первую стадию упаривания при 70—75° С. При выпаривании
из раствора выделяется 25—30% соды в виде моногидрата карбоната нат-
рия — Na2CO3 -Н2О от общего количества, поступившего с карбонатным
щелоком в цех, и упаривается около 60% всей воды. После отделения соды
к маточнику (маточник № 1) добавляют маточник № 2, который получает-
ся на второй стадии упаривания, и смешанный раствор охлаждают до 35° С.
При этом из раствора выделяется сульфат калия, который отделяется от
раствора, направляемого далее на вторую стадию упаривания.

В результате второй стадии упаривания при 80—85° С выделяются ос-
тальные 70—75% соды от количества ее, поступившего в цех с карбонатным
щелоком. Осадки моногидрата соды после первой и второй стадий упари-
вания смешивают и обезвоживают с выдачей готового продукта — кальци-
нированной соды. Часть маточника № 2 после отделения соды на второй
стадии упаривания, как было сказано выше, смешивают с маточником
№ 1, а избыток его направляют на третью стадию упаривания при 125—
130° С, где раствор упаривается до относительной’ плотности 1,64—
1,65 кг/м3. При этом из раствора выпадает в твердую фазу смесь двойной
соли — К2СО3 • Na2CO3 с остающимися в растворе Na2CO3 и K2SO4.

Выпавший осадок отделяют от раствора и растворяют в исходном ус-
редненном карбонатном щелоке, поступающем в цех, а жидкую фазу сус-
пензии охлаждают до 35—40° С. При этом из раствора кристаллизуется
К2СО3 • 1,5Н2О, который отфильтровывают и направляют на сушку. По-
ташный маточник (маточник № 3) возвращают на третью стадию упарива-
ния для поддержания необходимого соотношения Т: Ж в суспензии двой-
ной соли и частично выводят из цеха в виде жидкого поташного раствора,
содержащего около 50% К2СО3. С этим раствором из цикла одновременно
выводятся накапливающиеся в процессе нежелательные примеси (хлориды
и неокисленные соединения серы). В результате комплексной переработки
нефелиновых руд на 1 т глинозема получают 0,7 т Na2CO3,03 т К2СО3, не-
которое количество К2ЗО4 и 7,5 т портландцемента. Недостаток этого ме-
тода — загрязнение соды небольшими количествами поташа и сульфата
калия.

В МХТИ им. Д.И. Менделеева исследован безупарочный метод перера-
ботки отходящих щелоков глиноземного производства на базе нефелинов с
получением соды, сульфата калия и жидкого удобрения — аммиачной воды,
содержащей весь К2СО3. Исследования показали, что путем карбонизации
отходящих щелоков и высаливания аммиаком (до концентрации аммиака
25%) можно выделить в осадок до 97% NaHCO3 и до 85% K2SO4. Сода при
этом по качеству получается не хуже аммиачной.

Для развития нашей содовой промышленности комплексная перера-
ботка нефелинов наиболее приемлема. Заслуживают внимания разработки,
связанные с получением кальцинированной соды при азотно-кислотном
разложении не4 елинов и сильвинитов. Интересно отметить, что за послед-
ние 30 лет в США не было построено ни одного завода, производящего соду
аммиачным методом, но одновременно возросло производство кальцини-
244
рованной соды из природной соды. Это связано с тем, что в США имеется
уникальное месторождение природной соды в шт. Вайоминг, разведанные
запасы которого превышают 50 млрд. т. В нашей стране месторождения
природной соды незначительны и их разработка имеет лишь местное
значение.

Природная сода довольно широко распространена на земле и встречает-
ся в виде рапы содовых озер, содовой руды, отложений кристаллической
соды вместе с осадочными породами (илом; песком, глиной) и в виде
более чистых отложений — пластов соды, покрытых слоем осадочных по-
род. В зависимости от условий образования природная сода встречается
в форме десятиводной соли Na2CO3 • ЮН20, двойной соли Na2CO3 •
• NaHCO3 • 2Н2О — троны и в виде порошкообразной соды моногидрата кар-
боната натрия — Na2CO3 -Н2О, образующегося в результате выветривания
кристаллической десятиводной соды.

В СССР содовые озера, а также пластовые отложения в виде содовой
руды есть в Западной Сибири и в Алтайском крае. Запасы соды в рапе
озер невелики. Основное количество соды находится в виде содовой
руды, которую главным образом и перерабатывают у нас в небольшом
количестве. В среднем содовая руда содержит (мас.%): Na2CO3 - 8—12;
Na2SO4 — 1; NaCl — 0,5; Н2О — 20—30; нерастворимых веществ — 60—65.
Содовую руду растворяют, раствор отделяют от нерастворимых веществ и
упаривают. При выпаривании кристаллизуется Na2CO3-H2O, который
кальцинируют и получают безводную соду Na2CO3. Сода эта невысокого
качества, она содержит 93—94% Na2CO3. Соду более высокого качества по-
лучают путем карбонизации раствора Na2CO3 с выделением в осадок и
последующей кальцинацией NaHCO3.

Таким образом, мировое производство соды развивается по двум на-
правлениям, не связанным с аммиачным способом: комплексная перера-
ботка нефелиновых руд и добыча природной соды.

Контрольные вопросы

1. Какие усовершенствования введены в технологическую схему и аппаратуру со-
дового производства в годы Советской власти? 2. Какие научные работы ведутся в
ССЙ* для уменьшения или ликвидации отходов содовых заводов? 3. Какие виды
сырья можно использовать в аммиачно-содовом производстве вместо поваренной
соли, мела или известняка? 4. Назовите современные методы производства ЫагСО3,
кроме аммиачного.
Г Л А В A 14. ПРОИЗВОДСТВО ОЧИЩЕННОГО БИКАРБОНАТА НАТРИЯ

§ 59.	Свойства и применение бикарбоната натрия

Бикарбонат натрия NaHCO3, в чистом виде называемый гидрокарбо-
натом натрия, образуется как промежуточный продукт в производстве
кальцинированной соды при насыщении аммиачно-соляного раствора
диоксидом углерода. Отделенный от маточной жидкости осадок, называ-
емый на заводах сырым бикарбонатом, содержит ряд примесей: хлориды
натрия и аммония, соли железа, нерастворимые в воде вещества и др.
При сушке сырого бикарбоната все примеси практически остаются в про-
дукте. Поэтому он в ряде случаев по своему составу не отвечает требова-
ниям, предъявляемым потребителями, и, следовательно, нуждается в
очистке.

Производство очищенного бикарбоната натрия тесно связано с содо-
вым производством, так как в качестве сырья для получения NaHCO3
применяют кальцинированную соду, или сырой бикарбонат, и диоксид
углерода известковых печей. Поэтому цехи для получения очищенного
бикарбоната натрия находятся на содовых заводах.

Бикарбонат натрия представляет собой кристаллический порошок
белого цвета со средним-размером кристаллов 0,05—0,2 мм. Его моле-
кулярная масса 84,01, плотность 2200 кг/м3, насыпная плотность 0,9 г/см3.
Теплота растворения .бикарбоната натрия 205 кДж (48,8 ккал) на 1 йг
NaHCO3, теплоемкость 1,05 кДж/кг • К (0,249 ккал/кг -°C).

Гидрокарбонат натрия термически малоустойчив и при нагревании
разлагается с образованием твердого карбоната натрия и выделением
диоксида углерода и воды в газовую фазу:

2NaHCO3 (тв.) Na2CO3 (тв.) + СО2 (г.) + Н2О (пар) — 126 кДж (84)
(—30 ккал)

Аналогично разлагаются и водные растворы бикарбоната натрия:

2NaHCO3 (р.) я* Na2CO3 (р.) + СО2 (г.) + Н2О - 20,6 кДж	(85)

(—4,9 ккал)

Водный раствор бикарбоната натрия имеет слабо выраженный щелоч-
ной характер, поэтому на животные и растительные ткани он не действует.
Растворимость бикарбоната натрия в воде невелика. С повышением тем-
пературы она несколько увеличивается. В табл. 12 и 13 приведены данные
о растворимости NaHCO3 и Na2CO3 в воде при различных температурах.
246
Темпе- ратура, °C	Растворимость NaHCO3			Темпе- ратура, °C	Растворимость NaHCO3		
	г/100 г Н2О	%	и. д.		г/100 г Н2О	%	н. д.
0	6,87	6,43	16,0	40	12,54	11,14	28,7
5	7,41	6,89	17 Л	45	13,35	11,78	30,4
10	8,11	7,50	18,8	50	14,19	12,34	32,0
15	8,79	8,08	20,3	55	14,94	13,09	34,1
20	9,53	8,70	22,0	60	15,77	.13,63	35,6
25	10,27	9,31	23,6	70	17,45	14,85	39,2
30	11,00	9,90	25,2	80	19,17	16,08	42,7
35	11,77	10,53	27,0				

Таблица 13

Температура, ° С

Растворимость Na2CO3

г/100 г воды

д.

20	22,95	83,5
30	39,20	144,0
40	48,90	182,0
60	46,50	173,0
80	45,40	170,5
100	45,20	170,0

Из сравнения приведенных данных видно, что при одной и той же
температуре растворимость карбоната натрия (кальцинированной соды)
в 3—5 раз больше, чем бикарбоната натрия.

Из-за небольшой растворимости плотность насыщенных водных раст-
воров NaHCO3 сравнительно мало отличается от плотности чистой воды.
В табл. 14 представлены некоторые величины плотности водных растворов
NaHCO3 при различных температурах.

Таблица 14

Концентрация NaHCO3	Плотность, кг/м3, при температуре

% ---------------------------------------------------

18° С	50° С

1	1006	1006

2	1013	1013

3	1021	1020

4	1028	1027

5	1035	1034
Концентрация NaHCO3, % 		Плотность, кг/м3, при температуре	
	18° С	50° С
6	1043	1041
7	1050	1048
8	1053	1055
10	—	1069
12	—	1084

Зависимость вязкости водных растворов NaHCO3 от их концентрации
при температуре 18° С следующая:

Концентрация раствора, %............. 2,06	4,03	7,75

Вязкость, сП.......................... 1,204	1,851	2,238

Бикарбонат натрия применяют во многих областях народного хозяй-
ства. В медицине его используют для изготовления различных лекарствен-
ных препаратов, нейтралирующих излишнюю кислотность в организме
и смягчающих ткань. В хлебопечении используют способность бикарбоната
натрия легко разлагаться при нагревании, выделяя диоксид углерода.
Так, добавленный к тесту бикарбонат натрия способствует поднятию
и разрыхлению и увеличивает его пористость. Применение бикарбоната
натрия в производстве микропористых резиновых изделий основано на
том, что при термической обработке резины содержащийся в ней бикар-
бонат разлагается и выделяющийся диоксид углерода придает резине
пористую структуру.

Бикарбонат натрия применяют для зарядки пенных и жидкостных
огнетушителей. В пенных огнетушителях при их включении происходит
реакция взаимодействия бикарбоната натрия с серной кислотой. Выде-
ляющийся диоксид углерода смешивается с пенообразователем и в виде
пены локализует очаг горения. В жидкостных огнетушителях выбрасы-
ваемый в очаг горения раствор бикарбоната образует изолирующую пла-
мя пленку соли. Для разложения соли затрачивается тепло, что ведет к
охлаждению горящей поверхности.

В соответствии с требованиями ГОСТ 2156—68 (продл.) выпускаемый
промышленностью технический и медицинский (пищевой) бикарбонат
натрия должен иметь следующий состав (табл. 15).

	Таблица 15		
Показатели	Нормы для марок, мае. %		
	А	Б	В
Содержание бикарбоната натрия, не менее	99,5	99,0	98,5
Содержание карбоната натрия, не более 248	04	0,7	1,0
Показатели	Нормы для марок, мае. %

	А1	Б	В
Содержание хлоридов в пересчете на NaCl, не более	0,02	0,04	0,05
Содержание солей аммония  Содержание мышьяка  Содержание нерастворимых в воде веществ, не более	Отсутствуют  Отсутствует Должны выдерживать испытания по п. 2.13		0,1
Содержание тяжелых металлов сероводород- ной группы  Содержание железа, не более	Отсутствуют  0,004	0,006		Не норми-
Содержание кальция, не более	0,05	0Д5	руется Тоже
Содержание сульфатов ЗОдГне более	0,02	0,02	>»

§ 60.	Принципиальна я схема получения очищенного
бикарбоната натрия

Наиболее распространенный способ очистки солей от примесей —
перекристаллизация их из растворов. В качестве растворителя большей
частью берут вору. В основе способа лежит свойство большинства солей
увеличивать свою растворимость при повышении температуры.

Очищаемую соль растворяют в воде при высокой температуре, дово-
дят раствор до насыщения и затем охлаждают. Если в соли есть нераствори-
мые в воде примеси, ее перед охлаждением фильтруют. При охлаждении
раствора растворимость соли уменьшается, она выпадает в осадок и ее
отфильтровывают. Соль получается более чистой, так как все примеси,
находившиеся в исходной соли, растворились в воде и перешли в маточную
жидкость (фильтрат). Маточную жидкость возвращают в начало процесса
для растворения исходной соли. По мере циркуляции маточной жидкости
в ней накапливаются примеси, что в конечном итоге может отразиться
на чистоте получаемой соли, поэтому часть маточной жидкости выводят
из цикла. Если соль плохо растворяется в воде, очищать ее методом пере-
кристаллизации экономически невыгодно, так как в системе для получения
единицы массы чистой соли должно циркулировать большое количество
маточной жидкости, требующей попеременно нагревания и охлаждения.

Бикарбонат натрия растворяется в воде плохо. Кроме того, как уже
говорилось, NaHCO3 термически неустойчив и при нагревании часть его
переходит в соду, снижающую растворимость NaHCO3. Растворимость
NaHCO3 в присутствии Na2CO3 при температуре 25 и 50° С показана в
табл. 16.

В промышленных масштабах очищенный бикарбонат натрия получают
не методом перекристаллизации, а карбонизацией содового раствора сог-
ласно реакции
Na2 CO3 (p.) + C02 (г.) + H2 О (ж.) * 2NaHCO3 (тв.) + 52,4 кДж (86)
(+12,5 ккал)

Применение метода карбонизации позволяет значительно сократить
объем жидкости, необходимый для получения с.лницы продукта, так
как растворимость соды в несколько раз выше растворимости NaHCO3
(см. с. 248).

Таблица 16

Темпера- тура, ° С	Раствори- мость  NaHCO3, %	Содержание Температура,		Раствори- мость  NaHCO3, %	Содержание Na2CO3, %
		МадСОз, %	°C		
25	9,3	OjO	50	12,40	0,00
25	9,1	0,9	50	12,22	0,27
25	7,8	5,4	50	11,68	1,08
25	4,9	6,1	50	9,93	4,78
25	3,9	10,0	50	8,27	10,04
25	3,3	16,7	50	6,80	14,90
Содовый	раствор	для карбонизации можно		получить	растворением

в воде твердой технической соды, образующейся при кальцинации сырого
бикарбоната (’’сухой” способ), или разложением бикарбоната в водной
среде при нагревании согласно реакции (85) (’’мокрый” способ). Пос-
ледний процесс называют декарбонизацией. В промышленности применяют
оба способа. ”Мокрый” способ более целесообразен, так как требует мень-
ше тепла для разложения NaHCO3 с получением Na2CO3 в растворе.

Выпадающий при насыщении содового раствора диоксидом углерода
чистый бикарбонат натрия отделяют, а маточную жидкость, содержащую
NaHCO3, Na2CO3 и растворенные примеси, например NaCl, возвращают
в начало процесса для получения исходного содового раствора. В резуль-
тате многократной циркуляции маточной жидкости в ней накапливаются
примеси, что может привести к появлению этих примесей в очищенном
бикарбонате. Поэтому часть маточной жидкости выводят из цикла и на-
правляют обычно на рассолоочистку для разбавления крепкого содово-
го раствора.

§ 61.	Физико-химические основы отдельных стадий
производства очищенного бикарбоната натрия

Получение исходного содового раствора декарбонизацией суспен-
зии технического бикарбоната натрия. При нагревании водного раствора
бикарбоната натрия он переходит в соду согласно реакции i(84,c.248),
а присутствующие в нем примеси, содержащие аммиак, разлагаются по
реакциям

2NaCO2NH2 + Н2О - Na2 СО3 + 2NH3 + СО2	(87)

NH4 Cl + NaHCO3 - NaCl + NH3 + CO2 + H2 О	(88)
Сода и хлорид натрия остаются в растворе, а диоксид углерода и амми-
ак отгоняются из раствора в газовую фазу.

В процессе декарбонизации стремятся получить раствор соды с макси-
мальной концентрацией Na2CO3, возможной при температурах окружаю-
щего помещения. Она будет примерно соответствовать общей щелочности
раствора (в пересчете на Na2CO3) 278 г/л, или 105 н.д. Для получения
содового раствора такой концентрации исходный раствор бикарбоната
натрия должен содержать по крайней мере 102 н.д. NaHCO3. Эта концен-
трация более чем в 3 раза превышает растворимость NaHCO3. Поэтому
для декарбонизации используют суспензию NaHCO3 в воде. При этом по
мере разложения растворенного NaHCO3 новые количества его будут
переходить в раствор из твердой фазы до полного его растворения.

Повышение температуры сдвигает равновесие реакции (85) вправо.
Поэтому процесс декарбонизации ведут в промышленных условиях при
температурах, близких к температуре кипения раствора. Ниже приведена
зависимость степени разложения бикарбоната натрия, или степени декар-
бонизации, от температуры и продолжительности нагревания:

Температура, С.......................

Степень разложения, %................

Продолжительность нагревания, мин . . .

102

87

30

102	102	102
90	92	92
40	50	70

(Степень разложения NaHCO3, или, что то же самое, степень декарбо-
низации, определяется отношением содержания в н.д. Na2CO3 в растворе
к его общей щелочности, выражаемым в процентах.)

Из этих данных видно, что процесс разложения NaHCO3 не идет до
конца и что при высоких степенях декарбонизации скорость процесса
значительно замедляется.

Скорость разложения NaHCO3> как и скорость любой химической
реакции, зависит от температуры. Повышение температуры положитель-
но сказывается как на сдвиге равновесия в нужную нам сторону, так
и на скорости реакции.

Разложению NaHCO3 способствует удаление из жидкости продукта
реакции СО2. Движущей силой процесса десорбции, как об этом уже гово-
рилось в гл. 12, является разность между равновесным давлением десор-
бируемого газа (СО2) над жидкостью и его парциальным давлением в
газовой фазе. Чем больше эта разность, тем интенсивнее протекает про-
цесс. Десорбция продолжается до тех пор, пока равновесное давление
СО2 над жидкостью не станет равным его парциальному давлению в га-
зовой фазе.

Равновесное, давление СО2 над раствором, содержащим Na2CO3 и
NaHCO3, а также предельно достижимые степени декарбонизации в зави-
симости от температуры и давления СО2 в газовой фазе можно рассчитать
по следующему эмпирическому уравнению:

«з.Д,29

SP* (1 - Л) (185 -г) = 26 600:
где X — доля натрия, присутствующая в виде NaHCO3; (1 — X) — доля
натрия, присутствующая в виде Na2CO3; С — концентрация общего Na
в растворе, н.д.; t — температура раствора, ° С; S — растворимость СО2
в воде при температуре t и давлении Рсо , равном 1 ат, моль/л; Р* —
равновесное парциальное давление СО2 нгц? раствором, ат. (Полученные
значения Р* в атмосферах пересчитываются на килопаскали).

Растворимость СО2 в воде при давлении, равном 1 ат, следующая:

Температура,

°C........... 15	25	35	45	55	65	75	85	105

Растворимость

СО2, моль/л . 0,045 0,033 0,026 0,021 0,017 0,015 0,012 0,009 0,0001

В табл. 17 приведены равновесные давления СО2 над растворами,
содержащими Na2CO3 и NaHCO3, в зависимости от температуры и сте-
пени декарбонизации, рассчитанные по уравнению (89). Расчеты в таблице
сделаны для растворов, содержащих 1 г-экв общего Na на 1 л раствора.
При увеличении концентрации Na в х раз парциальные давления СО2 сог-
ласно уравнению (89) надо умножить на х1^9.

Та б лица 17

Степень декарбо-
низации, %

Равновесное давление СО2 над раствором,
кПа (мм рт. ст.)

	при 20° С	при 40° С	при 60° С
10  75  90	12,6(95 Л0)	24(180,00)	40(300,00)  0,15 (1,10)	0,24 (1,80)	0,37 (2,80)  0,01(0,13)	0,03(0,22)	0,04(0,32)

Из табл. 17 видно, что с увеличением степени декарбонизации равновес-
ное давление СО2 над раствором резко убывает и при декарбонизации
около 90% составляет лишь десятые доли мм рт. ст. Следовательно, с
повышением степени декарбонизации резко уменьшается движущая сила
десорбции, что сильно замедляет процесс разложения NaHCO3. Поэтому
для достижения высоких степеней декарбонизации требуется не только
высокая температура, но и длительное время пребывания жидкости в
аппарате, что могут обеспечить лишь аппараты барботажного типа (с бар-
ботажными тарелками, с затопленной насадкой и т. п.).

Однако для производства очищенного бикарбоната достижение высо-
ких степеней декарбонизации необязательно, так как в дальнейшем полу-
ченный в декарбонаторе раствор подвергают карбонизации с получением
NaHCO3. Степень разложения NaHCO3 порядка 85% или ниже достаточна.

Суспензию NaHCO3 нагревают до температуры разложения при помо-
щи насыщенного водяного пара, подаваемого в суспензию. При непосред-
ственном взаимодействии греющего пара с жидкостью увеличивается ин-
тенсивность процесса теплопередачи и снижается парциальное давление
252
С02 в газе, что благоприятно сказывается на величине движущей силы
десорбции, особенно в конце процесса разложения.

Карбонизация содового раствора. Полученный ’’мокрым” или ’’сухим”
способом содовый раствор подвергают карбонизации для выделения из
него NaHCO3 в твердую фазу по уравнению (86).

Если в процессе декарбонизации лимитирующей стадией является
десорбция СО2 из раствора, то скорость карбонизации определяется об-
ратным процессом — скоростью абсорбции СО2. Как и при поглощении
СО2 аммонизированным рассолом (см. гл. 7}, скорость абсорбции СО2
содовым раствором при повышении температуры, с одной стороны, воз-
растает, так как увеличивается скорость реакции и уменьшается вязкость
раствора, что облегчает подвод активного компонента — СО2 к поверх-
ности контакта фаз, но, с другой стороны, снижается, так как уменьшается
движущая сипа абсорбции — разность давлений С02 в карбонизующем
газе и над раствором. Эти два фактора, влияющие в противоположных
направлениях, говорят о наличии оптимума для температуры карбониза-
ции. Он находится в пределах 80—60° С. Первая температура относится
к поступающему на карбонизацию раствору соды, в котором еще мало
бикарбоната и равновесное давление СО2 невелико, вторая — к конечному
карбонизованному раствору, в котором возросшее содержание бикарбо-
ната начинает с повышением температуры заметно влиять на равновесное
давление СО2 над раствором, а значит, уменьшать движущую силу
абсорбции.

Повышенные температуры в процессе карбонизации позволяют также
получать крупнокристаллический хорошо промываемый осадок NaHCO3.
Влияние температурного режима на качество кристаллизующегося в раст-
воре осадка рассматривалось при изучении процесса карбонизации аммо-
низированного рассола в гл. 8. Сказанное выше справедливо и для дан-
ного случая.

Количество осаждаемого NaHCO3 при карбонизации содового раст-
вора зависит от концентрации исходного раствора, температуры и степени
карбонизации, определяемой как отношение общего содержания СО2
в осадке и в растворе к общей щелочности исходного раствора.

Эту зависимость можно выразить уравнением

X = 0,008867 ы (R - 87) - 0,015г - 0,7,	(90)

ИСЛ»

где х — количество осажденного NaHCO3 в исходном растворе, г-экв/л;
Сисх Na — щелочность исходного содового раствора, г-экв/л; R — степень
карбонизации, %; Яс = (общ. СО2/общ. Na) -100; г — температура, ° С.

Так, при температуре 50° С и степени карбонизации 160% из каждого
литра содового раствора с начальной щелочностью 4,5 г-зкв/л выпадает
в твердую фазу NaHCO3:

х=0,0088 • 4,5 (160 - 87) - 0,015 • 50 - 0,7 = 1,44 г-зкв.

Очевидно, что чем выше концентрация общего Na в исходном раст-
воре, ниже конечная температура суспензии и выше степень ее карбониза-
253
ции, тем больше будет в осадке NaHCO3. Однако следует отметить, что
конечная температура суспензии определяется не количеством оседающего
бикарбоната натрия, а его качеством, поэтому степень карбонизации под-
держивается достаточно далекой от равновесной.

Ответственной операцией в процессе получения очищенного бикарбо-
ната натрия является кристаллизация NaHCO3. При кристаллизации
NaHCO3 в процессе карбонизации содовых растворов установлена непос-
редственная зависимость между скоростями кристаллизации — и
абсорбции СО2, так как последняя определяет величину пересыщения
раствора по NaHCO3. С другой стороны, скорость кристаллизации бикар-
боната натрия влияет на скорость абсорбции СО2, так как в процессе
кристаллизации NaHCO3 уменьшается концентрация НС03-ионов, отрица-
тельно влияющих на поглощение СО2 раствором. Кристаллизация NaHCO3
может определяться гидродинамическими условиями - турбулизацией
системы (интенсивностью ее перемешивания) или температурой. В этих
условиях скорость кристаллизации зависит только от температуры. Для
обеих областей протекания процесса кристаллизации, носящих название
диффузионной и кинетической, W в общем виде выражается уравнением

й?ко=^кДС"’	(91)

где Кк — константа скорости кристаллизации’ NaHCO3; Д С — пересьпце-
«ие раствора по NaHCO3, или разность между текущей и равновесной
концентрациями NaHCO3 в растворе; и — показатель степени, равный для
диффузной области 1 и для кинетической 2.

Опыты показали, что при малой интенсивности перемешивания процесс
кристаллизации лежит в диффузионной области, при высоких интенсив-
ностях перемешивания — при высокой степени турбулизации системы —
в кинетической. (Более подробно об этом сказано в гл. 8.)

Крупные, хорошо фильтрующиеся кристаллы NaHCO3 получаются
при поддержании высокой температуры карбонизуемой суспензии (60—
70° С) вплоть до ее выхода из карбонизационной колонны. Получению
крупных кристаллов NaHCO3 способствует также сама конструкция кар-
бонизационной колонны — с малым числом тарелок, обеспечивающая
продольное перемешивание жидкости внутри колонны, вынос мелких
кристаллов NaHCO3 из нижней части колонны в верхнюю в качестве зат-
равки, на которой протекает массовая кристаллизация. Пересыщение
снижается, снижается скорость кристаллизации, и кристаллы укрупняются.

§ 62.	Технологические схемы производства
очищенного бикарбоната натрия

Технологические схемы получения бикарбоната натрия ’’мокрым”
и ’’сухим” способами отличаются главным образом методом приготовле-
ния исходного раствора.

Производство очищенного бикарбоната натрия ’’мокрым” способом.
На рис. 108 показана принципиальная схема отделения приготовления ис-
ходного содового раствора декарбонизацией бикарбонатной суспензии.
254
Рис. 108. Технологическая схема отделения приготовления содового раствора декарбо-
низацией бикарбонатной суспензии:

1, 10- насосы, 2 - мешалка суспензии бикарбоната натрия, 3 - емкость для раствори-
теля, 4 - барабанный вакуум-фильтр, 5 - штуцер для выхода парогазовой смеси,
6 - декарбонатор, 7 - штуцер для подачи пара, 8 - штуцер для выхода содового раст-
вора, 9 - сборник
Маточник для приготовления нормального содового раотбора.

Рис. 109. Технологическая
схема производства очи-
щенного бикарбоната нат-
рия ’’мокрым* способом:
1 - насос, 2 - сборник для
приготовления ’’нормаль-
ного” содового раствора,
3 - сборник исходного
содового раствора, 4 -
карбонизационная колон-
на, 5 - отстойник-сгусти-
тель, б - центрифуга, 7 -
вентилятор, 8 - рукавный
7/ фильтр, 9 - элеватор, 10 -
сито-классификатор, 11 -
магнитный сепаратор, 12-
барабанная сушилка, 13 -
калорифер, 14 — промы-
ватель газа
Бикарбонат натрия с вакуум-фильтров 4 содового производства подают
в резервуар с мешалкой 2 для приготовления суспензии NaHCO3, куда
поступает и ’’обратный” содовый раствор из емкости 3. Соотношение
между ’’обратным”' раствором и твердым NaHCO3 должно обеспечивать
общую щелочность приготовленной суспензии 110—115 н. д.

Приготовленную суспензию NaHCO3 качают центробежным насосом
1 наверх декарбонатора 6. Снизу в декарбонатор через штуцер 7 подается
водяной пар с давлением 3 Д—4,9 Па (0,4—0,5 ат), необходимый для раз-
ложения NaHCO3. Содовый раствор концентрацией по общей щелочности
105—110 н. д. выходит из нижней части декарбонатора 6 в сборник 9,
из которого насосом 10 его откачивают на производственные нужды.
Отходящие из верхней части декарбонатора газы содержат до 95—98 об. %
СО2 в пересчете на сухой газ и некоторое количество NH3. Поэтому их
не выбрасывают в атмосферу, а направляют через штуцер 5 в коллектор
газа содовых печей производства кальцинированной соды. При получении
1 т содового раствора стандартного состава выделяется около 415 кг
СО2 и20кгЫН3.

Дальнейшая переработка содового раствора в очищенный бикарбонат
натрия как при ’’мокром”, так и при ’’сухом” способах аналогична и вклю-
чает следующие операции: осветление содового раствора, карбонизацию
содового раствора, фильтрацию суспензии бикарбоната натрия, сушку
влажного бикарбоната натрия, классификацию (размол), магнитную
сепарацию и затаривание готового продукта.

На рис. 109 показана технологическая схема производства бикарбо-
ната натрия ’’мокрым” способом (без транспортных устройств и некото-
рых второстепенных аппаратов). Содовый раствор с концентрацией по
общей щелочности 105—110 н. д. перекачивают из отделения декарбони-
зации в сборник 3 исходного содового раствора для отстаивания. Образую-
щиеся в очень небольшом количестве осадки периодически выпускают
из сборника 3 и подают в отделение очистки рассола для использования.
Осветленный содовый раствор из сборника 3 перекачивают в два попере-
менно работающих сборника 2, где приготовляют нормальный содовый
раствор с концентрацией по общей щелочности около 86 н. д. Опытным
путем установлено, что содовый раствор этой концентрации обеспечивает
высокую скорость абсорбции СО2 при сохранении достаточно высокой
производительности карбонизационной колонны. Для разбавления исход-
ного содового раствора в сборник 2 подают ’’оборотный” раствор, назы-
ваемый слабой жидкостью.

Для быстрого смешивания жидкостей в сборнике 2 к нему подведен
сжатый воздух. Из сборника 2 нормальный содовый раствор, называемый
колонной жидкостью, насосом 1 перекачивают наверх карбонизационной
колонны 4. Снизу в карбонизационную колонну компрессором под дав-
лением 24,5 Па (2,5 ат) подают очищенный от механических загрязнений
в промывателе 14 диоксид углерода из известковых печей. Содержание
СО2 в карбонизующем газе должно быть не ниже ^2%. Диоксид углерода
в колонне полностью не поглощается. В отходящем газе, выбрасываемом
в атмосферу, его содержится 16—20%.

Образовавшаяся в карбонизационной колонне суспензия бикарбоната

257
натрия отводится снизу колонны в отстойник-сгуститель 5. Необходимость
в сгущении суспензии NaHCO3 перед подачей ее на центрифуги связана
с тем, что для обеспечения нормальной работы центрифуги суспензия
должна иметь соотношение Ж : Т = 1,1 : 1,0, так как разбавленная суспен-
зия плохо фильтруется и резко снижает производительность центрифуги.
Сгущенная часть суспензии (пульпа) из нижней части отстойника-сгус-
тителя 5 поступает на центрифугу 6 для разделения. Осадок NaHCO3 в
случае необходимости промывают водой, выгружают из центрифуги и
оправляют в сушилку 12. Маточник и промывная вода из центрифуги
и осветленный раствор из отстойника 5 идут в соответствующие сборники
(на рис. 109 не показаны), смешиваются и в виде ’’оборотного” раст-
вора или слабой жидкости поступают в сборник 2 для разбавления содо-
вого раствора и в отделение декарбонизации для приготовления суспен-
зии бикарбоната натрия. Влажность выгружаемого из центрифуги осадка
NaHCO3 2,5-3%.

Для сушки бикарбоната натрия применяют барабанные сушилки,
в которых влажный бикарбонат при вращении барабана перемещается
вдоль него и подсушивается идущим навстречу ему горячим воздухом
с температурой 105—110° С. На выходе из сушилки температура воздуха
снижается до 55—59° С. Сухой бикарбонат натрия, выгружаемый из бара-
банной сушилки элеватором 9, поступает на сито—классификатор 10,
где разделяется по крупности на несколько фракций. На некоторых заво-
дах крупную фракцию измельчают, после чего она вновь поступает на сито
10. Перед расфасовкой бикарбонат натрия проходит магнитный сепара-
тор 11 идя отделения случайных металлических частиц.

Воздух, необходимый для сушки бикарбоната натрия, проходит кожу-
хотрубный калорифер 13, нагревается в нем водяным паром до 105—110° С
и с помощью вентилятора 7 просасывается через сушилку. Проходя через
сушилку, воздух захватывает с собой до 12% NaHCO3, поэтому перед
выпуском в атмосферу его пропускают через рукавный фильтр 8. Из
фильтра задержанные частицы бикарбоната натрия попадают в основной
поток NaHCO3, идущий на классификацию. Применение в барабанных
сушилках противотока уменьшает унос пыли, так как уходящий из сушил-
ки воздух при противотоке соприкасается с влажными частицами бикар-
боната натрия.

Производство очищенного бикарбоната натрия ’’сухим” способом.
Твердую кальцинированную соду подают пневмотранспортом из отделения
кальцинации в циклон 7 (рис. 110). Очищенный от содовой пыли воздух
проходит промыватель 6 и засасывается вакуум-насосом (на схеме не по-
казан) . Промывная вода из промывателя 6 собирается в бачке 1 и направ-
ляется в отделение очистки рассола. Кальцинированная сода из нижней
части циклона 7 идет в. бункер для соды 5, а оттуда в шнековый раствори-
тель 4. В качестве растворителя применяют слабую жидкость, нагретую
в подогревателе 8 до 90—95° С.

Приготовленный содовый раствор поступает в сборник нормального
содового раствора 3 и из него в отстойник 2. Осветленный раствор пере-
качивают насосом 20 наверх карбонизационной колонны 9. Избыток раст-
вора из колонны 9 через перелив идет в бачок 19. Снизу в колонну газо-
258
Л7

Воздух

77 Y Конденсат

В отделение
очистки рассола

Рис. 110. Технологическая схема производ-
ства очищенного • бикарбоната натрия
’’сухим” способом:

1 - бачок, 2 - отстойник, 3 - сборник нор-
мального содового раствора, 4 - шнековый
растворитель, 5 - бункер для соды, 6 - про-
мыватель воздуха с барометрической тру-
бой, 7 - циклон, 8 — подогреватель, 9 - ка-
рбонизационная колонна, 10 - отстойник-
сгуститель, 11 - рукавный фильтр, 12 -
центрифуга, 13 - элеватор, 14 - сито-клас-
сификатор, 15 - магнитный сепаратор, 16 -
калорифер, 17 - барабанная сушилка, 18 -
вентилятор, 19 - бачок перелива, 20 - насос
вым компрессором подают диоксид углерода. Выходящий из колонны
газ проходит брызгоуловнтель и выбрасывается в атмосферу. Суспензия
бикарбоната натрия из колонны 9 идет в отстойник-сгуститель 10. Уплот-
ненный осадок NaHCO3 поступает на центрифугу 12 и затем в су-
шилку 17.

Сушат бикарбонат натрия горячим воздухом, нагнетаемым в сушилку
вентилятором 18. Воздух подогревается в калорифере 16 водяным паром
и очищается от частиц NaHCO3 рукавным фильтром 11, после чего выбра-
сывается в атмосферу. Для классификации частиц сухого бикарбоната
натрия служит сито-трясучка 14. Разделенный на фракции бикарбонат
натрия проходит через магнитные сепараторы 15 и идет на расфасовку.

В процессе работы карбонизационная колонна как’при ’’мокром”,
так и при ’’сухом” способах постепенно зарастает осадком бикарбоната
натрия. Начинает расти гидравлическое сопротивление, повышается кон-
центрация СО2 на выходе из колонны, ухудшается качество кристаллов,
снижается производительность колонны. Поэтому после 12—18 сут не-
прерывной работы карбонизационную колонну ставят на промывку. Если
в цехе одна колонна, выдачу продукта прекращают, колонну опорож-
няют, прекратив подачу жидкости и газа, и промывают вначале слабой
жидкостью, а потом водой. Вместе с жидкостью в колонну подают острый
пар, что обеспечивает поддержание температуры жидкости при ее цирку-
ляции через колонну 85—90° С.

Слабую жидкость после промывки колонны обычно выводят из цикла,
благодаря чему содержание NaCl в оборотном растворе сохраняется на
одном уровне. (В процессе работы колонны в слабой жидкости, находя-
щейся в замкнутом цикле, накапливается NaCl.) Если колонн две, их
промывают попеременно, что обеспечивает непрерывность выпуска гото-
вого продукта. Продолжительность промывки 35—40 ч.

На некоторых заводах относительно малопроизводительные барабан-
ные сушилки бикарбоната натрия заменены на более эффективные, напри-
мер аэрофонтанные.

§ 63.	Аппаратура для производства очищенного
бикарбоната натрия

Отделение декарбонизации. Декарбонатор — основной аппарат отде-
ления приготовления содового раствора. На наших заводах эксплуатиру-
ются декарбонаторы двух типов — барботажно-скрубберные и бар-
ботажные.

Барботажно-скрубберный аппарат (рис. 111) представляет собой ко-
лонну, собранную из 36 бочек-царг. Диаметр колонны 2730 мм, общая
высота 30 000 мм, толщина стенок 35 мм. Насадка 3 находится в нижней
части 9 аппарата, а его верхняя часть 5 высотой 9,8 м занята барботажными
тарелками. Первые две верхние бочки пустые и служат для сепарации
газа, под ними размещены 7 бочек с барботажными пассетами. Высота
барботажных бочек 990 мм. Ниже лежит укороченная бочка высотой
850 мм, в которой находится ороситель, обеспечивающий равномерную
подачу жидкости на насадку. Сверху колонна закрыта сферической чу-
260
Рис. 111. Барботажно-скрубберный декарбонатор:
1 - штуцер для выхода содового раствора, 2 -
штуцер для входа пара, 3 — насадка, 4 — перелив-
сифон, 5 - верхняя часть аппарата, 6 - штуцер
дЛя выхода парогазовой смеси, 7 — предохрани-
тельный клапан, 8 - штуцер для входа суспензии,
9 - нижняя часть аппарата

7

(UJ=

в

Жидкость

Рис. 112. Пассетная бочка барботажно-
скрубберного декарбонатора

А-А

Содовый **!_
раствор

Пор
гунной крышкой. В крышке расположены штуцера для выхода парогазо-
вой смеси 6 и подсоединения предохранительного клапана 7.

Пассетные бочки имеют центральный восьмилучевой пассет (рис. 112),
который обеспечивает высокую степень перемешивания жидкости газом.
Суспензию подают в колонну через штуцер 8 (см. рис. 111). Из барботаж-
ной части аппарата в насадочную жидкость переходит через U-образный
перелив-сифон 4, который служит гидравлическим затвором. Скрубберно-
насадочная часть аппарата имеет 23 бочки высотой 800 мм, загружен-
ные насадкой, одну бочку высотой 1200 мм, в которую подают пар через
штуцера 2, две пустые бочки высотой по 800 мм и, наконец, бочку-базу
высотой 400 мм. Готовый раствор выходит через штуцер 1, размещенный
в нижней части бочки-базы. Первые три бочки снизу образуют постамент-
резервуар для содового раствора. В 5-й и 15-й бочках (считая снизу) смон-
тированы колосники, на которые загружается насадка, образуя два яруса.
В качестве насадки применяют кокс или чаще керамические кольца Рашига
размером 100 х 100 х 10 мм. Для выгрузки и загрузки насадки через каж-
дые 4 бочки установлены люки диаметром 400 мм.

Общий вид барботажного декарбонатора и устройство его пассетной
бочки показаны на рис. ИЗ и 114. Колонну собирают из 26 чугунных
бочек 3 (рис. 113) диаметром 2500 мм с толщиной стенки 25 мм. Общая
высота аппарата 21250 мм. Нижние шесть бочек пустые, они образуют
постамент-резервуар для содового раствора со штуцерами для входа пара
5 и выхода содового раствора 6. Верхняя бочка /пустая) служит сепара-
тором для газа. Сверху аппарат закрыт крышкой со штуцерами 1 для
выхода парогазовой смеси и подсоединения предохранительного клапана.
Бикарбонатная суспензия поступает в аппарат через штуцер 2, В барботаж-
ных бочках размещены пассеты с круглыми зубчатыми колпачками, уве-
личивающими поверхность контакта фаз жидкость—газ. Жидкость пере-
текает с одной барботажной тарелки на другую через наружные переливы
4 прямоугольной формы.

Преимущество барботажно-скрубберного декарбонатора по сравнению
с барботажными — меньшее гидравлическое сопротивление и сравнительно
высокая производительность. Его недостатки — трудность получения
высоких степеней разложения NaHCO3 и сравнительно быстрое засорение
оросителя и насадки осадком, что резко снижает эффективность его рабо-
ты. Кроме того, скрубберная часть аппарата чувствительна к изменениям
нагрузки по жидкости и пару, что также отрицательно сказывается на
эффективности работы аппарата. Преимущества барботажного аппарата —
сильно развитая поверхность контакта фаз, более длительное пребывание
жидкости в аппарате, обеспечивающее высокую степень разложения
NaHCO3, и меньшая чувствительность к изменению нагрузки и загрязне-
ниям. Недостатками барботажного декарбонатора являются сравнительно
высокое гидравлическое сопротивление и большая металлоемкость.

Для приготовления суспензии бикарбоната натрия применяют цилин-
дрический аппарат с мешалкой. Его высота 2000 мм, диаметр 2500 мм.
Внутри аппарата смонтирована рамная мешалка с цепями. Частота враще-
ния вала мешалки 35—40 об/мин.

Сборник содового раствора представляют собой обычные цилиндри-
ческие емкости.
262
6

Жидкость

Жидкость

о

CD

CD

CD

□

□

Рис. 113. Барботажный декарбонатор:

- штуцер для выхода парогазовой смеси,
- штуцер для подачи суспензии бикарбоната,
бочка декарбонатора, 4 - наружный пере-
лив, 5 - штуцер для входа пара, 6 - штуцер
для выхода содового раствора

о

CD

Пар

Рис. 114. Пассетная бочка барботажного декар-
бонатора
Отделение переработки содового раствора. Основным аппаратом
з отделении переработки содового раствора является карбонизационная
колонна. Она бывает двух видов — большая и малая. В большой карбониза-
ционной колонне диаметром 2300 мм и общей высотой 25 575 мм число
бочек 45. В 12 бочках размещены барботажные тарелки. Расстояние между
тарелками 1570 мм. Колонна имеет бочку-базу с распределительной та-
релкой, барботажные тарелки со штуцерами и бочки С люками для реви-
зии аппарата.

Рис. 115. Барботажная
тарелка большой кар-
бонизационной колон-
ны

Барботажная тарелка большой колонны (рис. 115) отличается от
других применяемых тарелок тем, что в ней увеличено расстояние между
днищем и колпаком до 220 мм, уменьшен диаметр колпака, увеличена
площадь отверстий в днище. Эти изменения позволили значительно удли-
нить время межпромывочного пробега колонны и уменьшить ее гидрав-
лическое сопротивление.

В малой карбонизационной колонне диаметром 200 мм и общей высо-
той 14980мм 12 бочек, включая бочку-базу. Высота бочки 1200 мм . В
5, 6, 8 и 9-й бочках (снизу) установлены барботажные тарелки. Малая
колонна имеет штуцера для входа и выхода СО2 и для подачи содового
раствора и выхода суспензии. Ее барботажная тарелка (рис. 116) пред-
ставляет собой ложное днище слабо выраженной сферической формы,
зажатое между фланцами соседних бочек. Днище имеет одно центральное
отверстие диаметром 200 мм и 8 периферийных отверстий диаметром по
150 мм каждое. Сверху ложное днище закрыто колпаком с зубчатыми
краями. По всей поверхности колпака просверлены отверстия коничес-
кой формы с наружным диаметром 12 мм и внутренним 25 мм. Коничес-
кая форма отверстий уменьшает скорость забивания их осадком NaHCO3.

Следующий аппарат по ходу' жидкости (суспензии) — декантер-сгус-
титель. Он представляет собой стальной цилиндр 1 (рис. 117) диаметром
2000 мм и высотой 3000 мм. Снизу к цилиндрической обечайке приварено
коническое днище. Сверху аппарат закрыт плоской крышкой, на которой
установлен мотор с редуктором, приводящий в движение рамную мешал-
ку 8. Мешалка делает только 15 об/мин, что исключает взмучивание жид-
коти. Суспензия NaHCO3 поступает примерно в среднюю часть аппарата
через штуцер 2 и отражательной перегородкой 7 направляется вниз. Ос-
ветленная жидкость выходит из аппарата через штуцер 5 в верхней части
аппарата, а уплотненная пульпа из конической части поступает через шту-
цер 6 на фильтрацию; газ выходит в атмосферу через штуцер 4.

В настоящее время для фильтрации бикарбоната натрия применяют
центрифуги периодического действия типа ПМ. На рис. 118 показано прин-
ципиальное устройство подвесной вертикальной центрифуги ПМ-1200 х
х 600. Она имеет корзину б, заключенную в кожух 5, с люком 4 для заг-
рузки суспензии. В нижней части корзины находится отверстие для выгруз-
264
Рис. 116. Барботажная тарелка малой карбонизационной колонны

Рис. 117. Декантер-сгуститель:
1 — корпус, 2 - штуцер для
входа суспензии, 3 - газоот-
водная труба, 4 - штуцер
для выхода газа, 5 - штуцер
для выхода осветленного рас-
твора, 6 — штуцер для выхода
шлама, 7 — отражательная пе-
регородка, 8 - рамная ме-
шалка
Рис. 118. Подвесная вертикальная центрифуга

ПМ-1200x600:

1 - мотор, 2 - маслоуловитель, 3 - ленточный тормоз,
4 - люк для загрузки суспензии, 5 - кожух, 6 - кор-
зина, 7 - разгрузочный конус
ки осадка, закрываемое при работе центрифуги разгрузочным конусом
7. Осадок из центрифуги выгружают вручную в нижний приемный бункер.
Вращение корзины осуществляется от мотора 1. Для предупрежде-
ния попадания масла в осадок на валу центрифуги установлен масло-
уловитель 2. Для быстрой остановки центрифуги служит ленточный тор-
моз 3.

В периодических центрифугах процесс центрифугирования состоит
из четырех последовательных операций: загрузки суспензии, фильтрации,
промывки и подсушивания осадка, выгрузки продукта. Загрузка филь-
трующей корзины центрифуги ПМ суспензией NaHCO3 длится 3—4 мин
и осуществляется при медленном вращении корзины, совершающей 300—
350 об/мин. Корзина центрифуги заполняется суспензией до верхнего
края. Фильтрация длится 5—6 мин при максимальной частоте вращения
корзины. Воду на промывку подает аппаратчик через резиновый шланг. Затем
корзину останавливают и осадок выгружают. Длительность выгрузки
в среднем 2 мин. Остающийся на стенках корзины небольшой слой осадка
осторожно снимают деревянной лопаткой.

Центрифуги типа ПМ малопроизводительны, поэтому при реконструк-
ции цехов по производству очищенного бикарбоната натрия предполагается
заменить их автоматическими непрерывно действующими центрифугами
типа ФГН с выгрузкой осадка при помощи ножа. Производительность цент-
рифуги ФГН-1800 — до 100 т NaHCO3 в сутки. Управление ее работой пол-
ностью автоматизировано. Станция управления автоматически регулирует
продолжительность операций открывания и закрывания питающего кла-
пана, клапанов промывки и регенерации сит, перемещения ножа и др.

Техническая характеристика центрифуг ФГН-1800-ЗН: внутренний
диаметр ротора (корзины) 1800 мм, максимальная частота вращения
720 об/мин, емкость 850 л, предельная загрузка 1000 кг, производитель-
ность по осадку (расчетная) примерно 4 т/ч. Детали центрифуги, сопри-
касающиеся с обрабатываемым продуктом, изготовлены из нержавеющей
стали марки 1Х18Н9Т (сталь хромоникелевая с добавкой титана).

Промытый и отжатый на центрифуге осадок бикарбоната натрия пос-
тупает иа сушку. На рис. 119 показано устройство барабанной сушилки
очищенного бикарбоната натрия. Сушильный барабан 3 из хромоникеле-
вой стали марки 1Х18Н9Т имеет диаметр 1520 мм и длину 8700 мм при
толщине стенки 10 мм. Общий объем сушилки 17,2 м3, поверхность 43 м2,
барабан совершает 6 об/мин. Для лучшего перемещения материала внутри
сушилки барабан 3 установлен с наклоном к горизонту 1°. Кроме того,
к его внутренней поверхности приварены лопатки 7, образующие винтовую
линию. При вращении барабана лопатки способствуют лучшему соприкос-
новению материала с горячим воздухом, перемешиванию и перемещению
его вдоль барабана. Для уменьшения потерь тепла барабан 3 покрыт слоем
изоляции 4. Сырой бикарбонат подается в сушилку загрузочным шнеком
1, высушенный бикарбонат отводится из сушилки выгружным шнеком
6. Горячий воздух поступает в барабан через штуцер 5 и выходит
через штуцер 2. Герметизация барабана осуществляется при помощи
сальников.
Барабан находится под небольшим разрежением — 196—294 Па (20—
30 мм вод. ст.). Это исключает выделение пыли в производственные цехи,
но при плохой герметизации приводит к засосу холодного воздуха внутрь
барабана, что снижает производительность сушилки. Средняя производи-
тельность сушилки 5 т NaHCO3 в час. При заполнении сушилки на 20%
время пребывания в ней материала примерно 50 мин.

Рис. 119. Барабанная сушилка очищенного бикарбоната натрия:

1 - загрузочный Шнек, 2 - штуцер для выхода воздуха, 3 - сушильный бара-
бан, 4 - изоляция, 5 — штуцер для входа воздуха, б - выгружной шнек, 7 -
лопатки

Существует барабанная сушилка бикарбоната натрия другого типа.
Ее диаметр 2000 мм, длина 5400 мм и толщина стенки 10 мм. Внутри
эарабана в его загрузочной части лопатки размещены редко и имеют боль-

- Рис. 120. Пневматическая сушил-
ка:

1	- калорифер, 2 - вентилятор,

3	- тарельчатый питатель. 4 -
циклон-сепаратор
шую длину, что уменьшает налипание сырого бикарбоната на лопатки
и стенки барабана. Большое количество коротких лопаток в выгружной
части барабана улучшает перемешивание подсушенного материала. В бара-
бане сушилки поддерживается небольшое избыточное давление — 100—
150 мм вод. ст.

Большой интерес представляет пневматическая сушилка бикарбона-
та натрия. Она имеет вертикальную трубу конической формы высотой
15—20 м и внутренним диаметром 610. и 760 мм. Тарельчатый питатель
3 (рис. 120) подает сырой бикарбонат натрия в трубу примерно на поло-
вине ее высоты; частицы NaHCO3 подхватываются потоком горячего
воздуха, подаваемого вентилятором 2 через калорифер 7, и выносятся
в циклон-сепаратор 4, где отделяются от воздуха. Для более Полного улав-
ливания бикарбоната воздух проходит последовательно два циклона и
пылеосадительную камеру. Давление воздуха в сушилке 250 мм вод.
ст., температура 70—90° С. Частицы бикарбоната натрия во время подъема
по трубе успевают подсушиться до заданной влажности. Пропускная спо-
собность сушилки указанных размеров 50 т NaHCO3 в сутки.

Подаваемый на сушку воздух подогревают в трубчатом калорифере.
Воздух проходит внутри труб, пар подается в межтрубное пространство
через верхний штуцер, а конденсат выходит через штуцер, расположенный
в нижней части аппарата. Межтрубное пространство теплообменника имеет
ряд перегородок, которые увеличивают скорость движения пара внутри
аппарата, что повышает эффективность передачи тепла от конденсирую-
щегося пара к воздуху.

Пыль бикарбоната натрия, уносимую из сушилки воздухом, улавли-
вают при помощи рукавных (мешочных) фильтров. Они представляют
собой деревянный короб прямоугольного сечения размером 900 х 2100 мм
и высотой 3500 мм. Снаружи короб обшит стальными листами. Внутри
него находится 28 рукавов из специальной ткани. Диаметр рукава 330 мм,
длина 3000 мм, общая поверхность фильтрации 70 м2. К верхней крышке
короба рукава прикреплены хомутами. Нижний, открытый конец рука-
вов закреплен в трубной решетке. Запыленный воздух попадает внутрь
рукавов и проходит через ткань, оставляя в рукавах частицы NaHCO3.
Рукава периодически встряхиваются для освобождения их от пыли бикар-
боната натрия. Собирающаяся на дне фильтра пыль выводится из него
при помощи выгружного шнека и через течку присоединяется к бикар-
бонату натрия, выходящему из сушилки. Воздух выходит из фильтра
через выхлопную трубу.

§ 64.	Технологический режим работы цеха
очищенного бикарбоната натрия

Для обеспечения нормальной работы цеха технологические режимы
отделений приготовления содового раствора и его переработки строго
регламентированы. Средние нормы технологического режима работы
отделения декарбонизации:
Содержание NaCl в сыром бикарбонате, мае. %......не более 0,4

Общая щелочность суспензии бикарбоната натрия,
н. д..............................................110-115

Прямой титр полученного содового раствора, н. д. .. 105-110
Содержание NaCl в содовом растворе, г/л..........2-2,8

Температура газа на выходе из декарбонатора, ° С . 90-93
Содержание СО2 в газе на выходе из декарбона-
тора, % ........................................95-98

Степень разложения бикарбоната натрия, %.........не ниже 85

Давление водяного пара (абс.), подаваемого в декар-
бонатор, кПа (кгс/см2)...........................не ниже 137-147

(1,4-1 Л)

Регламентирование общей щелочности бикарбонатной суспензии свя-
зано с необходимостью получения на выходе из декарбонатора содового
раствора предельно высокой концентрации. Понижение концентрации
исходной суспензии бикарбоната натрия снижает концентрацию содового
раствора, увеличивает нагрузку декарбонатора по жидкости, снижает
его производительность и увеличивает удельный расход пара.

Содержание NaCl в сыром бикарбонате и содовом растворе нормируют
потому, что ГОСТом предусмотрено определенное содержание NaCl в
очищенном бикарбонате.

Приведенные в регламенте температура газа на выходе из декарбо-
натора и давление греющего пара определяют степень разложения NaHCO3.
Снижение температуры газа указывает на недостаточный подвод тепла
для разложения NaHCO3, в результате чего степень разложения снижается.
Повышение температуры газа на выходе ведет к возрастанию тепловых
потерь с отходящими газами при сравнительно небольшом увеличении
степени разложения.

Выходящий из декарбонатора газ подсоединяется к газу содовых
печей, поэтому содержание СО2 в нем должно быть максимально высоким.

По отделению переработки содового раствора регламентированы
следующие показатели:

Карбонизация

Прямой титр исходного содового раствора, н. д.....105-110

Прямой титр жидкости, подаваемой на колонну, н.д. . . 80-88

Температура жидкости на входе в колонну, °C....... 75 -85

Степень бикарбонизации* жидкости на входе в колон-
ну, %.............................................. 30-38

Давление газа на входе в колонну (абс.), кПа (кгс/см2) 196 (2)

Содержание СО2 в газе на входе в колонну, об. % . ... не ниже 32

Температура газа на входе в колонну, С............не выше 50

Содержание СО2 в газе на выходецз колонны, об. % . . . не выше 22

* Степень бикарбонизации — это отношение содержания в растворе NaHCO3
(в н. д? к общей щелочности (в %).

270
Прямой титр жидкости, покидающей колонну, н.д.....48—55

Степень бикарбонизации жидкости на выходе из колон-
ны, % .............................................55-65

Температура суспензии на выходе из колонны, °C....60—70

Температура жидкости, подаваемой на, промывку колон-
ны, ° С........................................... 85-90

Фильтрация (центрифугирование)

Содержание влаги в отфугованном осадке, мае. %...не более 3

Продолжительность одного цикла фильтрации на центри-
фуге ПМ-10, мин ................................. 12-10

Сушка

Давление пара, подаваемого в калорифер (абс.), кПа
(кг/см2)..........................................

Температура воздуха на входе в сушилку, °C........

Температура воздуха на выходе из сушилки, °C.. . . .
Разрежение в сушильном барабане при сушке под разре-
жением, Па (мм вод. ст.)..........................

Давление в сушильном барабане при сушке под давлени-
ем, Па (мм вод. ст.)..............................

Давление воздуха на входе в мешочный фильтр, Па (мм
вод. ст.) ........................................

294-302 (3-4)

не выше 110

не выше 60

98-147 (10-15)

980-1470 (100-150)

не более 240 (25)

Полученный при этих условиях бикарбонат натрия должен соответ-
ствовать требованиям ГОСТ 2156—73 (прода.).

Прямой титр исходного содового раствора определяется раствори-
мотью Na2CO3 при температуре, которая возможна при хранении этого
раствора, т. е. при температуре окружающего помещения. Концентрация
ПО н.д. близка к растворимости Na2CO3 при этих условиях. Максималь-
но возможную концентрацию содового раствора стремятся получить из
соображений экономии тепла при нагревании раствора в процессе декар-
бонизации почти до кипения. Поэтому иа приготовление такого исходного
содового раствора со щелочностью ПО н.д. возвращается минимально
необходимое количестве маточника со щелочностью примерно 50 и.д.
Остальное количество маточника (за вычетом сброса) смешивается с
горячим исходным содовым раствором после декарбонатора. При этом
и получается раствор, который содержит по регламенту 80—88 н.д. щелочи
при температуре 75—85° С. С такими показателями смешанный или, как
его называют, нормальный раствор поступает на карбонизацию в колонну.

Количество сбрасываемого маточника, в котором накапливаются
NaCl и другие примеси, определяется допустимым содержанием NaCl
в циркулирующем маточнике и содержанием NaCl в исходном техничес-
ком бикарбонате натрия. Для предотвращения накопления в маточнике
NaCl сверх допустимого необходимо, очевидно, сбрасывать с маточником
такое количество NaCl, какое поступает с исходным техническим бикар-
271
бонатом натрия. Таким образом, чем меньше NaCl в техническом бикар-
бонате натрия, тем меньше надо сбрасывать маточного раствора и, следо-
вательно, тем выше будет степень использования исходного технического
бикарбоната натрия.

Допустимое содержание NaCl в маточном растворе определяется допус-
тимым содержанием NaCl (0,02%) в готовом продукте, в котором NaCl
остается с маточной жидкостью после фильтрации и промывки отфиль-
трованного осадка. Чем совершеннее аппаратура для фильтрации и промыв-
ки очищенного бикарбоната натрия, тем большее содержание NaCl допус-
тимо в циркулирующем маточном растворе. Поэтому на заводах очищен-
ного бикарбоната применяют только центрифуги как наиболее совершенные
аппараты для разделения суспензий.

Количество NaCl, остающееся в готовой продукции — очищенном
бикарбонате, зависит от количества промывной воды, используемой при
фильтрации осадка. Это количество, однако, не должно выходить из балан-
са воды на производство очищенного бикарбоната в целом. Кроме того,
следует учитывать растворение бикарбоната натрия в промывной воде.

Регламентирование температурного режима процесса карбонизации
связано главном образом с качеством кристаллов бикарбоната натрия.

Для согласованной работы отделений карбонизации и приготовления
содового и нормального растворов имеет значение постоянство количест-
ва осаждаемого NaHCO3 в карбонизационной колонне. Это количество
характеризуется прямым титром жидкостей на входе в колонну и на выхо-
де из нее, что и предусмотрено регламентом.

О нормальном ходе поглощения СО2 при карбонизации можно судить
по степени бикарбонизации жидкости, выходящей из колонны. Снижение
степени бикарбонизации указывает на снижение регламентируемой кон-
центрации СО2 в карбонизующем газе или на необходимость промывки
колонны. О степени засоренности колонны судят по давлению газа на
входе в колонну, которое регламентируется. По степени бикарбонизации
поступающей на колонну жидкости можно судить о неполадках в декар-
бонаторе.

Содержание СО2 в газе, выходящем из колонны, тесно связано с коли-
чеством поступающего в нее газа и ее производительностью. При увели-
чении количества поступающего газа концентрация СО2 в выходящем
газе увеличивается и вместе с тем увеличивается среднее парциальное дав-
ление СО2< по высоте колонны, что увеличивает скорость абсорбции СО2,
а следовательно, и производительность колонны. С другой стороны, при
увеличении количества поступающего газа объем, занимаемый в колон-
не жидкостью, сокращается, что уменьшает время ее пребывания в
колонне, снижает степень карбонизации раствора и тем самым — произ-
водительность. Следовательно, для нормальной производительности колон-
ны необходимы оптимальное количество поступающего газа и соответ-
ствующее ему содержание СО2 в выходящем газе. Регламентированную
норму этого показателя устанавливают на основании опыта работы завода.

Повышение влажности бикарбоната натрия после центрифугирования
указывает на плохое качество крисгалллов и ненормальности в работе
центрифуги.

272
Давление пара, подаваемого в калорифер, и температура воздуха на
входе и выходе из сушилки характеризуют нормальный режим ее работы.
Увеличение температуры воздуха на входе может привести к частичному
разложению NaHCO3 при сушке, чего допускать нельзя. Понижение тем-
пературы воздуха на входе ведет к снижению скорости сушки и, следо-
вательно, может вызвать повышение влажности готового продукта. Тем-
пература воздуха на выходе характеризует теплопотери и интенсивность
сушки. Повышение температуры воздуха на выходе из сушилки ведет
к возрастанию тепловых потерь, скорость же сушки несколько повыша-
ется. Понижение температуры снижает скорость сушки и может привести
к повышению влажности продукта. Регламентом установлены предельные
значения этих параметров.

При соблюдении перечисленных норм технологического режима на
1 т NaHCO3 расходуется 680 кг 95%-ной кальцинированной соды.

§ 65.	Принципиальные основы автоматического регулирования
производства очищенного бикарбоната натрия

Отделение приготовления содового раствора ’’мокрым” способом.
В отделении декарбонизации устанавливают две системы автоматического
регулирования — приготовления суспензии и процесса декарбонизации.

Система автоматизации приготовления суспензии работает следую-
щим образом: бикарбонат натрия, поступающий из фильтра в мешалку-
растворитель, взвешивается на ленточных автоматических весах, от кото-
рых подается сигнал регулятору подачи жидкости на растворение. Этот
регулятор подает количество жидкости, пропорциональное поступлению
бикарбоната натрия. Таким образом получают суспензию, имеющую пос-
тоянный состав.

Система автоматизации процесса декарбонизации работает следующим
образом. Расход бикарбонатом суспензии на декарбонатор стабилизируют
при помощи регулятора расхода. Регулятор соотношения суспензия-
пар поддерживает расход пара пропорциональным расходу суспензии.
Степень декарбонизации регулируют дополнительным изменением рас-
хода пара при отклонении температуры парогазовой смеси на выходе
из декарбонатора от заданной.’

Отделение карбонизации, фильтрации и сушки бикарбоната натрия.
В отделении применяются системы автоматического регулирования тем-
пературы воздуха на входе в сушилку и уровня жидкости в напорном ба-
ке промывной воды, системы дистанционного управления расходом газа
на карбонизационные колонны и расходом воздуха на сушилку, системы
сигнализации остановки мешалки декантера и блокировка транспортеров.

Кроме указанных автоматических систем в цехе осуществляют дистан-
ционные замеры уровней во всех основных сборниках и напорных
баках.
§ 66.	Охрана труда и техника безопасности
в производстве очищенного бикарбоната натрия

Для предупреждения травматизма и создания благоприятных условий
труда необходимо строго соблюдать правила безопасности ведения
процесса.

Допуск аппаратчиков к работе разрешается только в спецодежде
и в соответствующих защитных приспособлениях согласно действующим
нормам, утвержденным Государственным комитетом Совета Министров
СССР по вопросам труда и заработной платы.

С целью предупреждения выделения в рабочие помещения газов и
пыли вся аппаратура цеха и коммуникации должны быть герметизиро-
ваны, а канавы и колодцы закрыты плотными и прочными крышками.
Все производственные и вспомогательные помещения должны быть обо-
рудованы приточно-вытяжной вентиляцией, канализацией и противопо-
жарными средствами защиты, а движущиеся части, площадки, люки, ямы
ограждены.

Контрольные вопросы.

1. Где применяют очищенный бикарбонат натрия? 2. Какие основные требова-
ния предъявляют к очищенному бикарбонату натрия? 3. Как очищают сырой бикар-
бонат от примесей? 4. Какие способы получения очищенного бикарбоната вы знаете?
Их отличия, преимущества и недостатки? 5. Какова принципиальная схема получения
очищенного бикарбоната натрия? 6. Почему при получении очищенного бикарбоната
для декарбонизации берут суспензию ЫаНСОз. 7. Каковы основные нормы техноло-
гического режима отделения декарбонизации? 8. Как устроен декарбонатор? 9. Рас-
считайте степень декарбонации раствора по следующим данным: общая щелочность
содового раствора 100 н. д., содержание ИаНСОз 15 н. д. 10. Как устроена карбони-
зационная колонна для получения очищенного бикарбоната? 11. Почему нужно стре-
миться получать при карбонизации содового раствора крупнокристаллический осадок
NaHCCf3 ? 12. Какие факторы влияют на величину образующихся кристаллов NaHCO3 ?
13. Как устроят сушильный барабан? 14. Каково устройство калорифера для подо-
грева воздуха? 15. Каково устройство рукавного фильтра?
ПРИЛОЖЕНИЯ

1. Растворимость Na2CO3 в воде

Темпера- тура, ° С	Раствори- мость, г на 100 г Н2О	Твердая фаза	Темпера- тура, ° С	Раствори- мость, г на Ю0гН2О	Твердая фаза
-2,05	6,06	Лед	100	44,50	Na2CO3 • Н2О
0	6,86	Na2CO3 • ЮН20	112,5	44,50	
10	11,98	_ ’* __	120	42,90	Na2CO3
20	21,58	»»	140	38,10	
25	29,20		160	36,40	
30	39,70	_ »» _	180	33,50	
32	44,50		200	30,40	
35,37	49,50	Na2CO3 • 7Н2О	225	26,10	
40	48,90	Na2CO3• Н2О	250	20,90	
50	47,40		275	15,20	я
60	46,20	»»	300	9,20	
70	45,20		 »»	321	5,05	
80	44,50	»»	348	0,00	и
90	44,50				

2. Относительная плотность водных растворов Na2CO3 при 15° С

Относи-  тельная плотность	Содержание Na2CO3		Относи-  тельная плотность	Содержание Na2CO3	
	мае. %	г/л		мае. %	г/л
1,005	0,50	5,0	1,080	7,64	825
1,010	1,04	105	1,085	8,10	87,9
1,015	1,51	15,4	1,090	8,57	93,4
1,020	1,99	20,3	1,095	9,03	98,9
1,025	2,47	25,3	1,100	9,50	104,4
1,030	2,94	30,3	1,105	9,96	110,0
1,035	3,41	35,3	1,110	10,43	115,7
1,040	3,88	40,4	1,115	10,91	121,6
1,045	4,36	45,5	1,120	1139	127,6
1,050	4,83	50,7	1,125	11,86	133,4
1,055	5,30	55,9	1,130	12,32	139,2
1,060	5,77	61,1	1,135	12,78	145,0
1,065	6,24	66,4	1,140	13,24	1503
Относи-	Содержание Na2CO3  тельная 	  плотность	мае. %	г/л	Относи-	Содержение Na2CO3  тельная 	  плотность	мае. %	г/л
1,070	6,70	71,7  1,075	7,17	77,1	1,145	13,70	156,8  1,150	14,15	162,8

3.	Относительная вязкость водных растворов Na2C*O3
(отношение динамической вязкости раствора при 25 С
к вязкости воды при этой же температуре)

Концентрация Na2CO3, г-экв/л. .	1,0	0,5	0,25	0,125

Относительная вязкость....... 1,2847	1,1367	1,0610	1,0310

4.	Теплота растворения соды в 400 моль Н2О, кДж/моль (ккал)

Na2CO3 .................................. 23,6	(5,63)

Na2CO3 - Н2О.............................. 9,4	(2,2)

Na2CO3 • ЮН2О........................... -67,7	(-16,1)

5.	Температура кипения водных растворов
Na2CO3 при Р = 101,3 кПа (760 мм рт. ст.)

Концентрация Na2CO3, г/100 г Н20.......... 10	25	50	51,2

Температура кипения, ° С.................. 101,0	102,4	104,9	105

6.	Растворимость Na2CO3 в водных растворах NaCl (г/л)

Температура, ° С					Твердые фазы
0	20	30	45	60	
О и	.	с	м  '-1 о	о и	_ О _  О	О	_  U	и	
с»				еч	Св	
ев Z	z z z	св X	z z z	z z	
6,6	0,0 17,6	0,0	28,5	0,0	-	— _	
4,3	4,5 15,5	4,0	27,0	3,7	-		
13,7	8,2 14,1	7,7	—	— - —	— _	Na2CO3 • ЮН20
3,1	12,3 12,9 12,8	—	— — —	— —	
2,8	20,4	-		— — -		
—	— — —	26,9	3,9	-	— _	Na2CO3  ЮН2О +
-		 		26,6  24,6	4,2	-  7,2	-		 _	+ Na2CO3 • 7Н2О  Na2CO3 • 7Н2О
—	— — —	22,7	9,3	-	—	— J	
Температура, ° С

Твердые фазы

20	30	45	60

	-	-	-	22,5	10,2	-	-	-	-	Na2CO3 • 7Н2О + + Na2CO3  Н2О
—	—	—	—	21,9	10,4	32,2	0,0	31,8	0,0	
—	—	—	—	20,5	11,1	28,2	3,9	24 Л	7,2	
—	—	—	—	—	—	24,4	7,3	20,2	10,9	Na2CO3 • Н2О
—	—	—	—	—	—	20,7	11,1	16,6	14,5	

7. Растворимость Na2CO3 в водных растворах NaOH (г/л)

Температура, ° С

50		70		90	
NaOH	Na2CO3	NaOH	Na2CO3	NaOH	Na2CO3
63,44	267,00	63,22	279,40	62,75	281,00
184,50	94,70	183,30	98,90	181,50	100,40
318,20	20,40	316,60	26,60	313,80	31,40
479,50	11,65	476,00	18,36	475,00	19,00
656,00	3,64	647,00	5,17	644,00	6,44
					Продолжение
Температура, ° С					
100			120		140
NaOH	Na2CO3	NaOH	Na2CO3	NaOH	Na2CO3
62,50	287,70	62,00	282,70	61,40	283,50
180,90	101,30	179,80	103,10	177,80	103,10
312,80	38,80	310,20	36,00	306,90	36,80
463,00	20,10	462,80	20,50	461,40	21,10
642,00	7,40	638,00	8,08	631,60	7,86
8. Примерный ионный и солевой состав рассола

Состав рассола	Содовые заводы					
	Лисичан- ский	Березни- ковский	Славян- ский	Стерлита- макский	Крымский сырой, засульфаченный	
					летний	зимний
		Ионный состав				
Са2+	1,67	0,4	IX»	1,2	0,74	0,74
Mg2+	0,33	0,2	0,22	0,5	4,87	'5,43
SO$“	1,62	1,5	1,10	1,8	2,67	7,20
сг	106,00	105,5	106,0	104,5	106,2	103,0
Na+	105,62	106,4	105,88	105,14	103,26	104J03
		Солевой состав*				
NaCl	104,20	105,04	104,92	103,6	102,6	99,09
CaSOj*	0,06	0,06	0,06	0,06	0,06	0,06
СаС12	1,61	0,34	0,94	1,14	0,68	0,68
MgSO?** ***	0,13	0,08	0,08	0,20	1,95	2,20
Mgcir*	0,20	0,12	0,14	0,30	2,92	3,23
Na2SO4	1,43	1,36	0,96	1,54	0,66	4,94
Плотность, кг/м3	1200	1200	1200	1200	1200	1200

* Солевой состав рассола указан условно.

** Согласно средней растворимости сульфата кальция в воде.

*** Соотношение между сульфатом и хлоридом магния взято из соотношения
между их растворимостями в воде.

МАТЕРИАЛЬНЫЕ РАСЧЕТЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ КАЛЬЦИНИРОВАННОЙ СОДЫ

Все содовые заводы как в нашей стране, так и за рубежом представляют набор
агрегатов (элементов) с производительностью порядка 600 т соды в сутки (200-
220 тыс. т в год). Расход очищенного рассола на тонну выпускаемой соды составля-
ет в среднем 5 м3 при концентрации NaCl в очищенном рассоле 104-106 н. д. и плот-
ности 1200 кг/м3. Все материальные расчеты проводятся обычно на 1 т продукции,
т.е. на 1 т соды.

Порядок проведения материальных расчетов в пособии не приводится, даны
лишь конечные результаты в ваде таблиц. Эти таблицы дают возможность начальнику
смены, мастеру, аппаратчику судить о нормальной нагрузке основных аппаратов,
содового производства, что очень важно для правильного ведения технологического
режима на каждой станции. При необходимости подробного ознакомления с прове-
дением указанных расчетов можно обратиться к учебному пособию: С.А. Крашенин-
ников, Т.С. Граф. Материальные тепловые и технологические расчеты в производстве
кальцинированной соды М., 1984.
1. АБСОРБЦИЯ

1.	Материальный баланс промывателя воздуха фильтров (ПВФЛ)
(кг/т соды)

Компоненты	Приход	।	Расход							
	с очищенным : рассолом 		 1	1 с газом ваку- умфильтра	от химической реакции	Г  Итого	Г с рассолом в ! ПГКЛ-2	с газом в ат- мосферу	; на химическую реакцию	Итого
NaCl Примеси (NH4)2CO3 Н2О СО2 NH3 Инертный газ (сухой)	1162,60 16,13  3321,47	6,30 8,55  3,30 275,88	9,11	1162,601162,60 16,13	16,13  9,11 | 9,11  3319,773319,76  8,55  3,30 275,88		6,30 4,38 0,07  275,88	1,71  4,17  3,23	1162,60  16,13  9,11  3327,77  8,55  3,30 275,88
Всего 		4500,20 ‘294,03		9,11		1507,60	286,63	9,11	

2.	Материальный баланс промывателя газа абсорбции (ПГАБ)
(кг/т соды)

Компоненты	Приход				Расход		
	с очищенным рассолом	с газом из АБ-1 от химической реакции		Итого	с рассолом в ПГКЛ-2	с газом в ХГСП на химическую реакцию	О g X
NaCl Примеси Н2О (NH4)2CO3 СО2 Инертный газ (сухой) NH3	387,50  5,37 1106,93	2,29  74,00 8,50  5,50	15,27	387,50 5,37  1109,22 15,27  74,00 8,50  5,50	387,50 5,37 1104,06 15,27  —	2,29	2,87  67,00	7,00  8,50  0,10	5,40	387,50 5,37  1109,22 15,27 74,00 8,50  5,50
Всего ....	1499,801 90,29		15,27	1605,36	1512,20	77,89 • 15,27	1605,36
3.	Материальный баланс второго промывателя газа колонн (ПГКЛ-2)
(кг/т соды)

Компо- ненты	Приход					Расход			
	с очищенным рассолом		с газом из ПГКЛ-1	1 от химической  реакции  ...	1  । Итого  L		с рассолом в [АБ-1	с газом в атмосферу	на химическую реакцию	'  1	 _	i	Итого
	из ПВХЛ	из ПГАБ							
NaCl	1162,60	387,50			1550,10	1550,10		—	1550,10
Примеси	16,13	5,37	-	—	21,50	21,50	—	—	21,50
(NH4hCO3	9,11	15,27	—	34,80	59,18	59,18	—	—	59,18
NH4OH		—	—	128,55	128,55	128,55	—	—	128,55
Н2О	3319,76	1104,06	24,00	—	4447,82	4364,07	11,00	72,75	4447,82
СО2		—	71,60	—	71,60	—	55,60	16,00	71,60
NH3	—	—	75,40	—	75,40	—	0,60	74,60	35,40
Инертный газ			660,00	-	660,00	—	660,00	-	660,00
Всего . .	4507,60	1512,20	831,00	163,35		6123,40	727,20	163,35	

4.	Материальный баланс первого абсорбера (АБ-1)
(кг/т соды)

Приход

Расход

Компо- ненты	с жидкостью из ПГКЛ-2	с газом		от химической реакции	Итого	с жидкостью в холодильник 1 и затем в АБ-2	с газами в ПГАБ	1 на химическую  реакцию  1	Итого
		из АБ-2	!  из ДСЖ						
NaCl	1510,10		—			1550,10	1550,10				1550,10
Примеси	21,50	—	—	0,10	21,60	21,60	—	—	21,60
(NH4)2CO3	59,18	—	—	132,82	192,00	192,00	—	—	192,00
NH4OH	128,55	—	—	345,45	474,00	474,00	—	—	474,00
Н2О	4364,07	33,20	19,00	0,08	4416,35	4211,39	2,29	202)67	4416,35
СО2	—	96,00	39,00		135,00	—	74,00	61,00	135,00
NH3		180,00	40,00	—	220,00	—	5,50	214,78	220,00
Инертный газ (сухой)	—	7,50	1,00		8,50	—	8,50	—	8,50
Всего . .	6123 ДО	316,70	99,00	478,45		6449J09	90,29	478Д5	
5. Материальный баланс второго абсорбера (АБ-2)
(кг/тс)

				Приход				Расход		
Компо- ненты	С жидкостью из САР-1	|	1  с газами после ХГДС	f от химический реакции	Итого  1  1						— с жидкостью в ХОЛОДИЛЬНИК н далее в САР-2	с газами в АБ-1	на химическую реакцию	о  g S
NaCl примеси (NH4)2CO,  NH4OH Н2О СО2 NH3 Интертный газ (cyxotO	1550,10 21,60 192,00  474,00  4211,39	110,00  230,0  410,00  7,50	292,00  260,00  -	1550,10 21,60  484,00  734,00  4321,39  230,00  410,00 730	1550,10 21,60 484,00 734,00  4099,39	33,20 96,00 180,00  7,50	188,00  134,00  230,00	1550,10 21,60  484,00  734,00  4321,39  230,00  410,00 7,50
Всего . .	6449,09	757,50	552Д0		6889,09	316,70	552,00	-

II. КАРБОНИЗАЦИЯ

6. Материальный баланс колонны предварительной карбонизация (КЛПК)
(кг/т соды)

		Приход				Расход		
Компо- ненты	с рассолом из САР-2	с газом известковых печей	от химической реакции	Итого	с рассолом । в ПГКЛ-2	1 с газом	j  в ПГКЛ-1	!	1 | на химическую i реакцию	Итого
NaCl Примеси (NH4)2CO3  NH4OH  Н2О с<?2  NH3 Инертный газ (сухой)	1550,10 21,60  484,00  734,00  4099,39	2,80  157,00  187,00	332Д0  79,30  16,30	1550,10 21,60 8i4,00  734,00  4181,49 157,00  16,30  187,00	1550,10 21,60 814,00  734,00  4175,81	-  5,68  5,00 16,30  187,00	-  275^0  152,00	1550,10 21,60 814 ДО  734,00  4181,49 157,00 16,30  187,00
Всего . .	6889,09	346,80	427,60		7019,91  1	213,98	427,60:	

s f

с рассолом
из КЛПК

с газом из
КЛПК

с газом
изКЛ

3
в

от химической
реакции

Итого

с рассолом
в КЛ

с газом в
ПГКЛ-2

на химическую
реакцию

х

В

Итого
8. Материальный баланс карбонизационной колонны (КЛ)
(кг/т соды)

Приход

Расход

Компоненты

с газом

	с рассолом из ПГКЛ-1	известко- вых печей (2-й ввод)	смешан- ный "кре- пкий” газ (1-й ввод)	от химиче- ской реак- ции	Итого	с суспензи- ей на ФЛ	с газом в ПГКЛ-1	на химиче- скую реак- цию	Итого
NaCl	1550,10	—	—	—	1550,10	400,00			1150,10	1550,10
Примеси	21,60	—	—	—	21,60	21,60	—	—	21,60
(NH4)2CO3	923,00	—	—	351,00	1274,00	146,00	—	1128,00	1274,00
NH4OH	337,40	—	—	—	337,40	—	—	337,40	337,40
NaHCO3	—	—	—	1650,00	1650,00	1650,00	—	—	1650,00
ЫЩНСОэ	—	—	—	1860,00	1860,00	310,00	—	1550,00	1860,00
NH4CI	—	—	—	1050,00	1050,00	1050,00	—	—	1050,00
Н2О	4230,19	7,00	3,75	10730	4348,44	4105,44	31,00	212,00	4348,44
NH3			—	39,10	39,10	—	39,10	—	39,10
СО2	—	307,50	490,50	—	798,00	—	116,60	680,40	798,00
Инертный газ (сухой)	—	367,00	106,00	—	473,00	—	473,00	—	473,00
Всего		7062,29	681,50	600,25	5057,60	—	7683,04	659,70	5057,90	—
ЛИТЕРАТУРА

Брицке Э.В., Капустинский А.Ф. Термические константы неорганических веществ.
М.-Л., 1949.

Варламов М.Л.,Беньковский С.В., Кричевская Е.Л. и др. Производство кальци-
нированной соды и поташа при комплексной переработке нефелинового сырья.
М.. 1977.

Колмановский И.И. Производство очищенного бикарбоната натрия. М. -
Л., 1964.

Микулин Г.И., Поляков И.К. Дистилляция в производстве соды. М., 1959.

Петров Г.В. Оборудование содовых заводов. Харьков, 1965.

Производство кальцинированной соды/Под ред. Я.Р. Гольдштейна. М., 1940.

Ткач Г.А. Абсорбция - десорбция в производстве соды. М-, 1979.

Шокин И.Н., Крашенинников С.А. Технология кальцинированной соды и очи-
щенного бикарбоната натрия. М., 1972.

Шокин И.Н., Крашенинников С.А. Технология соды. М., 1975.

Фурмаи А.А., Шрайбмаи С.С. Приготовление и очистка рассола. М., 1966.
ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие........................................................... j

Введение	............................................................ 4

Глава 1. Основные свойства кальцинированной соды и принципиальная схема
ее производства аммиачным способом.....................................8

§ 1.	Основные свойства кальцинированной соды...............8

§ 2.	Принципиальная схема производства соды аммиачным
способом.....................................................9

Г л а и а 2. Сырье н вспомогательные материалы, применяемые в производстве
кальцинированной соды аммиачным способом...............................13

§	3.	Поваренная соль (хлорид натрия)........13

§	4.	Карбонатное сырье...................19

§	5.	Вспомогательные материалы...........20

Г л а в а 3. Транспортирование газов в жидкостей в производстве соды...24

§	6.	Компрессоры и вентиляторы...........24

§	7.	Машины для создания вакуума..............33

§	8.	Насосы....................-35

Г л а в а 4. Получение извести и диоксида углерода....................37

§ 9.	Физико-химические основы процесса обжига карбонатного
сырья........................................................37

§ 10.	Технологическая схема производства извести и диоксида 41
углерода.....................................................41

§ 11.	Аппаратура отделения известковых печей и ее обслуживание 44
§ 12. Сушка, пуск и остановка известково-обжигательной печи 54
§ 13. Технологический режим работы известковых печей........55

§ 14.	Принципиальные основы автоматического регулирования
работы известковых печей.....................................62

§ 15.	Охрана труда и техника безопасности в отделении извест-
ковых печей..................................................63

Г л а в а 5. Приготовление известкового молока........................65

§ 16.	Физико-химические основы процесса гашения СаО водой 65

§ 17.	Технологическая схема получения известкового молока 67

§ 18.	Аппаратура отделения известкового молока.............70

§ 19.	Технологический режим работы отделения известкового
молока.......................................................74

§ 20.	Принципиальные основы автоматического регулирования
процесса получения известкового молока............. .’.......77

§ 21.	Охрана труда и техника безопасности в отделении извест-
кового молока................................................78

Г л а в а 6. Предварительная очистка сырого рассола...................79

§ 22.	Физико-химическое основы процесса очистки рассола от
примесей.....................................................79

§ 23.	Технологическая схема отделения одноступенчатой очист-
ки рассола ..................................................83

§ 24.	Аппаратура отделения очистки рассола.................85

§ 25.	Технологический режим работы отделения очистки рас-
сола ........................................................89

§ 26.	Принципиальные основы автоматического регулирования
процесса очистки сырого рассола..............................91

§ 27.	Охрана труда и техника безопасности в отделении очистки
рассола......................................................92

Г л а в а 7. Приготовление аммонизированного рассола (отделение абсорбции) 93
§ 28. Физико-химические основы процесса аммонизации рас-
сола .................................................................93
§ 29.	Технологическая схема отделения абсорбции..............96

§ 30.	Аппаратура отделения абсорбции.........................99

§ 31.	Технологический режим работы отделения абсорбции 112

§ 32.	Принципиальные основы автоматического регулирования
процесса абсорбции........................................116

§ 33.	Охрана труда и техника безопасности в отделении аб-
сорбции ..................................................117

Г л а в а 8.	Карбонизация аммонизированного рассола (отделение карбо-
низации) .............................................................119

§ 34.	Физико-химические основы процесса карбонизации. . ..119
§ 3$. Технологическая схема отделения карбонизации. .	. . 125

§ 36.	Аппаратура отделения карбонизации....................130

§ 37.	Технологический режим работы отделения карбонизации 138

§ 38.	Принципиальные основы автоматического регулирования
процесса карбонизации.....................................144

§ 39.	Охрана труда и техника безопасности в отделении кар-
бонизации.................................................146

Г л а в а 9. Фильтрация суспензии бикарбоната натрия (отделение филь-
трации) ..............................................................148

§	40.	Сущность процесса фильтрации...................148

§	41.	Технологическая схема отделения фильтрации.....150

§	42.	Аппаратура отделения фильтрации................153

§	43.	Технологический режим работы	отделения фильтрации 157

§ 44.	Принципиальные основы автоматического регулирования
процесса фильтрации.......................................160

§ 45.	Охрана труда и техника безопасности в отделении филь-
трации ...................................................160

Глава 10. Кальцинация бикарбоната натрия (отделение содовых печей) 162
§ 46. Физико-химические основы процесса кальцинации би-
карбоната натрия ........................................................162

§ 47.	Технологическая схема отделения содовых печей......165

§ 48.	Апларатура-отделения содовых печей....................168

§ 49.	Технологический режим работы отделения содовых
печей ....................................................185

§ 50.	Принципиальные основы автоматизации отделения содо-
вых печей.................................................187

§ 51.	Охрана труда и техника безопасности в отделении содо-
вых печей.................................................189

§ 52.	Производство тяжелой соды.............................190

Г л а в а 11. Регенерация аммиака из жидкостей содового производства (от-
деление дистилляции) ..................................................193

§	53.	Физико-химические основы процесса	регенерации

аммиака......................................193

§	54.	Технологическая схема отделения дистилляции.197

§	55.	Аппаратура отделения дистилляции............204

§	56.	Технологический режим работы отделения	дистилляции	221

§ 57.	Принципиальные основы автоматического регулирования
процесса регенерации аммиака..............................226

§ 58.	Охрана труда и техника безоцасности в отделении дис-
тилляции .................................................227

Г лав а 12. Элементы экономики н НОТ в производстве кальцинирован-
ной соды ..............................................................229

Г л а в а 13. Технический прогресс в пути дальнейшего развития производ-
ства кальцинированной соды.............................................237

Г л а в а 14. Производство очищенного бикарбоната натрия.................246

§ 59.	Свойства и применение бикарбоната натрия.............246

§ 60.	Принципиальная схема получения очищенного бикар-
боната натрия............................................ 249
§ 61.	Физико-химические основы отдельных стадий производ-
ства очищенного бикарбоната натрия ...................... 25'Q

§ 62.	Технологические схемы производства очищенного би-
карбоната натрия.......................................... 254

§ 63.	Аппаратура для производства очищенного бикарбоната
натрия.................................................... 260

§ 64.	Технологический режим работы цеха очищенного бикар-
боната натрия..............................................269

§ 65.	Принципиальные основы автоматического регулирования
производства очищенного бикарбоната натрия.................273

§ 66.	Охрана труда и техника безопасности в производстве
очищенного бикарбоната натрия .............................274

Приложения..............................................................275

Литература..............................................................284
Сергей Александрович Крашенинников

ТЕХНОЛОГИЯ КАЛЬЦИНИРОВАННОЙ СОДЫ
И ОЧИЩЕННОГО БИКАРБОНАТА НАТРИЯ

Заведующий редакцией Э.С. Котляр
Редактор И.Ф. Гуревич
Младший редактор Л.Н. Чернецова
Художественный редактор Г.В. Куликов
Технический редактор Л.А. Муравьева
Корректор С.К. Завьялова

ИБ. №5238

Изд. № ППМ-1156. Сдано в набор 26.02.85. Подп. в печать 11.05.85. Т—11612.

Формат 60x901/16. Бум. офсетная № 1. Гарнитура Пресс-Роман. Печать ротапринтная.
Объем	18,0 усл. печ. л.	18,25 усл. кр.-ртт.	19,89 уч. изд. л.

Тираж 2000 экз.	Зак. № 2305	Цена 45 коп.

Издательство ’’Высшая школа”, 101430, Москва, ГСП-4, Неглинная ул., д. 29/14.
Набрано на наборно-пишущих машинах издательства

Отпечатано в Московской типографии № 9 ’’Союзполиграфпрома” при Государствен-
ном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли, 109033,
Москва, Волочаевская, 40