1 / 27

TEHNOLOGIJA S O D E Natrijum - karbonat Na 2 CO 3

TEHNOLOGIJA S O D E Natrijum - karbonat Na 2 CO 3. Pripremio : Varga I štvan HEMIJSKO-PREHRAMBENA SREDNJA ŠKOLA ČOKA v arga.i @ neobee.net. Osobine i značaj sode. Osobine: Bezvodni natrijumkarbonat je beo kristalni prah gustine 2,53 g/cm 3 ; Temperatura topljenja je 853 o C;

deiter
Download Presentation

TEHNOLOGIJA S O D E Natrijum - karbonat Na 2 CO 3

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. TEHNOLOGIJAS O D ENatrijum-karbonat Na2CO3 Pripremio: Varga Ištvan HEMIJSKO-PREHRAMBENA SREDNJA ŠKOLA ČOKA varga.i@neobee.net

  2. Osobine i značaj sode Osobine: • Bezvodni natrijumkarbonat je beo kristalni prah gustine 2,53 g/cm3 ; • Temperatura topljenja je 853 oC; • U vodi se rastvara uz oslobađanje toplote; • Rastvorljivost bezvodnog natrijumkarbonata na 0 oC je 7,1 g dok na 100 oC 45,5 g/100 g vode. • Vodeni rastvor reaguje alkalno zbog hidrolize.

  3. Iz rastvora, ispod 32 oC kristališe kao dekahidrat Na2CO3 x 10 H2O; • Iznad 32 oC prelazi u monohidrat Na2CO3xH2O ; • Zagrevanjem iznad 107 oC prelazi u anhidrovanu supstancu – Na2CO3 (kalcinisanu sodu). Značaj : Soda je jedan od osnovnih hemijskih proizvoda. Svetska proizvodnja premašuje 100 miliona tona godišnje.

  4. Nalaženje u prirodi i upotreba sode Soda se u prirodi nalazi u sodnim jezerima u Kaliforniji i istočnoj Africi. Ukupna količina sode u ovim jezerima procenjuju na oko 250 miliona tona. Upotreba: • Industrija stakla; • Za proizvodnju sapuna i drugih sredstava za pranje; • U proizvodnji celuloze i hartije; • U proizvodnji glinice ( Al2O3); • U industriji šećera, kože i tekstila; • U proizvodnji hrane, farmaceutskih proizvoda;

  5. U metalurgiji; • Za omekšavanje vode; • Za proizvodnju vodenog stakla, mineralnih boja; • Kao sredstvo za neutralizaciju; • Za prečišćavanje petrohemijskih produkata, itd.

  6. Proizvodnja sode Industrijski se soda može dobiti: • Leblankovim postupkom (poznat od 1791.godine); • Solvejevim postupkom (primenjuje se od 1860.g.). Danas se isključivo primenjuje Solvejev takozvani amonijačni postupak.

  7. Leblancov postupak dobijanja sode Sirovine su bile: • Kuhinjska so; • Sumporna kiselina; • Krečnjak i • Ugalj. Osnovni procesi dobijanja sode po ovom postupku zasnivaju se na sledećimreakcijama: 2 NaCl + H2SO4 Na2SO4 + 2 HCl Na2SO4 + 2 C Na2S + 2 CO2 Na2S + CaCO3Na2CO3 + CaS

  8. Nedostaci postupka: • Veliki utrošak goriva i sumporne kiseline; • Mnogo otpadnih proizvoda; • Nedovoljno čista soda; • Zagađivanje okoline. ALI zahvaljujući ovom postupku, razvijeni su mnogi aparati u hemijskoj industriji, kao što su na primer: • Rotacione peći, • Sulfatne mufolne peći, • Telenove tave za uparavanje lugova sode itd.

  9. Amonijačni postupak dobijanja sodeE.Solvay (1860. g.) Sirovine su: • Kuhinjska so (NaCl); • Krečnjak (CaCO3) i • Amonijak (NH3). Kuhinjska so i krečnjak se međusono ne reaguju. Uloga amonijaka je da stvori međuproizvode koji će omogućiti reagovanje kuhinjske soli i CO2 iz krečnjaka, što vodi ka stvaranju sode.

  10. Faze amonijačnog postupka • Pečenje krečnjaka radi dobijanja CO2 i CaO; • Priprema vodenog rastvora kuhinjske soli; • Uvođenje amonijaka u slani rastvor (apsorpcija); • Uvođenje CO2 u slani amonijačni rastvor i taloženje NaHCO3 (karbonizacija); • Ceđenje i ispiranje NaHCO3; • Prevođenje NaHCO3 u Na2CO3 (kalcinisanje)i • Regenerisanje amonijaka.

  11. Pečenje krečnjaka radi dobijanja CO2 i CaO Pečenje krečnjaka vrši se JAMASTIM i ROTACIONIM pećima na temperaturi od oko 1000 oC. Termičko razlaganje krečnjaka se vrši prema reakciji: CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g) JAMASTE peći su zatvorene, visoke oko 20 m i rade kontinualno. Krečnjak krupnoće 50-120 mm, meša se sa koksom ili antracitom i peče uz uduvavanje vazduha. Izlazni gas sadrži od 30-40 zapreminskih % CO2. Nakon prečišćavanja gasa u elektrostatičkim filtrima, vrši se hlađenje i uvođenje u karbonizer.

  12. CaO kao drugi proizvod pečenja krečnjaka se gasi vodom u rotacionim bubnjevima dužine oko 15 m i prečnika oko 2,5 m. Količina vode podešava se tako da koncentracija Ca(OH)2 u krečnom mleku bude oko 290 g / litar. Reakcija gašenja kreča je jako egzotermna i može se prikazati: CaO (s) + H2O (l) Ca(OH)2 (aq) Krečno mleko se koristi u procesu regenerisanja NH3.

  13. Priprema vodenog rastvora NaCl Za proces je potreban zasićen rastvor soli koji treba da sadrži oko 300 g NaCl /1 L vode. Rastvor se priprema rastvaranjem kamene soli. Kad god je mogućno, koristi se i voda slanih izvora, koja radi zasićenja koncentruje zagrevanjem i isparavanjem. Prirodni slani rastvori sadrže i rastvorene primese soli kalcijuma, magnezijuma i gvožđa. Njihovo uklanjane se vrši taloženjem pomoću krečnog mleka i sode.

  14. Uvođenje NH3 u slani rastvor - apsorpcija Amonijak je potrebno uvesti u slani rastvor preCO2 jer se CO2 slabo rastvara u čistom rastvoru NaCl. Amonijak reaguje s vodom prema reakciji: NH3 (g) + H2O (l) NH4OH(aq) Reakcija je povratna i egzotermna. Temperatura treba da je između 30 – 40 oC, jer u suprotnom dolazi do gubitaka. Najbolji prinos se postiže kada se NH3 uvede u količini, da odnos NaCl : NH3 = 1 : 1,06 mol Višak amonijaka je potreban zbog njegove velike isparljivosti.

  15. Tehničko izvođenje apsorpcije NH3 Apsorpcija se vrši u kolonama sa podovima izrađenih od livenog gvožđa, visoke oko 20 m i rade kontinualno na principu suprotnih tokova: Slani rastvor se preliva sa poda na pod preko prelivnih cevi, dok u suprotnom smeru, sa dna kolone dovodi se gasoviti NH3. Amonijak prolazeći kroz centralne otvore na podovima meša se sarastvorom, pri čemu se odigrava apsorpcija. Radi održavanja optimalne temperature u donjoj polovini kolone-apsorbera između podova nalaze se hladnjaci kroz koje protiče hladna voda.

  16. Uvođenje CO2 - karbonizacija Pod karbonizacijom podrazumevamo zasićivanje slanog amonijačnog rastvora ugljendioksidom.Pri ovoj hemijskoj apsorpciji odigravaju se sledeće reakcije: 2 NH4OH (aq) + CO2 (g) (NH4)2CO3 (aq) + H2O (l) (NH4)2CO3 (aq) + H2O + CO2 (g) 2 NH4HCO3 (aq) NH4HCO3 (aq) + NaCl (aq) NaHCO3 (s) + NH4Cl (aq) Pored koncentracije reaktanata na prinos NaHCO3 utiče i temperatura rastvora. Optimalna temperatura je između 40 – 60 oC,što je povoljno za stvaranje krupnijih kristala NaHCO3,koji se lako cede i ispiraju i teže rastvaraju u vodi. Na kraju se suspenzija hladi do 25 oC radi postizanja većeg prinosa.

  17. Dijagrami rastvorljivosti NaHCO3 i NH4Cl Pošto je rastvorljivost NH4Cl mnogo veća od rastvorljivosti NaHCO3 hlađenjem rastvora dolazi do kristalizacije natrijum-hidrogenkarbonata dok NH4Cl sa ostalim amonijačnim solima ostaje u rastvorenom obliku.

  18. Tehničko izvođenje karbonizacije Karbonizacija se odvija u Solvejevim kolonama sa kosim podovima. Kolona je izrađena od livenog gvožđa i visoka je oko 20 m. Amonijačni rastvor se dovodi sa vrha kolone i sliva se kroz centralne otvore na podovima u susret CO2Koncentracija CO2 je oko 70 % a pritisak oko 0,3 MPa Pošto rastvor i gas prolaze kroz iste otvore, ali u suprotnom smeru, dobro se mešaju i karbonizacija je efikasna. U donjoj polovini kolone nalaze se ugrađeni hladnjaci za održavanje optimalne temperature. Kristali NaHCO3 zajedno sa rastvorom klize niz podove do dna kolone odakle se odvode na ceđenje.

  19. Odvajanje i ispiranje NaHCO3 Talog se cedi u rotacionim vakuum filtrima ili centrifugama. Kapacitet vakuum filtra iznosi 200 – 500 tona sode dnevno. Ispiranje taloga se vrši radi odstranjivanja zaostalih soli kao što su NaCl, NH4Cl i NH4HCO3, jer pri kalcinisanju reaguju sa NaHCO3 i time smanjuju prinos sode. NH4Cl + NaHCO3 NaCl + NH3 + CO2 + H2O NH4HCO3 NH3 + CO2 + H2O Pošto se NaHCO3 dobro rastvara u vodi, prilikom ispiranja dolazi do gubitaka od oko 10 %.Ovi gubici su manji ukoliko se ispiranje vrši hladnom vodom zasićenom CO2. Ispran talog sadrži od 8 – 18 % vode.

  20. Kalcinisanje NaHCO3 Pod kalcinacijom se podrazumeva prevođenje NaHCO3 u sodu – Na2CO3 zagrevanjem, pri čemu se pored nevezane oslobađa i vezana voda. Razlaganje natrijumbikarbonata počinje na120 oC, a potpuno se završava na 170 – 180 oC. Pri kalcinisanju odvija se sledeća reakcija: 2 NaHCO3Na2CO3 + CO2 + H2O Kalcinisana soda sadrži oko 99 %Na2CO3. Ona je vrlo rastresita i laka, zato se kvasi vodom i time prevodi u tešku sodu (Na2CO3 x H2O). Kalcinisanje se vrši u rotacionim pećima.

  21. Tehničko izvođenje kalcinisanja u rotacionim pećima Rotacione peći su valjkastog oblika dužine oko 20 m. Zagrevaju se indirektno (preko zida peći) po principu istih smerova ( soda i topli gasovi kreću se kroz peć u istom smeru). NaHCO3 se unosi na najtoplijem delu peći,a Na2CO3izbacuje na suprotnom kraju,gde je temperatura najniža. Prenošenjem pužastim transporterom soda se potpuno ohladi i može se odmah pakovati. CO2 iz peći se odvodi i ponovo se koristi u procesu pri karbonizaciji.

  22. Šema rotacione peći za kalcinisanje CO2 NaHCO3 Vreli gasovi Ložište Na2CO3

  23. Regenerisanje amonijaka Rastvor (matični lug) posle ceđenja NaHCO3 sadrži sav NH3koji je unet u proces. Amonijak se nalazi u obliku: • NH4Cl oko 75 %; • NH4HCO3 i (NH4)2CO3 oko 25 %. Pored ovih soli rastvor sadrži i neiskorišćenog NaCl. Pošto je amonijak najskuplja sirovina u procesu proizvodnje sode, vrši se njegova regeneracija destilacijom uz dodatak krečnog mleka ( Ca(OH)2). Pri tom se oslobađa iz svojih soli prema reakcijama: 2 NH4Cl + Ca(OH)22 NH3(g) + CaCl2 + H2O NH4HCO3NH3(g)+CO2(g)+ H2O (NH4)2CO32 NH3(g) + CO2(g) + H2O

  24. Uprošćena šema tornja za destilaciju NH3(g) i CO2(g) Unutar tornja nalaze se podovi sa prelivnim cevima za tečnu fazu i centralnim otvorima sa zvonastim i tanjirastim barboterima za oslobođene gasove. Najviši i najuži deo tornja je kondenzator u kome se kondenzuje vodena para. Pri proizvodnji 1 tone sode nastaje oko 9 m3 rastvora CaCl2. Kondenzator Matični lug Krečno mleko Vodena para CaCl2(aq)

  25. Uprošćena šema proizvodnje sode po Solveju H2O NaCl(aq) NaCl (aq) + NH4OH NaCl(s) Prečišćavanje NH3 Kalcinisanje K A R B O N I Z E R CO2 Vodena para A P S O R B E R Kolona za regenerisanje NH3 Na2CO3 Peć NaHCO3 CaCO3 NaHCO3 NH4Cl H2O CaO Vakuum filtar CaCl2 (aq) Ca(OH)2 CO2 NH4Cl (aq)

  26. CO2 NaCl NaCl + NH3 Slani rastvor Apsorber Karbonizer NaHCO3 CO2 NH3 NH4Cl Krečnjak Pečenje krečnjaka Vakuum filtar NH4Cl NaHCO3 CaO Regenerisanje NH3 Gašenje kreča Kalcinisanje Ca(OH)2 Destilacija Soda CaCl2

  27. Natrijim-hidrogenkarbonat NaHCO3 Nastaje kao međuproizvod u procesu proizvodnje sode po Solvejevom postupku. Pošto nije čist ne može se odmah upotrebiti.Sadrži nešto amonijačnih soli pa miriše na NH3 . Da bi se dobio čist i upotrebljiv proizvod, soda-bikarbona se rastvara u vodi temperature od 65 – 80oC, filtrira i pod pritiskom zasićuje CO2. Iz ohlađenog rastvora kristališe čist NaHCO3, koji se suši na 45 oC u atmosferi CO2. Upotrebljava se: • U medicini kao slaba alkalija; • U tekstilnoj industriji a najviše • Za proizvodnju praškova za pecivo.

More Related