Технологічні процеси охорони довкілля при виробництві каустичної соди

Размещено на http://www.allbest.ru/

АНОТАЦІЯ

Темою даної роботи є виробництво каустичної соди. Сода каустична є пожежо- та вибухобезпечна. Їдка, корозійно активна речовина. За ступенем впливу на організм відноситься до речовин 2-го класу небезпеки. Як тверда речовина, так і концентровані її розчини викликають дуже сильні опіки.

Виробляється у двох видах: твердому та рідкому. Тверда гранульована каустична сода являє собою білу тверду масу з розміром лусочок 0,5-2 см. Рідкий розчин каустичної соди - безбарвний.

ANNOTATION

The theme of this work is the production of caustic soda. Caustic Soda is a inflammablity and explosion. Fretting, corrosion active ingredient. The degree of influence on the body relates to compounds of the 2nd class of danger. As solid and concentrated solutions of cause very severe burns.

It is produced in two forms: solid and liquid. Solid granular caustic soda is the white solid mass scales with the size of 0.5-2 cm Liquid caustic soda solution - colorless.

ЗМІСТ

ВСТУП

РОЗДІЛ 1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ВИРОБНИЦТВА КАУСТИЧНОЇ СОДИ

1.1 Виробництво каустичної соди в Україні та країнах СНД

1.2 Характеристика та вимоги до якості продукції каустичної соди

1.3 Характеристика сировини, матеріалів та напівпродуктів

1.4 Фізико-хімічні основи технологічного процессу виробництва каустичної соди

РОЗДІЛ 2. ТЕХНОЛОГІЯ ВИРОБНИЦТВА КАУСТИЧНОЇ СОДИ

2.1 Функціональна схема виробництва каустичної соди

2.2 Класична схема виробництва каустичної соди

2.2.1 Опис та технологічна схема виробництва каустичної соди

2.2.2 Технологічно проблемні стадії виробництва каустичної соди

2.2.3 Аналіз утворення відходів від виробництва каустичної соди

2.3 Новітня схема виробництва каустичної соди

2.3.1 Опис та технологічна схема виробництва каустичної соди

2.3.2 Проблемні стадії виробництва каустичної соди

2.4 Порівняльна характеристика технологічних схем виробництва каустичної соди

РОЗДІЛ 3. ТЕХНОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ ОХОРОНИ ДОВКІЛЛЯ ПРИ ВИРОБНИЦТВІ КАУСТИЧНОЇ СОДИ

3.1 Аналіз потоків відходів від виробництва каустичної соди

3.1.1 Газові відходи

3.1.2 Рідкі відході

3.1.3 Тверді відходи

3.2 Впровадження природоохоронних технологій у виробництві каустичної соди

3.2.1 Огляд та аналіз існуючих технологій очищення каустичної соди

3.2.2 Вибір та обґрунтування технологій очищення каустичної соди

РОЗДІЛ 4. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

4.1 Розрахунок матеріального балансу процесу

4.2 Розрахунок (оцінка) кількості відходів

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

ДОДАТКИ

ВСТУП

Обєктом дослідження в даній роботі є виробництво натрію гідроксида (каустична сода) -- білої чи майже білої розплавленої маси або у вигляді маленьких кульок, пластівців та інших форм, що містить суму лугів у межах 97,0-100,5% у перерахунку на NaОН. NaОН -- твердий та ламкий з кристалічним зламом; у воді і під дією кисню швидко абсорбує вуглекислий газ та воду.

У хімічних галузях промисловості натрій гідроксид застосовується для нейтралізації кислоти, як реагент або каталізатор у хімічних реакціях; у хімічному аналізі - для титрування; також NaOH використовується для травлення алюмінію та у виробництві чистих металів; у нафтопереробці - для виробництва олив.

Каустична сода у цивільній обороні застосовується для дегазації і нейтралізації отруйних речовин, у тому числі зарину, в ізолюючих дихальних апаратах (ІДА), для очищення повітря від вуглекислого газу, що видихається. У процесі написання було вивчено: хімічні та фізико-хімічні процеси, що відбуваються при одержанні каустичної соди; технології основних хімічних виробництв; фізичну сутність, призначення та область застосування основних процесів хімічних та природоохоронних технологій; загальні закономірності перебігу гідромеханічних, теплових та масообмінних процесів; основні поняття, визначення і терміни, що характеризують гідромеханічні, теплові та масообмінні процеси; основні варіанти апаратурного оформлення технологічних процесів виробництва та процесів охорони довкілля; загальні методи розрахунку конструктивних розмірів апаратів; умовні графічні позначення технологічного обладнання. сучасні підходи до проектування гнучких хіміко-технологічних екологічно безпечних виробництв; критерії вибору процесів та обладнання захисту довкілля;

РОЗДІЛ 1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ВИРОБНИЦТВА КАУСТИЧНОЇ СОДИ

1.1 Виробництво каустичної соди в Україні та країнах СНД

На початку XIX століття розвиток виробництва каустичної соди ( NaOH ) було тісно пов'язане з розвитком виробництва кальцинованої соди. Цей взаємозв'язок була обумовлена тим, що сировиною для хімічного способу отримання NaOH служила кальцинована сода, яка у вигляді содового розчину каустіфіціровалась вапняним молоком. А сировиною для отримання каустичної соди можуть бути природні речовини містять Na і CO. Крім того, для отримання соди застосовують ряд допоміжних матеріалів - аміак, паливо, воду і пар. Природні джерела каустичної соди незначні ( мінерали натрон, термонатріт, трону ) . Na CO отримують головним чином насиченням NH і СО розчину NaCl і подальшим нагріванням до 140-160 ° С, а також з нефеліну . Содові озера і содові відкладення розташовані головним чином в Західному Сибіру і Кулундинской степу ( Петуховскій та Михайлівська група озер) . Одночасно в кінці XIX ст . стали швидко розвиватися електрохімічні методи отримання NаОН електролізом вод ¬ них розчинів NaCl. Хлорид натрію (кухонна сіль) широко поширена в природі як у твердому вигляді ( пласти кам'яної солі, самосадочная сіль соляних озер), так і у вигляді розчинів (морська вода, соляні озера, соляні джерела ) . Відомі родовища кухонної солі : Артемівська - Слов'янське, Верхньокамське і Яр- Бішкадакское месорожденіе в Башкіріі.Верхнекамское родовище характеризується також величезними покладами сільвініта.Сільвініт є мінералом, що містить суміш NaCl (70 - 75%) і KCl.Отход виробництва хлориду калію, який містить у сухому вигляді до 97 % NaCl, 1% KCl і домішки солей кальцію і магнію, використовують для виробництва соди.Каустична сода виробляється в Україні (марки РД), а також імпортується в основному з Росії (марки РД і РР). Середня ціна каустичної соди марки РД 4500 - 5000 грн. тонна.

Каустична сода використовується в металургії, хімічній, медичній, нафтовій і целюлозно-паперовій промисловості. Каустична сода, отримана за мембранною технологією, як і ртутним каустиком застосовується в атомній енергетиці. Каустична сода, яка отримана за мембранним методом електролізу, має високі конкурентоспроможні показники не тільки через більш низьку ціну, але й завдяки її більш високій якості, що відповідає ртутному каустику. Реалізація проекту дозволить повністю закрити потребу внутрішнього ринку України в якісному каустику. [1]

В Україні виробництво повністю забезпечене сировиною. На підприємстві є власний промисел, що розробляє поклади каустичної соди. Вирішене питання забезпечення енергоресурсами - електроенергією, природним газом, водою, технологічною парою. Реконструкція виробництва виконується на існуючих виробничих площах, без капітального будівництва нових корпусів. Існуюча площадка обладнана автодорогами, залізничними під'їзними коліями, каналізаційними й водогінними мережами. Є комплекс очисних споруд, нормативна санітарна зона. Виробництво забезпечено кваліфікованими кадрами. [1]

У листопаді 2010 року Презитентом України було відкрито нове виробництво каустичної соди на ТОВ "Карпатнафтохім". З пуском нового виробництва в Україні вперше розпочато випуск вітчизняної каустичної соди мембранним методом, якість якої відповідає світовому рівню.

Прогресивна технологія одержання каустичної соди мембранним способом також дозволяє підвищити безпеку ведення технологічного процесу за рахунок різного зменшення кількості водню в хлоргазі, що значно підвищує ступінь зрідження хлору і відповідно зменшує кількість абгазів зрідження, які викидаються в атмосферу.

1.2 Характеристика та вимоги до якості продукції каустичної соди

Технічна кальцинована сода виготовляється марок: А чи Б. Сода кальцинована марок А і Б використовується у виробництві скла всіх видів, у тому числі кришталю, оптичного та медичного скла, склоблоків, піноскла, силікату натрію розчинного, керамічних плиток, компонента фритт для глазурі; чорною і кольорової металургії: для виробництва свинцю, цинку, вольфраму, стронцію, хрому, для десульфуризації і дефосфації чавуну, в очищенні газів, що відходять, для нейтралізації середовищ.

Для виробництва електровакуумного скла використовується сода кальцинована марки: А вищого гатунку зі строго нормованим гранулометричним складом. [2, с 125]

Сода кальцинована марки: Б застосовується в хімічній промисловості для виробництва синтетичних миючих засобів і жирних кислот, при очищенні розсолів, у виробництві фосфорних, хромових, барієвих, натрієвих солей як карбонатвмісними сировину, у виробництві гліцерином, аллилового спирту; целюлозно-паперової, аніліно-фарбової і лакофарбової та нафтовій промисловості. [2, с 125]

Технічна кальцинована сода повинна бути виготовлена відповідно до вимог даного стандарту за технологічним регламентом, затвердженим у встановленому порядку (ГОСТ 5100-85). [2, с 125]

У технічної кальцинованої соді, призначеної для виробництва нітриту натрію, використовуваного для виготовлення капролактаму, а також виробництва сульфідних солей, відбілювачів і для знежирення деталей у електровакуумної промисловості, масова частка масел не повинна перевищувати 0,01%.Масові частки вуглекислого натрію в непрокаленних продукті і втрати при прожарюванні технічної кальцинованої соди марок: А вищого гатунку, призначеного для виробництва синтетичних миючих засобів, 1- го і 2 -го сортів і Б нормують на момент відвантаження. [2, с 125]

У каустичній соді марки : А вищого гатунку, призначеної для виробництва синтетичних миючих засобів ( CMC ), що не нормують масову частку залишку на ситі з сіткою № 01К за ГОСТ 6613 .За погодженням із споживачем допускається випуск кальцинованої соди марки : Б з нормами за показниками: масова частка вуглекислого натрію ( Nа2СОз ) - не менше 97 %; масова частка вуглекислого натрію в непрокаленних продукті - не менше 94 %; масова частка втрати при прожарюванні при 270 - 300 ° С - не більше 3 ; масова частка хлоридів у перерахунку на NaCl - не більше 1,5 %; масова частка заліза в перерахунку на Fе2Оз - не більше 0,03 %.[2, с 125]

1.3 Характеристика сировини, матеріалів та напівпродуктів

Для отримання каустичної соди діафрагмовим методом із залізним катодом і електро осмос з ртутним катодом застосовуються розсоли з вмістом NaCl більше 310 г / л, Ca менш 1,27 г / л, Mg менше 0,16 г / л, SО42-менш 2,68 г / л, К менше 0,2 г / л.

Електроліз водного розчину хлориду натрію використовується для промислового виробництва гідроксиду натрію. В якості побічного продукту при цьому виходить водень.

Електролітичний луг, одержуваний електролізом з ртутним катодом, не містить хлориду натрію. Для одержання з нього гідроксиду натрію луг упарюють до заданої концентрації і потім обезводнюють. Луг, що отримується електролізом з залізним катодом, містить 170-200 г/л хлориду натрію. Процес переробки цього щелока полягає у виділенні з нього хлориду натрію, що повертається в технологічний процес, упарюванні розчину і зневодненні отриманого плаву їдкого натру для отримання твердого продукту. Виділення хлориду натрію з лугу засноване на його ізотермічної кристалізації. Розчинність хлориду натрію у водних розчинах гідроксиду натрію знижується зі збільшенням концентрації останнього.

Тому при упарюванні щелока з нього випадає розчинений у ньому хлорид натрію. Упарювання до концентрації вище 50% мас. практичної точки зору, так як за цією межею розчинність хлориду натрію майже не змінюється. Виділився хлорид натрію після охолодження розчину відокремлюють на фільтрі, промивають і знову використовують для електролізу (зворотна сіль).

У деяких галузях промисловості використовують твердий їдкий натр. Для його отримання очищений від хлориду натрію і упарену луг зневоднюють (плавлять) в котлах, що обігріваються топковим газами, або у вакуум-випарних установках безперервної дії, що обігріваються висококиплячих органічним теплоносієм - даутермом (суміш дифенілу і діоксиду).

Технічний гідроксид натрію (їдкий натр) випускають у твердому вигляді (плавлений і у вигляді лусочок) з вмістом NaOH не менше 95% (ГОСТ 2263-71) і у вигляді водного розчину з вмістом NaOH не менше 610 г / л (ГОСТ 11078-71 ).

1.4 Фізико-хімічні основи технологічного процессу виробництва каустичної соди

Вапняний спосіб отримання їдкого натру заснований на каустичної - фікації карбонату натрію вапном або вапняним молоком:

Nа СО ( р ) + Са ( ОН) ( тв. ) NаОН (р) + СaCO (тв ) + 0,84 кДж .

Подача на каустифікації замість вапняного молока вапна дозволяє використовувати теплоту гасіння СаО . Крім того, утворюється більш концентрований розчин їдкого натра за рахунок виведення з процесу води, що надходить з вапняковим молоком.

На початку процесу напрямок реакції зрушено вправо, так як розчинність СaCO менше розчинності Са ( ОН) .

На початку процесу каустифікації в розчині присутня велика кількість іонів CO, що знижують і без того малу розчинність СaCO . У міру каустифікації в розчині накопичуються іони ОН і зменшується кількість іонів CO, тому розчинність Са збільшується, а розчинність Са (ОН ) зменшується. При досягненні однакової розчини ¬ тості солей настає рівновага . Константа рівноваги реакції ¬ ції виражається співвідношенням 1.1:

(1.1)

Розчинності СaCO і Са (ОН ) різною мірою залежать від температури, тому, строго кажучи, константа рівноваги залежить від температури. Проте практично ця залежність не враховується. Важливою характеристикою процесу каустіфікації є рівноважна ступінь каустифікації, виражений відношенням 1.2:

(1.2)

Висловлюючи концентрацію іонів [ОН ] через константу рівноваги К і концентрацію іонів [ CO ], отримують 1.3:

(1.3)

З виразу випливає, що рівноважна ступінь каустифікації (ступінь переходу соди в їдкий натр ) за інших рівних умов знижується при збільшенні вмісту соди в вихідному розчині . При вмісті соди в розчині ¬ не більше 23,2 % в даній фазі з'являється Пірсон, сприяючий зростанню втрат соди. Навпаки, при зниженні концентрації соди у вихідному розчині ступінь каустифікації підвищується.

Однак разом з цим зростає також питомий вміст води (на 1 кг твердого NaОН ) у каустифікованому содовому розчині. Підвищення питомої вмісту води призводить до збільшення витрати гріючої пари на випарки слабких щолоків, тобто до зростання вартості продукційної каустичної соди.

Вельми малий тепловий ефект реакції показує, що температура мало впливає на рівноважну ступінь каустифікації. Швидкість досягнення рівноваги залежить від температури. Тому хоча температура і не впливає на рівноважний вихід NaОН, процес каустифікації ведуть при температурі 98 - 100 ° С, що забезпечує досить високу швидкість протікання процесу. Крім того, збільшення температури сприяє появі крупнокристалічного осаду СaCO, що покращує відділення шламу від лужних розчинів при подальшій її декантування і підвищує швидкість осадження СaCO за рахунок зниження в'язкості розчину.

По осі абсцис відкладена концентрація соди, але осі ординат-концентрація NаОН [в моль/л і % ( мас.)] в межах, прийнятих у виробничих умовах.

Слабкий луг необхідно відокремити від шламу і освітлити. Швидкість і повнота відділення шламу від слабкого лугу залежать від якості випалювального вапняку, умов його випалу, надлишку вапна та інших факторів. При підвищенні температури випалу і збільшенні часу перебування матеріалу в зоні випалу швидкість освітлення лугу зростає. Умови гасіння вапна також помітно позначаються на швидкості освітлення лугу.

Великі кристали СаСО3 не тільки швидше осідають, але і краще відмиваються від NаОН і залишків соди меншою кількістю промивної води. Останнє надзвичайно важливо, оскільки промивна вода, що містить NаОН і Nа2СО3, не виводиться з циклу, а змішується з вихідним концентрованим содовим розчином. Тому, чим менше витрата промивної води, тим концентрированнее содовий розчин, що подається на каустифікації, і концентрированнее каустіфіцірованний розчин, і, тим, отже, менше витрата тепла на подальше концентрування цього розчину для отримання товарного NаОН. Зниження пересичення каустіфіціруемого розчину по СаСО3 призводить до утворення більш великих кристалів СаСО3 і тим самим покращує процес освітлення слабкого лугу. Зниженню пересичення, окрім підвищення температури каустифікації, сприяє також додавання до вихідного содовому розчині так званих «міцних » промивок, що містять крім соди, їдкий натр, підвищуючий розчинність СаСО3. «Міцні» промивки отримують при розчиненні соди, яка випадає із слабкого лугу при його концентрировании. У результаті додавання до вихідного содовому розчині «слабких » і «міцних» промивок отримують «нормальний» содовий розчин.

У виробництві каустичної соди необхідно досягти по можливості високого ступеня декарбонізації содового розчину, так як присутній в содовому розчині гідрокарбонат натрію взаємодіє в промивних водах з їдким натром по реакції:

NаНСО3 + NаОН - Nа2СО3 + Н2О (1.4)

NаНСО3 + Са ( ОН) 2 - СаСО3 + NаОН + Н2О (1.5)

У результаті цієї реакції витратний коефіцієнт вапна на 1 т NаОН зростає.

У технологічних схемах виробництва NаОН часто передбачається повторна каустифікації шламу свіжим содовим розчином, що призводить до збільшення концентрації слабкого лугу і підвищенню коефіцієнта використання СаО. При проведенні двох процесів каустифікації з наступним промиванням шламу швидкість осадження твердих частинок при інших рівних умов вище швидкості осадження частинок, отриманих при одноразовій каустифікації. Це можна пояснити збільшенням ступеня використання СаО в шламі і зростанні часу формування шламу при дворазовою каустифікації. У виробництві їдкого натру витрата промивної води на 1 т NаОН при 70 - 800С становить 4.5 - 5.0м3. Висока температура промивної води сприяє розчиненню в ній домішок і підвищує швидкість осадження твердих частинок.

У відділення випарки з відділення каустифікації надходять слабкі лугу, що містять близько 130г / л NаОН, 30г / л Nа2СО3 та 11.3 г / л Nа2SО4. При концентрировании слабких щолоків в тверду фазу виділяється Nа2СО3 і Nа2SО4, розчинність яких у розчинах їдкого натру дуже близькі. При великих концентраціях NаОН в розчині спостерігається високе пересичення по Nа2СО3 іNа2SО4, яке дуже повільно знижується в результаті старіння розчину. Однак навіть через 48 годин розчин не досягає рівноважного стану.

У процесі випарювання важливо не тільки максимально виділити домішки в тверду фазу, а й отримати великі швидко осідають кристали Nа2СО3 і Nа2SО4. Повнота виділення солей забезпечується високою концентрацією їдкого натру і тривалістю витримування розчину NаОН, що забезпечує зняття пересичення по Nа2СО3 і Nа2SО4. Розмір осаждающихся кристалів в значній мірі визначається вмістом Nа2SО4 в розчині. Бо частину сульфату натрію залишається в готовому продукті і не повертається назад в цикл, необхідно заповнювати його втрати.

Максимальна концентрація їдкого натру, що досягається в випарних установках, складає 70%. Більш концентровані розчини їдкого натру володіють великою в'язкістю і мають високу температурну депресію, що робить неекономічним подальше зневоднення NаОН ввипарних установках.

Для цього в промисловості застосовують плавильні котли ( горщики ), виготовлені з лугостійкою сірого чавуну.

Температура кипіння NаОН при атмосферному тиску становить 13880С, тому повне зневоднення NаОН можливо лише при цій температурі. Досягнення такої високої температури пов'язано з технічними труднощами. Натомість присутність в їдкому натре навіть малої кількості води різко знижує температуру кипіння плаву. Для нагрівання плаву до таких температур використовують димові гази, що утворюються при спалюванні вугілля або природного газу.

Зневоднення їдкого натру може протікати в одному плавильному горщику ( періодичний процес ) або в батареї з 6-9 плавильних горщиків послідовно. У цьому випадку плавка їдкого натру ведеться безперервно, так як зневоднення продукту здійснюється в міру руху його через плавильні горщики.

При охолодженні плаву в останньому плавильному горщику утворюється три шари : верхній шар- біла каустична сода в кількості 95 % маси всього плаву-являє собою готовий продукт; середній шар- сіра каустична сода ( 3% ) повертається зазвичай в сусідній плавильний котел і нижній шар - червоного кольору продукт (2%) є відходом виробництва.

Електролітичний спосіб виробництва їдкого натру

Сировиною для електролітичного виробництва лугу і хлору є водні розчини NаСl. Вапняне молоко, використовуване содових заводах, на хлорних заводах замінюють розчином каустичної соди ( католіт ), тому метод очищення носить назву содово - каустичний.

Кожен їх зазначених способів відрізняється реакціями, що протікають на католітом. У диафрагменном способі на твердому катоді відбувається розряд іоновводорода з освітою в електроліті лугу, що містить залишкові кількості NаСl. У анодне простір подається гаряче очищений розсіл і відводиться утворюється хлоргаза. Рух розсолу з анодного простору в катодне відбувається за рахунок різниць рівнів аноліта і католіта.

Катодний процес . При електролізі водного розчину хлориду натрію на твердому, наприклад, залізному катоді, виділяється водень і в католіті утворюється луг.

2Н2О +2 е > Н2 +2 ОН (1.6)

Різні іони розряджаються при різних значеннях потенціалу. Це властивість іонів і дозволяє використовувати електроліз для розділення сумішей речовин. Мінімальний потенціал електорода, необхідний для розряду даного іона при концентрації його в розчині, що дорівнює 1екв / л, називають нормальним електродним потенціалом і позначають через Е0. Для багатьох іонів значення Е0 відомі і наводяться у довідковій літературі.

У практичних умовах розряд іонів на електродах відбувається при більш високих значеннях потенціалу, ніж теоретичне. Різниця між значеннями дійсного та оборотного електродного потенціалу називається поляризацією, яка зростає із збільшенням щільності струму.

Лімітуючою стадією процесу електролізу може бути стадія розряду іонів - гальмування процесу за рахунок електрохімічної стадії ( виникає при протіканні струму), що призводить до появи перенапруги - поляризації. На поляризацію в цьому випадку впливає зміна умов ведення електролізу. Так, наприклад, для зменшення поляризації виділення водню залізний катод покривають нікелем або кобальтом ( каталізатором ), що знижує потенціал виділення водню.

Розряд іонів натрію на сталевому катоді не відбувається внаслідок високого від'ємного значення стандартного потенціалу реакції.

Nа + е > Nа, рівного - 2.714В (1.7).

Крім основного процесу, що протікає на аноді 2Сl > Сl2, в анодному просторі електролізера протікає ряд побічних реакцій, що зменшують вихід по струму, наприклад, розряд гідроксил - іонів із кисню 4ОН - - 4е > О2 + Н2О

Хлор, що виділяється на аноді, частково розчиняється в електроліті, взаємодіючи з водою відповідно до реакціями

Сl2 + Н2О - НСlО + НСl, Сl2 + ОН- - НСlО + Сl - (1.8)

Освіта вільної хлорнуватисту кислоти в концентрованих водних розчинах NаСl практично не змінює іонного складу розчину поблизу анода внаслідок слабкої дисоціації цієї кислоти, а, отже, не впливає і на процес електролізу.

На окислення іонів СlО - на аноді до СlО3 - витрачається значна частка струму, отже, зазначені процеси є небажаними. Таким чином, вихід за струмом продукту, що позначається зазвичай А, залежатиме від ретельності поділу катодних і анодних продуктів. Крім того, вихід за струмом залежить від концентрації їдкого натру в Католіт, від розчинності хлору в аноліте, а остання пов'язана з концентрацією NаСl: чим вище концентрація NаСl в аноліте, тим нижче розчинність хлору. Розчинність хлору у водних розчинах концентрацією NаСl знижується також з підвищенням температури. Цим і пояснюється прагнення направити на електроліз практично насичений водний розчин концентрацією NаСl і вести процес при температурі 85- 900С . Вихід хлору і луги по струму в цих умовах складає 92-96 %.

РОЗДІЛ 2. ТЕХНОЛОГІЯ ВИРОБНИЦТВА КАУСТИЧНОЇ СОДИ

2.1 Функціональна схема виробництва каустичної соди

Функціональна схема виробництва каустичної соди виглядає наступним чином (рис. 2.1.)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2.1. Функціональна схема виробництва каустичної солі.

Технічну кальциновану соду марки : А упаковують в м'які спеціалізовані контейнери типів МКР -1, 0 С по ТУ 6-19-74, МКР -1, ОМ за ТУ 6-19-264 МКО -1, 0 С по ТУ 6-19 - 229 або в пятишарові паперові мішки марок ПМ, БМ за ГОСТ 2226. [10, с 131]

Технічну кальциновану соду марки : Б упаковують в чотирьох - пятишарові паперові мішки марок НМ, БМ, ПМ по ГОСТ 2226, в м'які спеціалізовані контейнери типів МКР -1, 0 С по ТУ 6-19-74 ; МКР -1, 0 М по ТУ 6-19-264 ; МК-1, 5 Л по ОСТ 6-19-80 .

Технічну кальциновану соду, призначену для тривалого зберігання, упаковують в м'які спеціалізовані контейнери типів МКР -1, 0 С по ТУ 6-19-74, МКР -1, 0 М по ТУ 6-19-264 .

При поставках на експорт технічну кальциновану соду упаковують в чотирьохшарові паперові мішки марок: НМ, БМ за ГОСТ 2226, вкладені в льно- джуто - кенафні мішки за ГОСТ 30090, або в два чотиришарових паперових мішка марок НМ, БМ за ГОСТ 2226, вкладені один в інший, або в спеціалізовані м'які контейнери типів МКР -1, 0 М, МКР -1, 0 С.

При упаковці соди в чотирьохшарові паперові мішки допускається маса не більше 50 кг. Транспортне маркування - за ГОСТ 14192, з нанесенням маніпуляційного знаку "Боїться вогкості » і зазначенням класифікаційного шифру 923 за ГОСТ 19433[10, с 131]

2.2 Класична схема виробництва каустичної соди

2.2.1 Опис та технологічна схема виробництва каустичної соди

У 1882 р. був розроблений і здійснений в промисловості феритний спосіб отримання соди каустичної NаОН, заснований на застосуванні кальцинованої соди. В даний час феритний спосіб практично не застосовується через технологічної складності і великих затрат ручної праці .

Одночасно в кінці XIX ст . стали швидко розвиватися електрохімічні методи отримання соди каустичної NаОН електролізом водних розчинів NaCl. При електрохімічному способі одночасно з содою каустичної NаОН отримують хлор, який знаходить широке застосування в промисловості важкого органічного синтезу та в інших галузях промисловості, що і пояснює швидкий розвиток електрохімічного виробництва каустику NаОH . Частка їдкого натру, що випускається методом електролізу, у світовому виробництві соди каустичної NаОН в 1980 р. склала 96,8 %, а їдкого натру, одержуваного хімічними методами, -3,2 %. У 1970 р. в Радянському Союзі на частку електрохімічної каустичної соди припадає вже 88,8 % всієї вироблення ( 11,2 % № ОН було вироблено хімічним способом). Перший патент па електрохімічний метод виробництва їдкого натру ( соди каустичної ) і хлору був отриманий російськими винахідниками -Н . Глуховим і Ф. Ващуком в 1879 р., а вже в 1880 р. стало можливим промислове впровадження цього способу . [11, с 469]

Цех вапняної каустичної соди, випусковий твердий їдкий натр, має три відділення : каустифікації, випарки слабких щолоків і плавки.

Основною особливістю схеми каустифікації є одночасне проведення реакцій кипіння навести і каустифікації содового розчину в одному апараті - гасителів - каустифікаторах, в якому ступінь каустифікації досягає 75-80 %. На гасіння вапна в гаситель подають не воду, як зазвичай, а содовий розчин. Для зменшення втрат вапна в технологічній схемі передбачається додаткова каустифікації утворився в гасителів - каустифікаторах шламу, що містить непрореагіровавшій СаО .Випарювання щолоків при виробництві соди каустичної, проводять за допомогою водяної пари з різними параметрами. Підігрівач і перший по ходу розчину випарної апарат обігрівають насиченою водяною парою тиском 980 кПа ( 10 кгс / см). Концентрація їдкого натру ( каустику ) в апараті зростає від 130 до 200 г / л. Такий розчин переходить у другий корпус, а з другого в третій, що працює під вакуумом близько 80 кПа ( 600 мм. Рт. Ст. ) . Обігрів другого і третього корпусів здійснюється вториннимпором попереднього корпусу. Концентрація каустичної соди NаОН на виході з третього корпусу складає 610-660 г / л. [12, с 232]

Виділяються при концентрировании розчину каустику NaОН карбонат і сульфат натрію відокремлюють від розчину у відстійнику середніх щолоків . Освітлений розчин направляють у збірник середніх щолоків, а шлам - на вакуум - фільтри. Фільтрат повертається у відстійник середніх щолоків, а осад з фільтру надходить в розчинник солей випарки і далі на каустифікації .

За іншою технологічною схемою осад після вакуум -фільтра репульпують, знову фільтрують, але на центрифузі, а потім подають в розчинник солен випарки .Освітлений розчин у збірнику середніх щолоків являє собою товарний продукт . При випуску твердого NаОН рідка каустична сода надходить на другу стадію випарки, де її концентрація зростає до 1000-1200 г / л NаОН . На другій стадії випарки є один вакуум- випарний апарат, обігрівається зазвичай вторинним пором першого корпусу першої стадії випарки . [13, с 654]

В цьому корпусі підтримується вакуум близько 80 кПа ( 600 мм рт. ст.) У міру підвищення концентрації NаОН з розчину виділяються додаткові кількості соди. Тому розчин після четвертого випарного апарату надходить у відстійник «міцних » щолоків . Подальший рух «міцних » щолоків і шламу аналогічно наведеному вище для середніх щолоків .На деяких заводах випарювання лугу ведуть парою під тиском 200-300 кПа (2-3 кгс/см2) при відповідній зміні руху пари і лугу .Для випуску твердого плавленого і чешуірованная їдкого натру «міцний луг », що містить 1000-1200 г / л NаОН, піддається подальшому зневоднення ( плавці ) .

Плавка їдкого натру може здійснюватися в одиночних котлах ( періодичний процес ) ; в даний час цей процес практично не застосовується. Значно ефективнішим способом зневоднення є безперервна плавка каустику NаОН в батареї плавильних котлів.

Коли концентрований розчин хлориду натрію піддається електролізу, утворюються хлор і гідроксид натрію, але вони реагують один з одним з утворенням гіпохлориту натрію - отбеливающего речовини. Цей продукт, у свою чергу, особливо в кислих розчинах при підвищених температурах, окислюється в електролізної камері до перхлорату натрію. Щоб уникнути цих небажаних реакцій, електролізний хлор повинен бути просторово відділений від гідроксиду натрію. [14, с 64]

У більшості промислових установок, використовуваних для отримання електролізної каустичної соди, це здійснюється за допомогою діафрагми, вміщеній поблизу анода, на якому утворюється хлор. Існують установки двох типів : з зануреної або незануреному діафрагмою. Камера установки з зануреної діафрагмою цілком заповнюється електролітом. Соляний розчин втікає в анодне відділення, де з нього виділяється хлор, а розчин каустичної соди заповнює катодне відділення . В установці з незануреному діафрагмою розчин каустичної соди відводиться з катодного відділення в міру утворення, так що камера виявляється порожньою . У деяких установках з незануреному діафрагмою в порожнє катодне відділення напускається водяна пара, щоб полегшити видалення каустичної соди і підняти температуру.

У діафрагменних установках при виробництві соди каустичної виходить розчин, що містить як каустичну соду, так і сіль. Більша частина солі викристалізовується, коли концентрація каустичної соди в розчині доводиться до стандартного значення 50%. Такий « стандартний» електролізний розчин містить 1% хлориду натрію. Продукт електролізу придатний для багатьох застосування в різних секторах промисловості, наприклад для виробництва мила і чистячих препаратів. Однак для виробництва штучного волокна і плівки потрібно каустична сода високого ступеня очищення, що містить менше 1% хлориду натрію (солі) . «Стандартний» рідкий каустик можна належним чином очистити методами кристалізації та осадження . [15, с 258]

Безперервне поділ хлору і каустику можна також здійснити в установці з ртутним катодом. Металевий натрій утворює з ртуттю амальгаму, яка відводиться в другу камеру, де натрій виділяється і реагує з водою, утворюючи каустик і водень. Хоча концентрація і чистота соляного розчину для установки з ртутним катодом більш важливі, ніж для установки з діафрагмою, в першій виходить каустична сода, придатна для виробництва штучного волокна. Її концентрація в розчині становить 50-70 %. Більш високі витрати на установку з ртутним катодом виправдовуються одержуваної вигодою. [16, с 158]

Класична технологічна схема наведена на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Класична схема виробництва каустичної соди.

2.2.2 Технологічно проблемні стадії виробництва каустичної соди

Однією з проблем виробництва каустичної соди є використання ртутного методу виробництва. Проблематика данного методу повязана з виділенням ртутних відходів при виробництві.

Ртутний метод отримання каустичної соди передбачає утворення 4 видів відходів: [17, с 359]

1) ртуть містять шлами;

2) стічні води промивання ємностей і комунікацій;

3) вентиляційні викиди електролізних ванн;

4) карбонатні шлами очищення вихідних розчинів хлориду.

Технологічні втрати ртуті за п. 1-3 становлять у середньому 150г/тн.Cl2, або, враховуючи світове виробництво хлору (близько 4 млн. т / рік), 600 т / рік. У США ухвалено індекс ПДКHg = 1 мкг/м3, що відповідає допустимому викиду підприємства середньої потужності не більше 2 - 3 кгHg / добу.

В останні роки порядковий номер ртуті в списку найбільш отруйних речовин істотно зменшився через виявлену здатності пригнічувати активність ферментів. При цьому помітно зросла і її дефіцитність. Це активізувало розробку методів її знешкодження та утилізації. Розглянемо ці методи в застосуванні до трьох перерахованих вище видів ртутьвмісних відходів. [17, с 359]

2.2.3 Аналіз стадій утворення відходів від виробництва каустичної соди

З аналізу стадій виробництва соди слід, що поряд з цільовим продуктом в ньому утворюються тверді та рідкі відходи. До твердих належать опади регенерації аміаку і очищення розсолу, а також перевитрата й інші відходи випалу вапняку. Рідкі відходи становить так звана дістіллерной рідина ( ДЖ ) - залишковий розчин, точніше суспензія, стадії регенерації аміаку, що містить СаС12 і NaCl в зразковому співвідношенні 2:1. Вихід твердих відходів содового виробництва ( ТОС ) дорівнює 200-250 кг, а дістіллерной рідини 9-10 м / т соди. Їх загальний світовий обсяг перевищує 300 млн м / м. Утилізація відходів незначна, і вони відправляються в обширні шламонакопичувачі, що отримали образну назву «білих морів» . У Росії накопичено більше 40 млн т ТОС, їх кількість щороку збільшується на 1 млн т. Зокрема, на підприємстві « Сода » (м. Стерлітамак, Башкортостан), основному виробнику каустичної соди, шламонакопичувачі займають 500 га землі в заплаві р. . Біла і акумулюють більше 20 млн т відходів. На ньому ж щорічно утворюється близько 17 млн ??м ДЖ. Тверді і рідкі відходи містять карбонат кальцію, гідроксид магнію, хлориди кальцію, натрію і магнію. [18, с 539]

Хімічний склад ТОС,%: 1,8 SiO2 ; 1,9 Al2O3 + Fe2O3 ; 45,5 СаО, в тому числі 1,6 Сао; 4,2 MgO . Середня вологість ТОС становить 44 %. У висушеному стані він являє собою светлосерий порошок, 80 % якого складають частинки розміром 0,1-0,6 мм.

При в цілому незначною мірою використання ТОС і ДЖ у світі, відзначимо основні напрямки їх утилізації, реалізовані на підприємстві « Сода ».

Найбільш перспективним для ТОС в даний час виявилося їх застосування для отримання в'яжучих і будівельних матеріалів.

На початку 80- х рр. був побудований комплекс річною потужністю 120 тис. т з виробництва в'яжучого вапняно - белітового типу. Його склад,%: 18,8 SiO2 ; 4,0 А12О3 ; 1,34 Fe2O3 ; 60,0 CaO; 4,6 MgO ; 3,1 SO3 ; 8,5 CO2 ; 5,4 Cl ..

Технологія отримання в'яжучого заснована на термообробці ТОС при 900-1100 ° С під обертової печі Е, сушінні другого компонента ( кварцового піску), змішуванні його і відходу в заданому співвідношенні в мішалці М, подрібненні суміші до питомої поверхні 4000-5000 см / г з додаванням гіпсу в дробарці Д, інтенсифікатора помелу і води для часткової гідратації оксиду кальцію. [19, с 268]

Силікатна суміш включає близько 25% мас в'яжучого, отриманого з частин продукту випалу ТОС і меленого піску. Автоклавірванние вироби упрочняют за базовим заводському режиму ( тиск пари 8 атм, тривалість ізотермічної витримки 8 год). Марка цегли становить не менше 125, його морозостійкість не нижче 25 циклів . [19, с 268]

На основі в'яжучого налагоджений також випуск 60 тис м / рік авто- клавірованних стінових блоків з пористого бетону. Побудовані з їх використанням для кладки зовнішніх стін 1- 4х- кімнатні житлові будинки, тваринницькі та допоміжні приміщення через 15 років перебувають у задовільному стані.Із застосуванням ТОС освоєно виготовлення асфальто -мінеральних і бітумно -мінеральних сумішей. У них ТОС, з додаванням інших мінеральних компонентів ( кварц, вапно, зола ТЕЦ тощо), служить заповнювачем. Виявлено довговічність цих асфальтобетонів : термін їх служби збільшується в середньому на 4 роки.ТОС утилізують і при виробництві тампонажних матеріалів. Останні і розчини на їх основі включають переважно порт - ландцемент (70-90% мас) і обпалений відхід (10-30 % мас), а також близько 0,1 % мас пластифікатора і 4-5 % мас соди ( електроліту ) . Розроблені склади використовують на ряді нафтових і газових родовищ Росії, на яких температурний інтервал цементування свердловин охоплює діапазон від -2 до 150 ° С.З зарубіжної практики відомо застосування ТОС для виготовлення меліорантів і нейтралізації звалищ сміття.Переходячи до розгляду утилізації дістіллерной рідини, відзначимо, що в цьому плані відомі два традиційні способи, що передбачають одержання хлоридів кальцію та амонію . Однак потреба в цих солях порівняно невелика і проблема реалізації ДЖ такий спосіб не вирішується .У конкретних умовах підприємства «Сода », розташованого поблизу нафтових родовищ, ДЖ з 1975 р. використовується для їх заводнення . Спочатку застосовували стандартну дістіллерной рідина з рН, рівним 11, а потім з рН порядку 7,2-8,5 . Останнє досягнуто карбонізацією ДЖ. Її використання дозволило збільшити видобуток нафти при стабілізації обводнення . У той же час на видобувних свердловинах з нагнітанням прісної води вона продовжувала знижуватися. Всього за рахунок нової технології обводнення в 1975-1981 рр. . було додатково отримано 235 тис. т нафти.Інша область утилізації рідких відходів - виробництво азбестоцементних виробів . Відхід подають на азбоцементний шар при його вакуумуванні на сукні лістоформовочной машини. Застосування ДЖ істотно прискорює твердіння вироби, особливо в перші 2-3 год, при вмісті хлориду кальцію в ньому на рівні 2,5-3,5% мас . [20, с 125]

Дістіллерной рідина утилізують також у виробництві « білої сажі ». У цьому випадку карбонизовані ДЖ підігрівають до 50 ° С, розбавляють водою в 3-4 рази, потім з додаванням рідкого скла направляють на осадження .

Утворений осад гідросилікату кальцію надходить на соляно - кислотну обробку, провідну до утворення білої сажі - SiO2. При отриманні 1 т цього продукту утилізується 22-25 м дістіллерной рідини.Створено також технологія виробництва з ДЖ порошкової композиції. Вона передбачає термообробку топковим газами з температурою 450-650 ° С дістіллерной рідини, яку попередньо нагрівають до 75-85 ° С протягом 1,5-3,0 год при рН 6,5-7,0 . Далі рідина направляють в розпилювальну сушарку . Тут випаровується надмірна волога, а утворений твердий залишок має вологість 1,5-2,0 % мас . Він містить 45-65 % мас СаС12 і 30-36 % мас NaCl + KCl, близько 97 % його представлено частками розміром 40-100 мкм.Виготовлена за даною технологією сольова композиція була застосована в якості реагенту для первинного та вторинного розкриття нафтових пластів, регулювання термінів тверднення тампонаж -них розчинів та приготування рідини глушіння в нафтогазовидобувних і бурових організаціях Башкирії і Західного Сибіру ( Шатов ) . [21, с 265]

2.3 Новітня схема виробництва каустичної соди

2.3.1 Опис та технологічна схема виробництва каустичної соди

Існує декілька новітніх способів виробництва каустичної соди.

Вапняний метод

Вапняний метод отримання каустичної соди полягає у взаємодії розчину соди з вапняним молоком при температурі близько 80 °С. Цей процес називається каустифікацією, він проходить за реакцією:

Na2CО3 + Са(ОН)2 = 2NaOH + CaCО3 (2.1)

У результаті реакції виходить розчин гідроксиду натрію і осад карбонату кальцію. Карбонат кальцію відділяється від розчину, який випарюється до отримання розплавленого продукту, що містить близько 92% мас. каустичної соди. Потім NaOH плавлять розливають в залізні барабани, де він остиває. [22, с 358]

Феритний метод

Феритний метод отримання каустичної соди складається з двох етапів:

Na2CО3 + Fe2О3 = Na2О ? Fe2О3 + CО2 (2.2)

Na2О Fe2О3-f H2О = 2NaOH + Fe2O3 (2.3)

Перша реакція - це процес спікання кальцинованої соди з оксидом заліза при температурі 1100-1200 °С. При цьому утворюється ферит натрію і виділяється двоокис вуглецю. Далі ферит обробляють (витравлюють) водою за другою реакцією. Утворюється розчин гідроксиду натрію і осад Fe2O3, який після відділення його від розчину повертається в процес. Одержаний розчин каустичної соди містить близько 400 г/л NaOH. Його випарюють до отримання продукту, що містить близько 92% мас. NaOH, а потім отримують твердий продукт у вигляді гранул або пластівців. [23, с 418]

Діафрагмовий метод

Найбільш поширеними є електрохімічні методи отримання каустичної соди, а найбільш простим, з електрохімічних методів, в плані організації процесу і конструкційних матеріалів для електролізера, є діафрагмовий метод отримання гідроксиду натрію.Розчин кухонної солі в діафрагмовий електролізер безперервно подається в анодний простір і протікає через, як правило, сталеву катодну сітку на азбестовій діафрагмі, в яку, інколи, додають невелику кількість полімерних волокон. [24, с 257]

У багатьох конструкціях електролізерів катод повністю занурений під шар аноліту (електроліту з анодного простору), а водень, що виділяється на катодній сітці, відводиться з під катода за допомогою газовідвідних труб, не проникаючи через діафрагму в анодний простір завдяки протитечії.

Протитечія - дуже важлива особливість будови діафрагмового електролізера. Саме завдяки протилежному потоку направленому з анодного простору в катодний через пористу діафрагму стає можливим роздільне одержання лугів і хлору. Протиточний потік розраховується так, щоб протидіяти дифузії і міграції OH- іонів в анодний простір.

Анод: 2Cl-- 2е- Cl2 - основний процесс (2.4)

2H2O - 2e- O2 + 4H+ (2.5)

6СlО-+ 3Н2О - 6Е-? 2СlО3-+ 4Сl-+ 1,5O2 ? + 6Н+ (2.6)

Катод: 2H2O + 2e H2 + 2OH-- основний процес (2.7)

СlО-+ Н2О + 2е-? Сl-+ 2ОН- (2.8)

СlО3-+ 3Н2O + 6е Сl-+ 6OН, (2.9)

Як анод в діафрагмових електролізерах може використовуватися графітовий або вугільний електроди. На сьогодні їх в основному замінили титанові аноди з окисно-рутенієвим-титановим покриттям або інші маловитратні аноди. [25, с 319]

На наступній стадії електролітичний луг упарюють і доводять вміст у ньому каустичної соди до товарної концентрації 42-50% мас. відповідно до стандарту.Кухонна сіль, сульфат натрію та інші домішки при підвищенні їх концентрації в розчині вище їх межі розчинності випадають в осад. Розчин їдкого лугу декантують від осаду і передають в якості готового продукту на склад або продовжують стадію упарювання до отримання твердого продукту, з наступним плавленням або грануляцією.Зворотну кухонну сіль повертають назад в процес, готуючи з неї так званий зворотний розсіл. Від неї, щоб уникнути накопичення домішок в розчинах, перед приготуванням зворотного розсолу відокремлюють домішки.Витрату аноліту заповнюють додаванням свіжого розсолу. Свіжий розсіл перед змішуванням його зі зворотним розсолом очищають від механічних суспензій і значної частини іонів кальцію і магнію. [26, с 65]

Мембранний метод

Мембранний метод виробництва каустичної соди найбільш енергоефективний, однак складний в організації та експлуатації.

З точки зору електрохімічних процесів мембранний метод подібний до діафрагмового, але анодний і катодний простори повністю розділені непроникною для аніонів катіонообмінною мембраною. Завдяки цій властивості можливо отримувати більш чисті, ніж у випадку з діафрагмовим методом, луги. Тому в мембранному електролізері, на відміну від діафрагмового, не один потік, а два.У анодний простір надходить, як і в діафрагмовому методі, потік розчину солі. А в катодний - католіт (32%-ий розчин каустичної соди). З катодного простору випливає потік збідненого аноліту, що містить так само домішки гіпохлорит- і хлорат-іони та хлор, а з анодного - луг і водень, які практично не містять домішок і близькі до товарної концентрації, що зменшує витрати енергії на їх випарювання і очищення.Каустична сода, що отримується за допомогою мембранного електролізу, практично не поступається за якістю соді, яка отримується за допомогою методу з використанням ртутного катоду і поступово замінює луг, отримуваний ртутним методом. [27, с 257]

Ртутний метод з рідким катодом

У ряду електрохімічних методів одержання лугів найефективнішим способом є електроліз з ртутним катодом. Луги, отримані при електролізі з рідким ртутним катодом, значно чистіші від отриманих діафрагмовим способом (для деяких виробництв це критично, наприклад, у виробництві штучних волокон можна застосовувати тільки високочистий каустик), а в порівнянні з мембранним методом організація процесу при отриманні лугу ртутним методом набагато простіша.Установка для ртутного електролізу складається з електролізера, розкладача амальгами і ртутного насоса, об'єднаних між собою ртутнопроводними комунікаціями.

Катодом електролізера служить потік ртуті, який прокачується насосом. Аноди - графітові, вугільні або маловитратні. Разом з ртуттю через електролізер безперервно тече потік живлячої кухонної солі.На аноді відбувається окислення іонів хлору з електроліту, і виділяється хлор:

2Cl-- 2е-- Cl20 - основний процес (2.10)-

2H2O - 2e- O2 +4H+6СlО-+ 3Н2О - 6Е- 2СlО3-+ 4Сl-+ 1,5O2 + 6Н+ (2.11)-

Хлор і аноліт відводяться з електролізера. Аноліт, що виходить з електролізера, донасичують свіжим галітом, виділяють з нього домішки, а також вимивають із анодів і конструкційних матеріалів, і повертають на електроліз. Перед донасичуванням з аноліту видаляють розчинений у ньому хлор. [28, с 128]

На катоді відновлюються іони натрію, які утворюють слабкий розчин натрію в ртуті (амальгаму натрію):

Na+ + е = Na0 (2.12)-

nNa+ + nHg- = Na + Hg (2.13)-

Амальгама безупинно перетікає з електролізера в розкладач амальгами. У розкладач також безперервно подається високо очищена вода. У ньому амальгама натрію в результаті самовільного хімічного процесу майже повністю розкладається водою з утворенням ртуті, розчину каустику і водню:

каустичний сода якість очищення

Na + Hg + Н2O = NaOH + 1/2Н2 + Hg (2.14)-

Отриманий таким чином розчин каустику, що є товарним продуктом, практично не містить домішок. Ртуть повністю звільняється від натрію і повертається в електролізер. Водень відводиться на очистку. [28, с.128]

2.3.2 Проблемні стадії виробництва каустичної соди

При діаграфмовому методі можуть виникати певні технологічні проблеми зумовлені особливістю будови діафрагмового електролізера. Якщо величина протитоку недостатня, тоді в анодному просторі у великих кількостях починає утворюватися гіпохлорит-іон (ClO-), який, потім, може окислюватися на аноді до хлорат-іона ClO3-. Утворення хлорат-іона серйозно знижує вихід по струму хлору і є основним побічним процесом в цьому методі отримання каустичної соди. Так само шкодить і виділення кисню, яке до того ж, веде до руйнування анодів і, якщо вони з вуглецевих матеріалів, попаданню в хлор домішок фосгену.При мембранному методі необхідна складніша система очистки кінцевого продукту. Однак вихідний розчин солі (як свіжий так і оборотний) і вода попередньо максимально очищуються від будь-яких домішок. Таке ретельне очищення визначається високою вартістю полімерних катіонообмінних мембран та їх вразливістю до домішок в живильному розчині. [29, с.357]

Крім того, обмежена геометрична форма а так само низька механічна міцність і термічна стійкість іонообмінних мембран багато в чому визначають порівняно складні конструкції установок мембранного електролізу. З тієї ж причини мембранні установки вимагають найбільш складних систем автоматичного контролю та управління

При ртутному методі з рідким катодом можуть виникати проблеми з повним очищенням розчину лугу, який відділити від залишків ртуті практично неможливе, тому цей метод поєднаний з витоками металевої ртуті та її парів. [29, с.357]

Сааме тому існують зростаючі вимоги до екологічної безпеки виробництв, а дорожнеча металевої ртуті ведуть до поступового витіснення ртутного методу методами отримання каустичної соди з твердим катодом, особливо мембранним методом. [29, с.357]

2.4 Порівняльна характеристика технологічних схем виробництва каустичної соди

При проведенні порівняльної характеристики технологічних схем виробництва каустичної солі видно, що основа для технологій виробництва є практично однакова. Відмінності в методах виклакані розбіжностями в технічних можливостях минулого та сьогодення. [30, с.345]

Сьогодні є можливим не лише виробництво каустичної солі та утилізація його відходів, а і використання відходів у інших виробництвах.

Наприклад у діафрагмовому методі виробництва каустичної солі утворюється хлор. Отриманий хлор відділяється від парів води, компримується і подається або на виробництво хлорвмісних продуктів, або на зріджування.

Також діафрагмовий метод є відносно дешевим, завдяки відносній простоті. Саме тому він широко використовується у промисловогості.

Також Україна може пишатися наявністю мембранного електролізу в місті Калуш. Це виробництво введене в експлуатацію в 2010 році і поки є лідером за якістю отриманої каустичної соди. Хлор, який неодмінно отримується як супутній продукт, в Калуші використовується для хлорування етилену, за допомогою чого отримують вінілхлорид, який потім полімеризують і отримують високоякісну полівінілхлоридну смолу. Так у наших домівках з'являються надійні та довговічні металопластикові вікна та двері. [31, с.257]

РОЗДІЛ 3. ТЕХНОЛОГІЧНІ ПРОЦЕСИ ОХОРОНИ ДОВКІЛЛЯ ПРИ ВИРОБНИЦТВІ КАУСТИЧНОЇ СОДИ

3.1 Аналіз потоків відходів від виробництва каустичної соди

3.1.1 Газові відходи

В сучасному світі більше всього газових відходів виникає внаслідок виробництва каустичної соди ртутним методм. Основна кількість ртуті (до 5 г / т Cl2 ) захоплюється потоком водню. Очищення ведуть в 2 стадії . Перша, фізична, передбачає охолодження газу від 125 до 50 С. При цьому концентрація ртуті знижується до 15 мг/м3. Друга, фізико - хімічна стадія включає:1) абсорбцію в тарілчастих і насадок колонах наступними абсорбентами :