Способ получения кальцинированной соды

 

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к технологии кальцинированной соды. Способ получения кальцинированной соды включает получение и очистку раствора поваренной соли, обжиг карбонатного сырья, разделение гидрокарбонатной суспензии, кальцинацию гидрокарбоната натрия и дистилляцию аммиака и диоксида углерода. Новым в способе является то, что газы обжига, дистилляции и кальцинации смешивают между собой при поддержании температуры смеси не ниже 60^oC, газовую смесь охлаждают с одновременным отведением тепла реакции, а полученный при этом бикарбонат аммония смешивают с очищенным раствором поваренной соли с образованием гидрокарбонатной суспензии. Газовую смесь охлаждают до температуры не выше 25 - 35^oC. Охлаждение смеси с одновременным отвердением тепла реакции проводят по одному из вариантов: с помощью циркулирующих рекуперативной насадки, органического нейтрального теплоносителя, суспензии бикарбоната аммония или суспензии гидрокарбоната натрия, охлаждаемых перед подачей в процесс, причем охлаждение газовой смеси проводят при непосредственном контакте с указанными выше теплоносителями. Поддержание количества и состава циркулирующей суспензии бикарбоната аммония осуществляют введением в нее части фильтрата. При использовании суспензии гидрокарбоната натрия на разделение выводят вновь образованную часть. При использовании насадки и органического теплоносителя в газовую смесь дополнительно вводят пары воды. Пары воды и газы обжига вводят в количестве, обеспечивающем превышение их в смеси против стехиометрии реакции образования бикарбоната аммония. После охлаждения газовую смесь промывают раствором поваренной соли. В газовую смесь перед промывкой вводят газы, отсасываемые из отделения фильтрации. Раствор после промывки обрабатывают газами кальцинирования или этими же газами обрабатывают смесь раствора поваренной соли и бикарбоната аммония. 11 з.п. ф-лы. 1 ил.

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к технологии кальцинированной соды.

В настоящее время в мировой практике производство соды базируется на четырех способах ее получения, и в частности на получении соды из природной соды, из нефелинов и из гидроксида натрия при карбонизации последнего [1] Указанные способы ограничены применяемым исходным сырьем.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является аммиачный способ получения кальцинированной соды [2] который является основным и при применении которого получают более 70% соды в мире.

Классический аммиачный способ получения кальцинированной соды состоит из следующих стадий.

1) получение и очистка раствора поваренной соли; 2) получение диоксида углерода из карбонатного сырья путем обжига последнего и параллельно получение известковой суспензии; 3) абсорбция аммиака и диоксида углерода из газов производства; 4) карбонизация аммонизированного раствора поваренной соли; 5) фильтрация гидрокарбонатной суспензии, полученной на предыдущей стадии; 6) кальцинация отделенного гидрокарбоната натрия; 7) дистилляция аммиака и диоксида углерода (цель стадии возврат аммиака в процесс).

При проведении абсорбции в основном используют газы дистилляции; при проведении карбонизации газы обжига и кальцинации. Таким образом использование газов производства разделено и во времени и в пространстве.

Указанный, наиболее широко используемый в мировой практике способ имеет тем не менее ряд существенных недостатков.

Среди недостатков аммиачного способа получения кальцинированной соды следует отметить сложность проведения отдельных стадий, например абсорбции и карбонизации, требующих для своего осуществления габаритной и дорогостоящей аппаратуры. Весьма сложны увязки технологических потоков, вводимых в различные точки аппаратов абсорбционных и карбонизационных колонн, по сути разделенных на ряд автономных аппаратов, соединенных между собой в единый узел. В отделении карбонизации устанавливают серию колонн, куда входят осадительные карбонизационные колонны, первые промыватели газа колонн и теплообменники. Периодически каждую из осадительных карбонизационных колонн ставят на промывку. При этом промываемая колонна выполняет функции колонны предварительной карбонизации. Отделение абсорбции включает соединенные в единый узел промыватели воздуха фильтров, первый промыватель газа абсорбции, второй промыватель газа колонн, емкость и собственно абсорберы, оснащенные встроенными теплообменными поверхностями. Встроенные теплообменные элементы в сочетании со сложными контактными элементами присущи и колоннам карбонизации. Сложнейшая схема работы отделения карбонизации требует четкого поддержания состава газовых смесей по диоксиду углерода и повышенного давления газовых смесей. Давление газа на входе колонны предварительной карбонизации составляет 0,27 МПа, газ первого ввода осадительной карбонизационной колонны имеет давление 0,32 МПа, второго ввода 0,2 МПа.

Сжатие газов, содержащих диоксид углерода требует специальной организации работы компрессорного отделения содового производства и значительных затрат энергии. Сказанное выше определяет большие капитальные вложения, необходимые для создания содового производства и поддержания аппаратуры в работоспособном состоянии.

Целью настоящего изобретения является упрощение способа и его аппаратурного оформления, снижение капитальных и эксплуатационных затрат, а также повышение надежности производства.

Поставленная цель достигается тем, что газы обжига карбонатного сырья, газы кальцинации гидрокарбоната натрия и газы дистилляции аммиака и диоксида углерода, смешивают друг с другом, поддерживая температуру смеси не ниже 60^oC. Полученную газовую смесь охлаждают и одновременно отводят выделяющееся тепло реакции образования карбонатных солей аммония, в основном бикарбоната аммония. Далее полученный в ходе реакции бикарбонат аммония смешивают с очищенным раствором поваренной соли с образованием гидрокарбонатной суспензии. Охлаждение газовой смеси с одновременным отведением тепла реакции проводят до температуры не выше 25 35^oC.

Собственно процесс охлаждения с одновременным отведением тепла реакции в зависимости от условий производства решают следующими путями.

Охлаждение проводят при непосредственном контакте газовой смеси с циркулирующей рекуперативной насадкой, охлаждаемой перед подачей в процесс.

Охлаждение с одновременным отделением тепла реакции проводят при непосредственном контакте газовой смеси с циркулирующим потоком жидкого органического агента, не смешивающегося с водой и химически нейтрального по отношению к исходным и конечным продуктам реакции. Поток нейтрального агента охлаждают перед подачей в процесс. В качестве органических агентов, отвечающих поставленным требованиям, могут быть применены, например предельные углеводороды.

Охлаждение газовой смеси с одновременным отведением тепла реакции проводят при непосредственном контакте газовой смеси с охлаждаемым перед подачей в процессе потоком циркулирующей суспензии бикарбоната аммония. Часть суспензии выводят из процесса и смешивают с очищенным раствором поваренной соли для получения необходимого количества гидрокарбонатной суспензии. Количество и состав циркулирующей суспензии поддерживают введением в нее части фильтрата, получаемого в ходе разделения гидрокарбонатной суспензии.

Охлаждение газовой смеси с одновременным отведением тепла реакции проводят, наконец, при непосредственном контакте газовой смеси с охлаждаемым перед подачей в процесс циркулирующим потоком гидрокарбонатной суспензии. Гидрокарбонатную суспензию, содержащую на выходе из процесса бикарбонат аммония, смешивают с очищенным раствором поваренной соли, а образующуюся вновь при этом гидрокарбонатную суспензию выводят из цикла на разделение.

При охлаждении газовой смеси с помощью циркулирующей рекуперативной насадки или с помощью циркулирующего потока органического агента в газовую смесь добавляют пары воды в таком количестве, чтобы был обеспечен избыток их в общем составе газовой смеси против стехиометрически необходимого для образования бикарбоната аммония.

В любых вариантах охлаждения газовой смеси в нее вводят газы обжига карбонатного сырья в таком количестве, чтобы обеспечить содержание диоксида углерода в избытке против стехиометрически необходимого для образования бикарбоната аммония.

Охлажденные газы после завершения процесса промывают раствором поваренной соли. При соответствующих условиях производства в отходящие газы добавляют газовую смесь, отсасываемую из процесса разделения гидрокарбонатной суспензии. После промывки раствор обрабатывают газами кальцинации гидрокарбоната натрия. Далее эти газы направляют для получения общей газовой смеси.

В параллельном варианте газами кальцинации перед их смешением с газами других стадий обрабатывают смесь раствора поваренной соли и бикарбоната аммония.

Сравнительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает наличие ряда существенных признаков, отличающих решение от прототипа. Основное состоит в том, что газы, образующиеся на различных стадиях содового производства, а именно на стадиях дистилляции, кальцинации и обжига карбонатного сырья смешивают между собой, обеспечивая температуру смеси не ниже 60^oC. Далее газовую смесь охлаждают с одновременным отведением тепла реакции до температуры не выше 25 35^oC. Продукт, полученный в ходе охлаждения газовой смеси с одновременным отведением тепла реакции, далее смешивают с очищенным раствором поваренной соли.

В способе по прототипу газы смешению не подлежат и используются как было описано выше на разных стадиях при разных же условиях. Таким образом заявляемый способ соответствует критерию "новизна".

Для специалиста в области классического аммиачного способа производства кальцинированной соды, существующего более сотни лет, совершенно очевидна недопустимость охлаждения не только подобной газовой смеси, которой в сегодняшнем производстве не существует, но и, например газов дистилляции, содержащих с основном аммиак, но имеющих в своем составе и достаточное количество диоксида углерода. Газы дистилляции не допускают охлаждения ниже 58^oC (см. например 1, стр.84), т.к. происходит зарастание существующих аппаратов и подводящих газоходов твердыми отложениями образующихся карбонатных солей аммония.

Таким образом для специалиста предлагаемое решение не является очевидным и, следовательно, оно соответствует изобретательскому уровню.

Рассмотрим сущность заявляемого решения. В самом упрощенном варианте процесс получения кальцинированной соды (предполагающей получение гидрокарбоната натрия с его последующей кальцинацией) может быть представлен реакциями: Проведение в классическом способе первоначального насыщения рассола аммиаком (с частичным поглощением и CO₂) в абсорберах и последующего взаимодействия насыщенного аммиаком рассола с диоксидом углерода в карбонизационных колоннах не изменяет этого положения. В предлагаемом техническом решении получение бикарбоната аммония происходит при охлаждении газовой смеси. При этом следует отметить, что состав смеси таков (по содержанию NH₃ и CO₂), что он соответствует приведенной выше реакции. В заявляемом техническом решении образование бикарбоната аммония в основном или только происходит при реализации газофазной реакции:
NH₃+CO₂+H₂O ⇄ NH₄HCO₃
(при недостатке CO₂, что в заявленном решении недопустимо, реакция в газовой фазе идет по варианту получения смеси бикарбоната и карбоната аммония:
2NH₃+CO₂+H₂O ⇄ (NH₄)₂CO₃
Естественно, что газофазный процесс проходит с выделением тепла, присущим и классическому способу получения соды. Без отведения тепла реакции процесс не возможен в принципе, ибо проходит разогрев газовой смеси с разложением образующегося бикарбоната аммония.

В заявленном техническом решении приведены варианты реализации газофазного процесса. Если охлаждение газовой смеси проходит при использовании рекуперативной насадки, охлаждаемой перед процессом и находящейся в цикле, то происходит образование бикарбоната аммония в твердом виде. Далее рекуперативная насадка с осевшим на ней и полученным в объеме бикарбонатом аммония обмывается рассолом, охлаждается и возвращается в процесс.

Несколько сложнее для объяснения проходит процесс с нейтральным органическим агентом. Последний играет роль только теплоносителя, точнее охлаждающего агента. Процесс может быть проведен, например в полой колонке, орошаемой охлажденным органическим агентом. При этом проходит также образование бикарбоната аммония в твердом виде. Выходящая из колонны смесь органического агента с твердым бикарбонатом аммония далее поступает на смещение с очищенным рассолом. При этом одновременно с реакцией проходит разделение образующейся водной суспензии путем, например элементарного расслоения по удельному весу, когда более легкая органика всплывает и образует верхний слой в разделителе. Затем органический агент охлаждают и возвращают в цикл. В качестве органического агента могут быть использованы, например высококипящие предельные углеводороды, что предотвращает потери органики с газовой фазой, и благодаря отсутствию растворимости органики в воде, с жидкой фазой,
В следующем варианте охлаждение газовой смеси с одновременным отведением тепла реакции проводят потоком циркулирующей суспензии бикарбоната аммония. Состав и количество циркулирующей суспензии поддерживают введением в нее части фильтрата, полученного после разделения гидрокарбонатной продукционной суспензии. Естественно, что часть суспензии бикарбоната аммония выводят для взаимодействия с рассолом. В данном случае не исключены кроме газофазных и процессы в жидкой фазе при абсорбции аммиака и диоксида углерода. Но основное будет получено в газовой фазе при ее охлаждении, ибо именно этот процесс
охлаждение и должнен быть обеспечен соответствующим аппаратурным оформлением.

Наконец, процесс охлаждения газовой смеси с одновременным отведением тепла реакции проводят с использованием циркулирующего потока суспензии гидрокарбоната натрия, т.е. собственно суспензии. После охлаждения газовой смеси суспензию смешивают с рассолом и продукционную часть выводят на разделение. И в этом случае также не исключены жидкофазные реакции, хотя превалирующей остается реакция в газовой фазе.

Поскольку при проведении газофазного процесса в чистом виде при использовании насадки и органического агента в исходной газовой смеси не хватает паров воды, их следует ввести дополнительно, причем их количество должно превышать стехиометрически необходимое для получения бикарбоната аммония.

При стабильном проведении процессов в производстве кальцинированной соды по предлагаемому техническому решению (как и в классическом варианте) количества и составы газов дистилляции и кальцинации практически строго определены.

Необходимость обеспечения в общем составе газовой смеси превышения против стехиометрических соотношений количества ждиоксида углерода решается введением соответствующего количества газов обжига карбонатного сырья.

Особо следует оговорить следующее. Проведение реакции в газовой фазе при охлаждении газовой смеси с одновременным отведением тепла реакции может иметь результатом определенную степень полноты, зависящую от температуры газовой смеси на выходе из процесса. Давление диссоциации сухой соли (бикарбоната аммония), а, следовательно, и парциональные упругости аммиака, диоксида углерода и воды над ней на сегодня изучены плохо, поскольку литературные источники несут в себе весьма противоречивую информацию.

Установлено, например, что давление диссоциации сухой соли при t^o 18^oC не превышает 1 мм рт. ст. (см. например, В.А.Клевке, Н.Н. Поляков и Л.З. Арсеньева, Технология азотных удобрений, Гос.науч.-техн. издательство химической литературы, М. 1963, с. 163). Совершенно очевидно следующее. Чем ниже температура газов на выходе из процесса, тем большая степень взаимодействия имеет место. Однако, снижение температуры при массовом производстве соды с соблюдением экономической целесообразности не следует проводить ниже границ, обеспечиваемых водой оборотного цикла предприятия. Именно этим объясняется оговоренная нами величина температуры охлаждения газовой смеси не выше 25-35^oC (нижний предел не ограничен и определяется только экономическими соображениями).

По нашим предварительным данным давление диссоциации при температуре 30^oC составляет ориентировочно 20 25 мм рт. ст. а следовательно, несмотря на достоточную полноту реакции, превышающую 95% в газовой фазе сохраняются довольно значительные количества аммиака. Соблюдение санитарных норм на выхлопе в настоящем техническом решении обеспечивается в основном двумя факторами, первым из которых является уже отмеченное превышение против стехиометрии в газовой фазе количества диоксида углерода, что кроме обеспечения образования в основном бикарбоната аммония определяет сдвиг газофазной реакции вправо. Вторым фактором обеспечения санитарных норм является промывка отходящих газов раствором поваренной соли. Учитывая, что газы, отсасываемые при разделении гидрокарбонатной суспензии, содержат весьма мало аммиака и оксида углерода, но в основном инертные газы, следует считать нецелесообразным их введение в реакционную смесь. Но поскольку их очистка необходима, нами предусматривается промывка смеси отходящих газов и газов из отделения фильтрации гидрокарбонатной суспензии.

Учитывая нецелесообразность наличия с рассоле свободного поглощенного аммиака, предусмотрена обработка рассола после промывки газов газами кальцинации, которые поступают после этого в исходную смесь. Эта же задача может быть решена и иначе, а именно путем обработки суспензии, полученной после смещения рассола и бикарбоната аммония, т.е. фактически гидрокарбонатной суспензии, газами кальцинации. При этом собственно перемешивание суспензии на первом этапе может быть обеспечено этими газами. Кроме того, дополнительно предотвращается разложение бикарбоната аммония из-за высокой парциальной упругости диоксида углерода в газах кальцинации.

В соответствии с отличительными признаками заявляемого технического решения могут быть сформированы различные варианты технологической схемы.

Для пояснения решений по предполагаемому изобретению приводим технологическую схему, представленную на чертеже.

В аппаратурно-технологическую схему входят охладитель 1, промыватель 2, реактор-смеситель 3, насос 4 и холодильник 5.

Газы, полученные при кальцинации гидрокарбоната натрия, подают в реактор-смеситель 3, где они барботируют через слой перемешиваемой суспензии. Выходящие из реактора-смесителя 3 газы далее направляют на смешение с газами дистилляции и газами обжига карбонатного сырья. Газовую смесь направляют в охладитель 1, где одновременно проходит взаимодействие аммиака, диоксида углерода и паров воды в газовой и жидкой фазах.

Для охлаждения газов и одновременного отведения тепла реакции в охладитель 1 подают циркуляционный поток суспензии гидрокарбоната (бикарбоната) натрия. Из охладителя суспензию, содержащую уже и бикарбонат аммония, направляют в реактор-смеситель 3. Отходящие из охладителя 1 газы смешивают с газами, полученными при разделении гидрокарбонатной суспензии, и далее подают в промыватель 2.

Промыватель орошают раствором поваренной соли. После промывки газы выбрасывают в атмосферу, а поглотивший остатки аммиака рассол подают в реактор-смеситель 3. При взаимодействии в реакторе-смесителе 3 поваренной соли (в растворе) и бикарбоната аммония образуется новая часть гидрокарбонатной суспензии, которая и является продукционной. Из реактора-смесителя 3 гидрокарбонатную суспензию насосом 4 направляют в холодильник 5. После охлаждения поток гидрокарбонатной суспензии делят на две части: циркуляционный поток направляют в охладитель 1, а продукционную часть на разделение. После фильтрации осадок подают на кальцинацию, фильтрат -на дистилляцию аммиака и диоксида углерода.

Обжиг карбонатного сырья также проводят обычным путем в известной аппаратуре. Следует отметить, что все балансовые соотношения заявляемого технического решения практически совпадают с балансами традиционного производства.

Пример реализации способа будет приведен ниже в соответствии с изложенной выше технологической схемой.

Хотелось бы далее рассмотреть аппаратурные аспекты предлагаемой схемы для снятия вопроса об ее промышленной применимости. Охладитель 1 может быть выполнен, например в виде полого колонного аппарата, аппарата с плавающей насадкой или в виде аппарата с крупнодырчатыми провальными решетками со стабилизаторами пены. Это же относится к промывателю 2. Реактор-смеситель 3 может быть выполнен в виде одного или каскада емкостных аппаратов с быстроходными мешалками, холодильник 5 -кожухотрубчатый теплообменник с подачей суспензии в трубное пространство, а охлаждающей воды в межтрубное пространство.

Настоящее техническое решение создано для реализации определенных целей и прежде всего упрощения способа и его аппаратурного оформления. Из рассмотрения заявочных материалов следует, что из традиционной схемы получения кальцинированной соды исключаются два весьма сложных передела абсорбция и карбонизация, что в значительной степени упрощает собственно способ.

Абсорбция, осуществляемая в традиционной схеме по прототипу, является сложнейшим технологическим процессом. Абсорбционная колонна вместе со сборником аммонизированного рассола и холодильником аммонизированного рассола является абсорбционным отделением и при этом собственно колонна представляет собой набор ряда аппаратов: промыватель воздуха фильтров, первый промыватель газа абсорбции, второй промыватель газа колонн, первый и второй абсорберы, холодильные газы дистилляции, емкость.

Все аппараты колонны за исключением второго промывателя газа колонны работают в условиях вакуума, что предотвращает попадание аммиака в рабочее помещение, но не исключает нежелательного подсоса воздуха, ухудшающего работу отделения карбонизации. Стандартная абсорбционная колонна барботажного типа с производительностью 600 т соды в сутки имеет диаметр 2,8 м при высоте 20,7 м (масса 140,9 т).

Достаточно сказать, что кроме сложных барботажных решеток второй абсорбер и холодильник газа дистилляции имеют по семь царг, пять из которых в каждом узле оборудованы сотнями холодильных трубок. Вряд ли целесообразно в данном описании рассматривать сложность увязок технологических жидкостных и газовых потоков, сложность поддержания их входных и выходных параметров, поскольку это изложено в ряде общедоступных монографий (Зайцев И.Д. и др. Производство соды, М. Химия, 1986, с. 84-93 абсорбция, с. 109-118 карбонизация; Шокин И. Н. и др. Технология соды М. Химия, 1975, с. 65-72 абсорбция, с. 98-105 карбонизация).

Сложная увязка потоков присуща и отделению карбонизации. В части же аппаратурного оформления следует отметить, что одной указанной выше производительности абсорбционной колонне сопутствуют серия из четырех карбонизационных колонн, диаметром абсорбционной части 3 м и диаметром холодильной части 2,8 м при высоте каждой карбонизационной колонные 28 м, при общем числе царг 27 и величине встроенной теплопередающей поверхности - 1344 м².

В предлагаемом технической решении исключены все сложности, связанные с проведением абсорбционных процессов как в отделении абсорбции, так и в отделении карбонизации, поскольку цель состоит в охлаждении газовой смеси с одновременным отведением тепла реакции, что в полной мере обеспечит проведение реакции в газовой фазе. (Охлаждение необходимое и достаточное условие проведения реакции). Ниже в примере будут приведены и сопоставимые данные по аппаратурному оформлению предлагаемого решения.

Упрощение аппаратуры и технологии позволяет снизить капитальные затраты при создании или модернизации производства и эксплуатационные затраты. Повышенная надежность производства обеспечивается упрощением контроля, снятием вопросов об увязке потоков, присущих сегодняшнему процессу, и смягчением требований к составу и давлениям многочисленных газовых потоков традиционной технологической схемы.

Пример. В соответствии с установленными расходными нормами содового производства при получении 600 т Na₂CO₃/сут (25 т/ч), что соответствует производительности наиболее широко используемой в сегодняшнем производстве продукционной технологической нитки, газ процесса кальцинации гидрокарбоната натрия в количестве 15006,25 кг/ч подают на стадию смешения суспензии, образованной при охлаждении газовой смеси с одновременным отведением тепла реакции, с солевым раствором. В газе кальцинации содержится 12262,5 кг CO₂, 93,75 кг паров воды и 2650,0 кг инертных газов.

На выходе получают 13488,9 кг газа при увеличении содержания паров воды до 375,15 кг и падении содержания CO₂ до 10463,75 кг. Данный газ смешивают с 23887,5 кг/ч газа, поступающего со стадии дистилляции и 26992,5 кг/ч газа известковых печей (т. е. со стадии обжига карбонатного сырья). Температура газовой смеси составляет 60^oC. Общий вес газовой смеси 64368,9 кг/ч при содержании в них 12250 кг аммиака, 30356,25 кг диоксида углерода, 4332,65 кг паров воды и 17430,0 кг инертных газов.

При охлаждении газовой смеси до 30^oC с одновременным отведением тепла реакции при переходе 95% содержащегося в них аммиака (11637,5 кг/ч) в бикарбонат аммония последнего получают 54080,1 кг/ч при использовании 30120,6 кг/ч диоксида углерода. После охлаждения с одновременным отведением тепла реакции газы в количестве 18808,0 кг/ч смешивают с газами, отсасываемыми из отделения фильтрации в количестве 7353,75 кг/ч и вновь образованную газовую смесь промывают очищенным рассолом, подаваемым в количестве 112505,0 кг/ч.

В этот рассол дополнительно вводят израсходованную в ходе реакции образования бикарбоната аммония воду в количестве 7990,0 кг/ч.

Рассол после промывки смешивают с образовавшимся при охлаждении исходной газовой смеси бикарбонатом аммония с получением 177075,0 кг/ч гидрокарбонатной суспензии (при образовании дополнительного количества бикарбоната аммония из аммиака отходящих после стадии охлаждения газов в количестве 2449,9 кг/ч). После разделения суспензии и кальцинации получают, как указано выше, 600 т/ч кальцинированной соды.

В ходе реакции образования бикарбоната аммония выделяется в соответствии с тепловым балансом содового производства 459800 ккал/1т Na₂CO₃, т.е. 11496000 ккал/ч тепла.

Следует учесть, что тепло, отнимаемое при охлаждении газовой смеси, практически равно теплу, необходимому для испарения нужного для проведения реакции количества воды (4,6 и 4,5 мл.ккал/ч соответственно).

Для отведения тепла реакции в непосредственный контакт с газовой смесью необходимо ввести 766400 кг/ч циркулирующей гидрокарбонатной суспензии, т.е. 660 м³/ч. Таким образом на охлаждение в холодильники подаем 943475 кг/ч суспензии гидрокарбоната натрия. Поступающая на охлаждение суспензия имеет температуру 50^oC; охлажденная суспензия имеет температуру 30^oC.

После приведения примера следует ответить на вопрос о правильности утверждения об упрощении аппаратурного оформления.

В первом приближении для реализации процесса охлаждения газовой смеси с одновременным отведением тепла реакции применяем полую башню диаметром 3,5 м высотой 12 м. (Скорость газа на входе 1,75 м/с, что ниже обычно применяемых. Плотность орошения составляет 70 м³/м²·ч), оснащенную эвольвентными форсунками. Промывная башня (также полого типа) имеет диаметр 1,8 м при высоте 8 м и также снабжена эвольтвентными форсунками (скорость газа на входе 3,2 м/с при плотности орошения 40 м³/м²·ч). При времени пребывания в реакторах на уровне 10 мин в схеме устанавливаем два реактора по 60 м³. Для охлаждения суспензии необходимы выносные кожухотрубчатые холодильники с общей поверхностью телообмена на уровне 1200 м².

Таким образом, 5 сложнейших колонных аппаратов имеющейся схемы заменяются на 2 простейших с добавлением емкостей (которые и сегодня имеются в схеме) и выносных холодильников, также простых и общеприменяемых аппаратов.

Формула изобретения

1. Способ получения кальцинированной соды, включающий очистку исходного раствора хлорида натрия, обжиг карбонатного сырья с получением газов обжига, получение и разделение гидрокарбонатной суспензии, кальцинацию гидрокарбоната и дистилляцию аммиака и диоксида углерода, отличающийся тем, что газы обжига, дистилляции и кальцинации смешивают между собой при поддержании температуры не ниже 60^oС, полученную газовую смесь охлаждают с одновременным отводом тепла реакции, а образовавшийся при этом бикарбонат аммония смешивают с очищенным раствором хлорида натрия с получением гидрокарбонатной суспензии и ее подачей на разделение и кальцинацию.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что охлаждение газовой смеси при одновременном отводе тепла реакции осуществляют до температуры не выше 25 - 35^oC.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что охлаждение газовой смеси с отводом тепла реакции осуществляют при непосредственном контакте газовой смеси с циркулирующей рекуперативной насадкой, охлаждаемой перед подачей в процесс.

4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что охлаждение газовой смеси с одновременным отводом тепла реакции осуществляют при непосредственном контакте газовой смеси с циркулирующим потоком жидкого ограниченного теплоносителя, не смешивающегося с водой, химически нейтрального по отношению к исходным и конечным продуктам реакции и охлаждаемого перед подачей в процесс, причем в качестве ограниченного теплоносителя используют, например, предельные углеводороды.

5. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что охлаждение газовой смеси с одновременным отводом тепла реакции осуществляют при непосредственном контакте газовой смеси с предварительно охлажденным потоком циркулирующей суспензии бикарбоната аммония, часть которой выводят для смешения с очищенным раствором поваренной соли, а регулирование расхода и состава циркулирующей суспензии осуществляют введением в нее части фильтрата, полученного после разделения гидрокарбонатной суспензии.

6. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что охлаждение газовой смеси с одновременным отводом тепла реакции осуществляют при непосредственном контакте с предварительно охлажденным циркулирующим потоком гидрокарбонатной суспензии с последующей подачей потока на смешение с очищенным раствором поваренной соли, причем вновь образованную часть гидрокарбонатной суспензии направляют на разделение.

7. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что в газовую смесь дополнительно вводят пары воды в количестве, обеспечивающем их избыток в общем составе газовой смеси против стехиометрического соотношения газофазной реакции образования бикарбоната аммония.

8. Способ по пп. 1 7, отличающийся тем, что газы обжига вводят в газовую смесь в количестве, обеспечивающем избыток диоксида углерода против стехиометрического соотношения реакции образования бикарбоната аммония.

9. Способ по пп. 1 8, отличающийся тем, что газовую смесь после охлаждения с одновременным отводом тепла реакции промывают раствором поваренной соли.

10. Способ по пп. 1 9, отличающийся тем, что в газовую смесь после охлаждения с одновременным отводом тепла реакции перед промывкой раствором поваренной соли добавляют газы, отсасываемые со стадии разделения гидрокарбонатной суспензии.

11. Способ по пп. 1 10, отличающийся тем, что раствор хлорида натрия после стадии промывки обрабатывают газами кальцинации гидрокарбоната натрия.

12. Способ по пп. 1 10, отличающийся тем, что на стадию смешения очищенного раствора поваренной соли и бикарбоната аммония подают газы кальцинации гидрокарбоната натрия.

РИСУНКИ

Рисунок 1