نحوه دریافت نائو از nacl هیدروکسید سدیم: خواص، تهیه و کاربرد

· اقدامات احتیاطی برای دست زدن به هیدروکسید سدیم · ادبیات ·

هیدروکسید سدیم را می توان به صورت صنعتی با روش های شیمیایی و الکتروشیمیایی تولید کرد.

روش های شیمیایی برای به دست آوردن هیدروکسید سدیم

روش های شیمیایی برای تولید هیدروکسید سدیم شامل آهکی و فریتی است.

روش های شیمیایی برای تولید هیدروکسید سدیم دارای اشکالات قابل توجهی است: مقدار زیادی حامل های انرژی مصرف می شود، سود سوزآور حاصل به شدت با ناخالصی ها آلوده می شود.

امروزه این روش ها تقریباً به طور کامل جایگزین روش های ساخت الکتروشیمیایی شده اند.

روش آهک

روش آهک برای تولید هیدروکسید سدیم شامل برهمکنش محلول سودا با آهک خشک شده در دمای حدود 80 درجه سانتیگراد است. این فرآیند سوزاندن نامیده می شود. از طریق واکنش می گذرد:

Na 2 CO 3 + Ca (OH) 2 \u003d 2 NaOH + CaCO 3

در نتیجه واکنش محلولی از هیدروکسید سدیم و رسوب کربنات کلسیم به دست می آید. کربنات کلسیم از محلول جدا می شود و برای به دست آوردن محصول مذاب حاوی حدود 92 درصد جرم تبخیر می شود. NaOH. پس از اینکه NaOH ذوب شد و در بشکه های آهنی ریخته شد و در آنجا جامد شد.

روش فریت

روش فریتی برای تولید هیدروکسید سدیم شامل دو مرحله است:

Na 2 CO 3 + Fe 2 O 3 \u003d 2NaFeO 2 + CO 2
2NaFeO 2 + xH 2 O \u003d 2NaOH + Fe 2 O 3 * xH 2 O

واکنش 1 فرآیند پخت خاکستر سودا با اکسید آهن در دمای 1100-1200 درجه سانتیگراد است. علاوه بر این، لکه سدیم تشکیل شده و دی اکسید کربن آزاد می شود. در مرحله بعد، کیک طبق واکنش 2 با آب تصفیه می شود (شسته می شود). محلولی از هیدروکسید سدیم و رسوب Fe 2 O 3 * xH 2 O به دست می آید که پس از جداسازی آن از محلول، به فرآیند برگردانده می شود. محلول قلیایی به دست آمده حاوی حدود 400 گرم در لیتر NaOH است. برای بدست آوردن محصولی حاوی حدود 92 درصد جرم تبخیر می شود. NaOH، و سپس یک محصول جامد به شکل گرانول یا پولک دریافت کنید.

روش های الکتروشیمیایی برای تولید هیدروکسید سدیم

هیدروکسید سدیم الکتروشیمیایی به دست می آید الکترولیز محلول های هالیت(یک ماده معدنی عمدتاً از نمک خوراکی NaCl) با تولید همزمان هیدروژن و کلر. این فرآیند را می توان با فرمول خلاصه نشان داد:

2NaCl + 2H 2 O ± 2e - → H 2 + Cl 2 + 2 NaOH

قلیایی سوزاننده و کلر با سه روش الکتروشیمیایی تولید می شود. دو مورد از آنها الکترولیز با کاتد جامد (روش دیافراگمی و غشایی)، سومی الکترولیز با کاتد جیوه مایع (روش جیوه) است.

هر سه روش به دست آوردن کلر و کاستیک در عمل تولید جهانی استفاده می شود، با روندی واضح به سمت افزایش سهم الکترولیز غشایی.

در روسیه، تقریباً 35٪ از کل مواد سوزاننده تولید شده توسط الکترولیز با کاتد جیوه و 65٪ از طریق الکترولیز با کاتد جامد تولید می شود.

روش دیافراگمی

طرح یک سلول الکترولیتی دیافراگمی قدیمی برای تولید کلر و لیمو: ولی- آند، که در- عایق ها، از جانب- کاتد، دی- فضای پر از گازها (بالای آند - کلر، بالای کاتد - هیدروژن)، م- دیافراگم

ساده ترین روش الکتروشیمیایی از نظر سازماندهی فرآیند و مواد ساختاری الکترولیز، روش دیافراگمی برای تولید هیدروکسید سدیم است.

محلول نمک در سلول دیافراگم به طور مداوم به فضای آند وارد می شود و از طریق یک دیافراگم آزبست جریان می یابد که معمولاً روی شبکه کاتد فولادی رسوب می کند که در برخی موارد به آن نمی رسد. تعداد زیادی ازالیاف پلیمری

در بسیاری از طرح های الکترولیز، کاتد به طور کامل در زیر لایه آنولیت (الکترولیت از فضای آند) غوطه ور می شود و هیدروژن آزاد شده روی شبکه کاتد با استفاده از لوله های گاز از زیر کاتد خارج می شود، بدون اینکه از طریق دیافراگم به فضای آند نفوذ کند. به دلیل جریان متقابل

جریان مخالف یک ویژگی بسیار مهم در طراحی سلول دیافراگمی است. به لطف جریان مخالفی است که از فضای آند به فضای کاتد از طریق یک دیافراگم متخلخل هدایت می شود که می توان به طور جداگانه لی و کلر را بدست آورد. جریان مخالف برای مقابله با انتشار و مهاجرت یون‌های OH به فضای آند طراحی شده است. اگر مقدار جریان مخالف کافی نباشد، یون هیپوکلریت (ClO -) در فضای آند به مقدار زیاد شروع به تشکیل می‌کند، که پس از آن می‌تواند در آند به یون کلرات ClO 3 - اکسید شود. تشکیل یون کلرات به طور جدی بازده فعلی کلر را کاهش می دهد و یک فرآیند جانبی اصلی در این روش تولید هیدروکسید سدیم است. آزاد شدن اکسیژن نیز مضر است، که علاوه بر این، منجر به تخریب آندها و در صورتی که از مواد کربنی ساخته شده باشند، منجر به ورود ناخالصی های فسژن به کلر می شود.

آند: 2Cl - 2e → Cl 2 - فرآیند اصلی 2H 2 O - 2e - → O 2 + 4H +کاتد: 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH - فرآیند اصلی ClO - + H 2 O + 2e - → Cl - + 2OH - ClO 3 - + 3H 2 O + 6e - → Cl - + 6OH -

الکترودهای گرافیت یا کربن را می توان به عنوان آند در الکترولیزهای دیافراگمی استفاده کرد. تا به امروز، آنها عمدتاً با آندهای تیتانیوم با پوشش اکسید روتنیوم-تیتانیوم (آندهای ORTA) یا سایر آندهای کم مصرف جایگزین شده اند.

در مرحله بعد، مایع الکترولیتی تبخیر شده و محتوای NaOH موجود در آن به غلظت تجاری 42-50 درصد وزنی تنظیم می شود. مطابق با استاندارد

نمک خوراکی، سولفات سدیم و سایر ناخالصی ها وقتی غلظت آنها در محلول بالاتر از حد حلالیت آنها افزایش یابد، رسوب می کنند. محلول سوزاننده از رسوب خارج می شود و به عنوان محصول نهایی به انبار منتقل می شود یا مرحله تبخیر برای به دست آوردن یک محصول جامد ادامه می یابد و به دنبال آن ذوب، پوسته پوسته شدن یا دانه بندی می شود.

معکوس، یعنی نمک خوراکی متبلور شده به یک رسوب، به فرآیند برگردانده می شود و به اصطلاح آب نمک معکوس از آن تهیه می شود. برای جلوگیری از تجمع ناخالصی ها در محلول ها، قبل از تهیه آب نمک برگشتی، ناخالصی ها را جدا می کنند.

از دست دادن آنولیت با افزودن آب نمک تازه حاصل از شستشوی زیرزمینی لایه‌های نمک، آب نمک‌های معدنی مانند بیشوفیت که قبلاً از ناخالصی‌ها تصفیه شده‌اند، یا با حل کردن هالیت جبران می‌شود. قبل از مخلوط کردن آن با آب نمک معکوس، آب نمک تازه از سوسپانسیون های مکانیکی و بخش قابل توجهی از یون های کلسیم و منیزیم تمیز می شود.

کلر حاصل از بخار آب جدا می شود، فشرده می شود و برای تولید محصولات حاوی کلر یا مایع سازی تغذیه می شود.

به دلیل سادگی نسبی و هزینه کم، روش دیافراگمی برای تولید هیدروکسید سدیم هنوز به طور گسترده در صنعت استفاده می شود.

روش غشایی

روش غشایی برای تولید هیدروکسید سدیم بیشترین بازده انرژی را دارد، اما در عین حال سازماندهی و عملیاتی کردن آن دشوار است.

از دیدگاه فرآیندهای الکتروشیمیایی، روش غشایی شبیه به روش دیافراگمی است، اما فضاهای آند و کاتد به طور کامل توسط یک غشای تبادل کاتیونی غیرقابل نفوذ آنیون از هم جدا می شوند. به لطف این خاصیت، می توان مشروبات الکلی خالص تری نسبت به روش دیافراگمی به دست آورد. بنابراین، در الکترولیز غشایی، برخلاف سلول دیافراگمی، یک جریان وجود ندارد، بلکه دو جریان وجود دارد.

همانند روش دیافراگمی، جریان محلول نمکی وارد فضای آند می شود. و در کاتد - آب دیونیزه. جریانی از آنولیت تخلیه شده از فضای کاتد خارج می شود که همچنین حاوی ناخالصی های هیپوکلریت و یون های کلرات و کلر است و از فضای آند - لیمو و هیدروژن که عملاً حاوی ناخالصی نیستند و نزدیک به غلظت تجاری هستند که باعث کاهش انرژی می شود. هزینه تبخیر و تصفیه آنها.

قلیایی تولید شده توسط الکترولیز غشایی تقریباً به اندازه قلیایی تولید شده توسط روش کاتد جیوه است و به آرامی جایگزین قلیایی تولید شده توسط روش جیوه می شود.

در عین حال، محلول تغذیه نمک (هم تازه و هم بازیافت شده) و آب تا حد امکان از هرگونه ناخالصی تمیز می شود. چنین تمیز کردن کامل با هزینه بالای غشاهای تبادل کاتیونی پلیمری و آسیب پذیری آنها در برابر ناخالصی های موجود در محلول خوراک تعیین می شود.

علاوه بر این، شکل هندسی محدود و علاوه بر این، مقاومت مکانیکی پایین و پایداری حرارتی غشاهای تبادل یونی، در اکثر موارد، نسبتاً تعیین می‌شود. ساختارهای پیچیدهکارخانه های الکترولیز غشایی به همین دلیل، کارخانه های غشایی به پیچیده ترین سیستم های کنترل و مدیریت خودکار نیاز دارند.

طرح یک الکترولیز غشایی.

روش جیوه با کاتد مایع

در میان روشهای الکتروشیمیایی تولید قلیاها، بیشترین راه موثرالکترولیز با کاتد جیوه است. قلیاهایی که از طریق الکترولیز با کاتد جیوه مایع به دست می آیند بسیار تمیزتر از آنهایی هستند که با روش دیافراگمی به دست می آیند (این برای برخی صنایع بسیار مهم است). به عنوان مثال، در تولید الیاف مصنوعی، فقط می توان از سوزاننده با خلوص بالا استفاده کرد و در مقایسه با روش غشایی، سازماندهی فرآیند به دست آوردن قلیایی به روش جیوه بسیار ساده تر است.

طرح یک الکترولیز جیوه.

تاسیسات الکترولیز جیوه شامل یک الکترولیز، یک تجزیه کننده آمالگام و یک پمپ جیوه است که توسط ارتباطات رسانای جیوه به هم متصل می شوند.

کاتد الکترولیز جریانی از جیوه است که توسط یک پمپ پمپ می شود. آند - گرافیت، کربن یا کم سایش (ORTA، TDMA یا دیگران). همراه با جیوه، جریانی از نمک خوراکی تغذیه کننده به طور مداوم در الکترولیز جریان می یابد.

در آند، یون های کلر از الکترولیت اکسید می شوند و کلر آزاد می شود:

2Cl - 2e → Cl 2 0 - فرآیند اصلی 2H 2 O - 2e - → O 2 + 4H + 6ClO - + 3H 2 O - 6e - → 2ClO 3 - + 4Cl - + 1.5O 2 + 6H +

کلر و آنولیت از الکترولیز خارج می شود. آنولیت خروجی از الکترولیز با هالیت تازه اشباع می شود، ناخالصی های وارد شده با آن از آن خارج می شود و علاوه بر آن از آندها و مواد ساختاری شسته شده و به الکترولیز باز می گردد. قبل از اشباع، کلر محلول در آن از آنولیت استخراج می شود.

یون‌های سدیم در کاتد کاهش می‌یابند که محلول ضعیفی از سدیم در جیوه را تشکیل می‌دهند (آمالگام سدیم):

Na + + e \u003d Na 0 nNa + + nHg = Na + Hg

آمالگام به طور مداوم از الکترولیزور به تجزیه کننده آمالگام جریان می یابد. تجزیه کننده نیز به طور مداوم با آب بسیار تصفیه شده تغذیه می شود. در آن، آمالگام سدیم، در نتیجه یک فرآیند شیمیایی خود به خود، تقریباً به طور کامل توسط آب با تشکیل جیوه، محلول سوزاننده و هیدروژن تجزیه می شود:

Na + Hg + H 2 O = NaOH + 1/2H 2 + Hg

محلول سوزاننده به دست آمده از این طریق که یک محصول تجاری است، عملاً هیچ ناخالصی ندارد. جیوه تقریباً به طور کامل از سدیم آزاد شده و به الکترولیز باز می گردد. هیدروژن برای تصفیه حذف می شود.

با این حال، تصفیه کامل محلول قلیایی از بقایای جیوه عملا غیرممکن است، بنابراین این روش با نشت جیوه فلزی و بخارات آن همراه است.

تقاضاهای رو به رشد برای ایمنی محیط زیستتولید و هزینه بالای جیوه فلزی منجر به جایگزینی تدریجی روش جیوه با روش های بدست آوردن قلیایی با کاتد جامد به ویژه روش غشایی می شود.

روش های آزمایشگاهی بدست آوردن

در آزمایشگاه، هیدروکسید سدیم گاهی اوقات با روش های شیمیایی تولید می شود، اما معمولاً از یک الکترولیز کوچک دیافراگمی یا غشایی استفاده می شود.

تعریف

هیدروکسید سدیمبلورهای سخت سفید و بسیار مرطوب را تشکیل می دهد که در دمای 322 درجه سانتیگراد ذوب می شوند.

به دلیل اثر خورندگی قوی بر روی پارچه، چرم، کاغذ و غیره مواد آلیبه آن سود سوز آور می گویند. در مهندسی، هیدروکسید سدیم اغلب به عنوان سود سوزآور شناخته می شود.

در آب، هیدروکسید سدیم با آزاد شدن مقدار زیادی گرما به دلیل تشکیل هیدرات ها حل می شود.

هیدروکسید سدیم باید در ظروف در بسته نگهداری شود، زیرا به راحتی دی اکسید کربن را از هوا جذب می کند و به تدریج به کربنات سدیم تبدیل می شود.

برنج. 1. هیدروکسید سدیم. ظاهر.

بدست آوردن سدیم هیدروکسید

روش اصلی برای به دست آوردن هیدروکسید سدیم، الکترولیز محلول آبی کلرید سدیم است. در طول الکترولیز، یون های هیدروژن در کاتد تخلیه می شوند و به طور همزمان یون های سدیم و یون های هیدروکسید در نزدیکی کاتد تجمع می یابند. هیدروکسید سدیم به دست می آید. کلر در آند آزاد می شود.

2NaCl + 2H 2 O \u003d H 2 + Cl 2 + 2 NaOH.

علاوه بر روش الکترولیتی برای به دست آوردن هیدروکسید سدیم، گاهی اوقات بیشتر روش قدیمی- جوشاندن محلول نوشابه با آهک خرد شده:

خواص شیمیایی هیدروکسید سدیم

هیدروکسید سدیم با اسیدها واکنش می دهد و نمک و آب تشکیل می دهد (واکنش خنثی سازی):

NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O.

2NaOH + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + H 2 O.

محلول هیدروکسید سدیم رنگ نشانگرها را تغییر می دهد، بنابراین، به عنوان مثال، هنگامی که تورنسل، فنل فتالئین یا متیل اورانژ به محلول این قلیایی اضافه می شود، رنگ آنها به ترتیب آبی، زرشکی و زرد می شود.

هیدروکسید سدیم با محلول های نمک (اگر حاوی فلزی باشد که قادر به تشکیل یک باز نامحلول باشد) و اکسیدهای اسید واکنش می دهد:

Fe 2 (SO 4) 3 + 6NaOH \u003d 2Fe (OH) 3 ↓ + 3Na 2 SO 4.

2NaOH + CO 2 \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O.

کاربرد هیدروکسید سدیم

هیدروکسید سدیم یکی از مهمترین محصولات صنایع شیمیایی پایه است. در مقادیر زیاد، برای تصفیه محصولات پالایشگاه نفت مصرف می شود. هیدروکسید سدیم به طور گسترده در صنایع صابون، کاغذ، نساجی و سایر صنایع و همچنین در تولید الیاف مصنوعی استفاده می شود.

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

وظیفه

جرم هیدروکسید سدیم را که می تواند با محلول 300 میلی لیتری اسید کلریدریک غلیظ واکنش دهد (کسر جرمی HCl 34٪، چگالی 1.168 کیلوگرم در لیتر) محاسبه کنید.

راه حل

بیایید معادله واکنش را بنویسیم:

NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O.

بیایید جرم محلول اسید هیدروکلریک و همچنین جرم ماده محلول HCl در آن را پیدا کنیم:

m محلول = V محلول × ρ;

m محلول \u003d 0.3 × 1.168 \u003d 0.3504 کیلوگرم \u003d 350.4 گرم.

ω = msolute / msolute × 100%;

msolute = ω / محلول 100% ×m ;

msolute (HCl) = ω (HCl) / محلول 100% ×m ;

msolute (HCl) = 34 / 100٪ × 350.4 = 11.91 گرم.

تعداد مول های اسید کلریدریک (جرم مولی 36.5 گرم در مول) را محاسبه کنید:

n(HCl) = m(HCl) / M(HCl);

n (HCl) = 11.91 / 36.5 = 0.34 مول.

طبق معادله واکنش n (HCl) :n (NaOH) = 1: 1. بنابراین،

n (NaOH) \u003d n (HCl) \u003d 0.34 مول.

سپس جرم هیدروکسید سدیم که وارد واکنش شده است برابر با (جرم مولی - 40 گرم در مول) خواهد بود:

m (NaOH) = n (NaOH) × M (NaOH);

متر (NaOH) \u003d 0.34 × 40 \u003d 13.6 گرم.

پاسخ

جرم سدیم هیدروکسید 13.6 گرم است.

مثال 2

وظیفه

جرم کربنات سدیم را که برای بدست آوردن هیدروکسید سدیم در واکنش با هیدروکسید کلسیم به وزن 3.5 گرم لازم است، محاسبه کنید.

راه حل

اجازه دهید معادله واکنش برهمکنش کربنات سدیم با هیدروکسید کلسیم برای تشکیل هیدروکسید سدیم را بنویسیم:

Na 2 CO 3 + Ca (OH) 2 \u003d CaCO 3 ↓ + 2 NaOH.

مقدار ماده هیدروکسید کلسیم (جرم مولی - 74 گرم در مول) را محاسبه کنید:

n (Ca (OH) 2) \u003d m (Ca (OH) 2) / M (Ca (OH) 2).

n (Ca (OH) 2) \u003d 3.5 / 74 \u003d 0.05 مول.

طبق معادله واکنش n (Ca (OH) 2): n (Na 2 CO 3) \u003d 1: 1. سپس تعداد مول های کربنات سدیم برابر با:

n (Na 2 CO 3) \u003d n (Ca (OH) 2) \u003d 0.05 مول.

جرم کربنات سدیم را بیابید ( جرم مولی - 106 گرم در مول):

m (Na 2 CO 3) \u003d n (Na 2 CO 3) × M (Na 2 CO 3)؛

متر (Na 2 CO 3) \u003d 0.05 × 106 \u003d 5.3 گرم.

پاسخ

جرم کربنات سدیم 5.3 گرم است.

معرفی .

هیدروکسید سدیم یا سود سوزآور (NaOH)، کلر، اسید هیدروکلریک HC1 و هیدروژن در حال حاضر در صنعت با الکترولیز محلول کلرید سدیم تولید می شوند.

سود سوزآور یا هیدروکسید سدیم - یک قلیایی قوی که در زندگی روزمره به آن سود سوزآور می گویند، در صابون سازی، در تولید آلومینا - محصول واسطه ای برای به دست آوردن آلومینیوم فلزی، در صنایع رنگ و لاک، صنایع پالایش روغن، در تولید استفاده می شود. ریون، در صنعت سنتز آلی و سایر بخش‌های اقتصاد ملی.

هنگام کار با کلر، کلرید هیدروژن، اسید هیدروکلریک و سود سوزآور، باید قوانین ایمنی را به شدت رعایت کنید: استنشاق کلر باعث سرفه شدید و خفگی، التهاب غشای مخاطی دستگاه تنفسی، ادم ریوی و بعداً تشکیل کانون های التهابی در ریه ها.

کلرید هیدروژن حتی در مقادیر کم در هوا باعث تحریک در بینی و حنجره، گزگز سینه، گرفتگی صدا و خفگی می شود. در مسمومیت های مزمن با غلظت کم، دندان ها به ویژه آسیب می بینند که مینای دندان به سرعت از بین می رود.

مسمومیت با اسید هیدروکلریک بسیار شبیه است از جانبمسمومیت با کلر

روش های شیمیایی برای تولید هیدروکسید سدیم

روش های شیمیایی برای تولید هیدروکسید سدیم شامل آهکی و فریتی است.

روش آهک برای تولید هیدروکسید سدیم شامل برهمکنش محلول سودا با شیر آهک در دمای حدود 80 درجه سانتیگراد است. این فرآیند سوزاندن نامیده می شود. با واکنش توصیف می شود

Na 2 C0 3 + Ca (OH) 2 \u003d 2NaOH + CaC0 3 (1)

حل و فصل

بر اساس واکنش (1) محلولی از هیدروکسید سدیم و رسوب کربنات کلسیم به دست می آید. کربنات کلسیم از محلول جدا می شود و برای به دست آوردن محصول مذاب حاوی حدود 92 درصد NaOH تبخیر می شود. NaOH مذاب در بشکه های آهنی ریخته می شود و در آنجا جامد می شود.

روش فریتی با دو واکنش توصیف می شود:

Na 2 C0 3 + Fe 2 0 3 = Na 2 0 Fe 2 0 3 + C0 2 (2)

فریت سدیم

Na 2 0 Fe 2 0 3 -f H 2 0 \u003d 2 NaOH + Fe 2 O 3 (3)

رسوب محلول

واکنش (2) فرآیند پخت خاکستر سودا با اکسید آهن را در دمای 1100-1200 درجه سانتیگراد نشان می دهد. در این حالت اسپک - فریت سدیم تشکیل شده و دی اکسید کربن آزاد می شود. سپس، کیک مطابق با واکنش (3) با آب تصفیه می شود (شسته می شود). محلولی از هیدروکسید سدیم و رسوب Fe 2 O 3 به دست می آید که پس از جداسازی آن از محلول به فرآیند برگردانده می شود. محلول حاوی حدود 400 گرم در لیتر NaOH است. برای بدست آوردن محصولی حاوی حدود 92 درصد NaOH تبخیر می شود.

روش های شیمیایی برای تولید هیدروکسید سدیم دارای اشکالات قابل توجهی است: مقدار زیادی سوخت مصرف می شود، سود سوزآور حاصل به ناخالصی ها آلوده می شود، تعمیر و نگهداری دستگاه دشوار است و غیره. در حال حاضر این روش ها تقریباً به طور کامل با روش الکتروشیمیایی جایگزین شده اند. از تولید.

مفهوم الکترولیز و فرآیندهای الکتروشیمیایی.

فرآیندهای الکتروشیمیایی به فرآیندهای شیمیایی گفته می‌شود که در محلول‌های آبی یا مذاب تحت تأثیر یک ثابت اتفاق می‌افتند. جریان الکتریسیته.

محلول‌ها و مذاب‌های نمک، محلول‌های اسیدها و قلیایی‌ها که الکترولیت نامیده می‌شوند، رسانای نوع دوم هستند که در آن‌ها انتقال جریان الکتریکی توسط یون‌ها انجام می‌شود. (در هادی های نوع اول مانند فلزات، جریان توسط الکترون ها حمل می شود.) وقتی جریان الکتریکی از الکترولیت عبور می کند، یون ها در الکترودها تخلیه می شوند و مواد مربوطه آزاد می شوند. این فرآیند الکترولیز نامیده می شود. دستگاهی که در آن الکترولیز انجام می شود الکترولیز یا حمام الکترولیتی نامیده می شود.

از الکترولیز برای به دست آوردن تعدادی از محصولات شیمیایی - کلر، هیدروژن، اکسیژن، قلیایی و غیره استفاده می شود. لازم به ذکر است که الکترولیز محصولات شیمیایی با خلوص بالا تولید می کند که در برخی موارد با روش های شیمیایی تولید آنها غیرقابل دستیابی است.

از معایب فرآیندهای الکتروشیمیایی می توان به مصرف بالای انرژی در حین الکترولیز اشاره کرد که باعث افزایش قیمت تمام شده محصولات به دست آمده می شود. در این راستا، انجام فرآیندهای الکتروشیمیایی فقط بر اساس انرژی الکتریکی ارزان توصیه می شود.

ماده اولیه برای تولید هیدروکسید سدیم.

برای تولید سدیم هیدروکسید، کلر، هیدروژن از محلول نمک معمولی استفاده می شود که تحت الکترولیز قرار می گیرد.نمک خوراکی در طبیعت به صورت رسوبات زیرزمینی سنگ نمک، در آب دریاچه ها و دریاها و در به شکل آب نمک یا محلول های طبیعی. ذخایر نمک سنگ در دونباس، اورال، سیبری، ماوراء قفقاز و سایر مناطق واقع شده است. سرشار از نمک در کشور ما و برخی دریاچه ها.

در تابستان آب از سطح دریاچه ها تبخیر می شود و نمک خوراکی به شکل کریستال می ریزد. به چنین نمکی خود کاشت می گویند. آب دریا تا 35 گرم در لیتر کلرید سدیم دارد. در مکان هایی با آب و هوای گرم، جایی که تبخیر شدید آب رخ می دهد، محلول های غلیظی از کلرید سدیم تشکیل می شود که از آن متبلور می شود. در روده های زمین، در لایه های نمکی، آب های زیرزمینی جریان دارند که نمک طعام را در خود حل کرده و آب نمک های زیرزمینی را تشکیل می دهند که از طریق گمانه ها به سطح زمین می آیند.

محلول های نمک صرف نظر از نحوه تهیه، حاوی ناخالصی های نمک های کلسیم و منیزیم هستند و قبل از انتقال به کارگاه های الکترولیز، از این نمک ها تصفیه می شوند. تصفیه ضروری است زیرا در فرآیند الکترولیز، هیدروکسیدهای کم محلول کلسیم و منیزیم می توانند تشکیل شوند که روند طبیعی الکترولیز را مختل می کنند.

تمیز کردن آب نمک با محلول سودا و شیر آهک انجام می شود. علاوه بر تصفیه شیمیایی، محلول ها با ته نشینی و فیلتراسیون از ناخالصی های مکانیکی آزاد می شوند.

الکترولیز محلول های نمک معمولی در حمام هایی با کاتد آهن جامد (فولاد) و با دیافراگم و در حمام ها با کاتد جیوه مایع انجام می شود. در هر صورت، الکترولیزهای صنعتی مورد استفاده برای تجهیزات کارخانه های کلر بزرگ مدرن باید دارای بهره وری بالا، طراحی ساده، جمع و جور، قابل اطمینان و پایدار باشند.

الکترولیز محلول های کلرید سدیم در حمام ها با کاتد فولادی و آند گرافیت .

به دست آوردن هیدروکسید سدیم، کلر و هیدروژن را در یک دستگاه (الکترولایزر) ممکن می سازد. هنگام عبور جریان الکتریکی مستقیم از محلول آبی کلرید سدیم، می توان انتظار آزاد شدن کلر را داشت:

2CI - - 2Þ С1 2 (a)

و همچنین اکسیژن:

20N - - 2Þ 1/2O 2 + H 2 O (b)

H 2 0-2eÞ1 / 2О 2 + 2H +

پتانسیل الکترود طبیعی تخلیه یونهای OH - - 0.41 + است که در،و پتانسیل الکترود نرمال تخلیه یونهای کلر 36/1 + است که در.در محلول اشباع خنثی کلرید سدیم، غلظت یون های هیدروکسیل حدود 1 10 - 7 است. g-eq/l.در دمای 25 درجه سانتی گراد، پتانسیل تعادل برای تخلیه یون های هیدروکسید خواهد بود

پتانسیل تعادل تخلیه، یون های کلرید با غلظت NaCI در محلول 4.6 g-eq/lبرابر است

بنابراین، در آند با اضافه ولتاژ کوچک، ابتدا باید اکسیژن تخلیه شود.

اما در آندهای گرافیت اضافه ولتاژ اکسیژن بسیار بیشتر از اضافه ولتاژ کلر است و بنابراین طبق واکنش (الف) عمدتاً یونهای C1 - را با آزادسازی کلر گازی تخلیه می کنند.

آزادسازی کلر با افزایش غلظت NaCl در محلول به دلیل کاهش مقدار پتانسیل تعادل تسهیل می شود. این یکی از دلایل استفاده از محلول های کلرید سدیم غلیظ حاوی 310-315 است. g/l.

در کاتد در محلول قلیایی، مولکول های آب طبق معادله تخلیه می شوند.

H 2 0 + e \u003d H + OH - (c)

اتم های هیدروژن پس از نوترکیب به شکل هیدروژن مولکولی آزاد می شوند

2H Þ H 2 (d)

تخلیه یون های سدیم از محلول های آبی روی کاتد جامد به دلیل پتانسیل بالاتر تخلیه آنها در مقایسه با هیدروژن غیرممکن است. بنابراین یون های هیدروکسید باقی مانده در محلول با یون های سدیم یک محلول قلیایی تشکیل می دهند.

فرآیند تجزیه NaCl را می توان به این صورت با واکنش های زیر بیان کرد:

یعنی کلر در آند و هیدروژن و هیدروکسید سدیم در کاتد تشکیل می شوند.

در حین الکترولیز، همراه با فرآیندهای اصلی توصیف شده، فرآیندهای جانبی نیز می توانند رخ دهند که یکی از آنها با رابطه (ب) توضیح داده شده است. علاوه بر این، کلر آزاد شده در آند تا حدی در الکترولیت حل شده و توسط واکنش هیدرولیز می شود.

در مورد انتشار قلیایی (یون‌های OH-) به آند یا جابجایی محصولات کاتد و آند، اسیدهای هیپوکلرو و هیدروکلریک با قلیایی خنثی می‌شوند تا هیپوکلریت و کلرید سدیم را تشکیل دهند:

NOS1 + NaOH \u003d NaOCl + H 2 0

HC1 + NaOH \u003d NaCl + H 2 0

یون های ClO - روی آند به راحتی به ClO 3 - اکسید می شوند. بنابراین، هیپوکلریت، کلرید سدیم و کلرات سدیم در اثر فرآیندهای جانبی در حین الکترولیز تولید خواهند شد که منجر به کاهش راندمان جریان و بازده انرژی خواهد شد. در یک محیط قلیایی، آزادسازی اکسیژن در آند تسهیل می‌شود که عملکرد الکترولیز را نیز بدتر می‌کند.

برای کاهش وقوع واکنش های جانبی، لازم است شرایطی ایجاد شود که از اختلاط محصولات کاتد و آند جلوگیری کند. اینها شامل جداسازی فضاهای کاتد و آند توسط یک دیافراگم و فیلتر کردن الکترولیت از طریق دیافراگم در جهت مخالف حرکت یونهای OH - به آند است. اینگونه دیافراگم ها دیافراگم فیلتر نامیده می شوند و از آزبست ساخته می شوند.

روش های شیمیایی برای تولید هیدروکسید سدیم شامل آهکی و فریتی است.

امروزه این روش ها تقریباً به طور کامل جایگزین روش های ساخت الکتروشیمیایی شده اند.

روش آهک

Na 2 بنابراین 3 + Ca(OH) 2 = 2 NaOH + CaCO 3

روش فریت

روش فریتی برای تولید هیدروکسید سدیم شامل دو مرحله است:

Na 2 بنابراین 3 + Fe 2 در باره 3 = 2NaFeO 2 + CO 2

2NaFeО 2 +xH 2 O = 2 NaOH + Fe 2 O 3 *xH 2 در باره

روش های الکتروشیمیایی برای تولید هیدروکسید سدیم

2NaCl + 2H 2 حدود ± 2e - → اچ 2 +Cl 2 + 2 NaOH

7. تصفیه دی اکسید گوگرد از سموم کاتالیزوری.

انتشار گازها تأثیر بسیار نامطلوبی بر وضعیت اکولوژیکی در محل این شرکت های صنعتی دارد و همچنین شرایط بهداشتی و بهداشتی کار را بدتر می کند. گازهای گلخانه ای تهاجمی شامل اکسیدهای نیتروژن، سولفید هیدروژن، دی اکسید گوگرد، دی اکسید کربن و بسیاری از گازهای دیگر است.

به عنوان مثال اسید نیتریک، اسید سولفوریک و سایر گیاهان در کشور ما سالانه ده ها میلیون متر مکعب اکسید نیتروژن که سمی قوی و خطرناک است را وارد جو می کنند. از این اکسیدهای نیتروژن می توان هزاران تن اسید نیتریک تولید کرد.

یک وظیفه به همان اندازه مهم، تصفیه گازها از دی اکسید گوگرد است. مجموع گوگردی که در کشور ما تنها به صورت دی اکسید گوگرد در جو منتشر می شود حدود 16 میلیون تن است. . در سال. از این میزان گوگرد می توان تا 40 میلیون تن اسید سولفوریک تولید کرد.

مقدار قابل توجهی گوگرد، عمدتاً به شکل سولفید هیدروژن، در گاز کوره کک وجود دارد.

با گازهای دودکش لوله های کارخانه ها و نیروگاه ها، سالانه چندین میلیارد متر مکعب دی اکسید کربن وارد جو می شود. از این گاز می توان برای تولید کودهای کربنی کارآمد استفاده کرد.

مثال های داده شده نشان می دهد که چه مقادیر عظیمی از مواد با انتشار گاز در جو منتشر می شود.

اما این گازهای گلخانه ای با مسموم کردن هوا در شهرها و شرکت ها آسیب جدی تری به بار می آورند: گازهای سمی پوشش گیاهی را از بین می برند، تأثیر بسیار مضری بر سلامت انسان و حیوانات دارند، سازه های فلزی را از بین می برند و تجهیزات را خورده می کنند.

اگرچه در سال های گذشتهشرکت های صنعتی داخلی با ظرفیت کامل کار نمی کنند، اما مشکل مبارزه با انتشارات مضر بسیار حاد است. و با در نظر گرفتن وضعیت کلی اکولوژیکی در این سیاره، ضروری است که فوری ترین و رادیکال ترین اقدامات برای تصفیه گازهای خروجی از ناخالصی های مضر انجام شود.

سموم کاتالیزوری

سموم تماسی، موادی که باعث "مسمومیت" کاتالیزورها می شوند (نگاه کنید به. کاتالیزورها) (معمولاً ناهمگن)، یعنی کاهش فعالیت کاتالیزوری آنها یا توقف کامل عمل کاتالیزوری. مسمومیت کاتالیزورهای ناهمگن در نتیجه جذب یک سم یا محصول تبدیل شیمیایی آن بر روی سطح کاتالیزور رخ می دهد. مسمومیت می تواند برگشت پذیر یا غیر قابل برگشت باشد. بنابراین، در واکنش سنتز آمونیاک بر روی یک کاتالیزور آهن، اکسیژن و ترکیبات آن به طور برگشت‌پذیر آهن را مسموم می‌کنند. در این حالت، هنگامی که در معرض مخلوط خالص N 2 + H 2 قرار می گیرد، سطح کاتالیزور از اکسیژن آزاد می شود و مسمومیت کاهش می یابد. ترکیبات گوگردی آهن را به طور غیر قابل برگشت مسموم می کند؛ عمل یک مخلوط خالص نمی تواند فعالیت کاتالیزور را بازیابی کند. برای جلوگیری از مسمومیت، مخلوط واکنش تغذیه شده به کاتالیزور کاملاً خالص می شود. در میان رایج ترین K.I. کاتالیزورهای فلزی شامل مواد حاوی اکسیژن (H2O، CO، CO2)، گوگرد (H2S، CS2، C2H2SH، و غیره)، Se، Te، N، P، As، Sb و همچنین به عنوان هیدروکربن های غیر اشباع (C2H4، C2H2) و یون های فلزی (Cu2+، Sn2+، Hg2+، Fe2+، Co2+، Ni2+). کاتالیزورهای اسیدی معمولاً با ناخالصی‌های باز مسموم می‌شوند، در حالی که کاتالیزورهای بازی با ناخالصی‌های اسیدی مسموم می‌شوند.

8. بدست آوردن گازهای نیتروژن.

اکسیدهای نیتروژن آزاد شده پس از سفید کردن در کندانسورهای آب و آب نمک متراکم شده و برای تهیه مخلوط خام استفاده می شود. از آنجایی که نقطه جوش N 2 O 4 20.6 درجه سانتی گراد در فشار 0.1 مگاپاسکال است، در این شرایط، NO 2 گازی را می توان به طور کامل متراکم کرد (فشار بخار اشباع N 2 O 4 در 21.5 درجه سانتی گراد بر روی مایع N 2 O 4 برابر با 0.098 مگاپاسکال، یعنی کمتر از اتمسفر). راه دیگر برای به دست آوردن اکسیدهای نیتروژن مایع، متراکم کردن آنها تحت فشار و در دمای پایین است. اگر به یاد بیاوریم که در طول اکسیداسیون تماس NH 3 در فشار اتمسفر، غلظت اکسیدهای نیتروژن بیش از 11٪ حجمی نیست، فشار جزئی آنها با 83.5 میلی متر جیوه مطابقت دارد. فشار اکسیدهای نیتروژن بالای مایع (فشار بخار) در دمای میعان (-10 درجه سانتیگراد) 152 میلی متر جیوه است. این بدان معنی است که بدون افزایش فشار تراکم، اکسیدهای نیتروژن مایع را نمی توان از این گازها به دست آورد، بنابراین، تراکم اکسیدهای نیتروژن از چنین گاز نیتروژنی در دمای -10 درجه سانتیگراد با فشار 0.327 مگاپاسکال آغاز می شود. درجه چگالش با افزایش فشار تا 1.96 مگاپاسکال به شدت افزایش می یابد، با افزایش بیشتر فشار، درجه تراکم کمی تغییر می کند.

پردازش گاز نیتروژن (یعنی پس از تبدیل NH 3) به اکسیدهای نیتروژن مایع بی اثر است، زیرا حتی در Р=2.94 مگاپاسکال، درجه تراکم 68.3٪ است.

در شرایط تراکم N 2 O 4 خالص، خنک سازی نباید زیر دمای -10 درجه سانتیگراد انجام شود، زیرا در -10.8 ° C N 2 O 4 متبلور می شود. وجود ناخالصی های NO, NO 2, H 2 O دمای تبلور را کاهش می دهد. بنابراین مخلوطی با ترکیب N 2 O 4 + 5٪ N 2 O 3 در -15.8 درجه سانتیگراد متبلور می شود.

اکسیدهای نیتروژن مایع حاصل در مخازن فولادی ذخیره می شوند.

9. بدست آوردن سوپر فسفات ساده و مضاعف

"سوپر فسفات" - مخلوطی از Ca (H 2 PO 4 ) 2 * H 2 O و CaSO 4. رایج ترین کود معدنی فسفر ساده. فسفر در سوپر فسفات عمدتاً به شکل فسفات مونوکلسیم و اسید فسفریک آزاد وجود دارد. کود حاوی گچ و سایر ناخالصی ها (فسفات آهن و آلومینیوم، سیلیس، ترکیبات فلوئور و غیره) است. سوپر فسفات ساده از فسفریت ها با استفاده از اسید سولفوریک بر اساس واکنش به دست می آید:

سا 3 (RO 4 ) 2 + 2 ساعت 2 بنابراین 4 = سا(H 2 PO 4 ) 2 + 2CaSO 4 .

سوپر فسفات ساده- پودر خاکستری، تقریبا غیر کیک، نسبتاً پراکنده. در کود 14-19.5% P 2 O 5 قابل هضم توسط گیاهان. ماهیت تولید سوپر فسفات ساده، تبدیل فلوراپاتیت طبیعی، نامحلول در آب و محلول های خاک، به ترکیبات محلول، عمدتا به Ca(H2PO4)2 مونوکلسیم فسفات است. فرآیند تجزیه را می توان با معادله خلاصه زیر نشان داد:

2Ca 5 F (PO 4) 3 + 7H 2 SO 4 + 3H 2 O \u003d 3Ca (H 2 PO 4) 2 * H 2 O] + 7 + 2HF; (1) ΔН= - 227.4 کیلوژول.

در عمل، در طول تولید سوپر فسفات ساده، تجزیه در دو مرحله انجام می شود. در مرحله اول حدود 70 درصد آپاتیت با اسید سولفوریک واکنش می دهد. این اسید فسفریک و همی هیدرات سولفات کلسیم تولید می کند:

Ca 5 F (PO 4) 3 + 5H 2 SO 4 + 2.5H 2 O \u003d 5 (CaSO 4 * 0.5H 2 O) + 3H3PO 4 + HF (2)

طرح عملکردی برای به دست آوردن سوپر فسفات ساده در شکل نشان داده شده است. فرآیندهای اصلی در سه مرحله اول انجام می شود: اختلاط مواد خام، تشکیل و انجماد خمیر سوپر فسفات، رسیدن سوپر فسفات در یک انبار.

برنج. نمودار عملکردی تولید سوپر فسفات ساده

برای به دست آوردن یک محصول تجاری با کیفیت بالاتر، سوپر فسفات پس از رسیدن با مواد افزودنی جامد (سنگ آهک، سنگ فسفات و غیره) خنثی شده و دانه بندی می شود.

سوپر فسفات دوگانه- کود فسفات غلیظ جزء اصلی حاوی فسفر، کلسیم دی هیدروورتو فسفات مونوهیدرات Ca (H 2 PO 4) 2 H 2 O است. معمولاً حاوی سایر فسفات های کلسیم و منیزیم نیز می باشد. در مقایسه با فسفات ساده، حاوی بالاست - CaSO 4 نیست. مزیت اصلی سوپر فسفات مضاعف مقدار کمی بالاست است، یعنی هزینه های حمل و نقل، هزینه های ذخیره سازی، بسته بندی را کاهش می دهد.

سوپر فسفات مضاعف از اثر اسید سولفوریک H 2 SO 4 بر روی فسفات های طبیعی تولید می شود. در روسیه عمدتاً از روش جریان استفاده می شود: تجزیه مواد خام و به دنبال آن دانه بندی و خشک کردن خمیر حاصل در یک گرانولاتور-خشک کن درام. سوپر فسفات مضاعف تجاری از سطح با گچ یا NH 3 خنثی می شود تا یک محصول استاندارد به دست آید. مقدار معینی از سوپر فسفات مضاعف به روش محفظه ای تولید می شود. اجزای حاوی فسفر اساساً مانند سوپر فسفات ساده هستند، اما در مقادیر بیشتر، و محتوای CaSO 4 3-5٪ است. هنگامی که در دمای بالاتر از 135-140 درجه سانتیگراد گرم می شود، سوپر فسفات مضاعف شروع به تجزیه و ذوب شدن در آب تبلور می کند، پس از سرد شدن متخلخل و شکننده می شود. در دمای 280-320 درجه سانتی گراد، ارتوفسفات ها به متا، پیرو و پلی فسفات تبدیل می شوند که به شکل های قابل هضم و تا حدی محلول در آب هستند. در دمای 980 درجه سانتی گراد ذوب می شود و پس از سرد شدن به محصولی شیشه ای تبدیل می شود که در آن 60 تا 70 درصد متافسفات ها محلول در سیترات هستند. سوپر فسفات مضاعف حاوی 43-49٪ انیدرید فسفریک قابل جذب (پنتوکسید فسفر) P 2 O 5 ( 37-43 ٪ محلول در آب ) ، 3.5 - 6.5 ٪ اسید فسفریک آزاد H 3 PO 4 ( 2.5 - 4.6 ٪ R 2 O 5 ) :

Ca 3 (PO 4) 2 + 2H 2 SO 4 \u003d Ca (H 2 PO 4) 2 + 2CaSO 4

همچنین روشی برای تجزیه مواد خام حاوی فسفر با اسید فسفریک وجود دارد:

Ca 5 (PO 4) 3 F + 7H 3 PO 4 \u003d 5Ca (H 2 PO 4) 2 + HF

بلوک دیاگرام فرآیند تکنولوژیکی برای تولید سوپر فسفات مضاعف: 1 - مخلوط کردن فسفریت خرد شده و اسید فسفریک. 2 - تجزیه فسفریت مرحله 1. 3 - تجزیه فسفریت مرحله II; 4 - دانه بندی پالپ; 5 - تصفیه گازهای حاوی فسفر از گرد و غبار. 6 - خشک کردن دانه های پالپ 7 - بدست آوردن گازهای دودکش (در کوره). 8 - غربالگری محصول خشک 9 - سنگ زنی کسری بزرگ. 10 - جداسازی کسرهای ریز و متوسط (کالا) در صفحه دوم. 11 - اختلاط کسری درشت خرد شده و ریز; 12 - آمونیزه کردن (خنثی سازی) اسید فسفریک باقی مانده. 13 - تصفیه گازهای حاوی آمونیاک و غبار; 14 - خنک کردن کسر کالایی خنثی شده از سوپر فسفات مضاعف.

10. بدست آوردن اسید اورتوفسفریک استخراجی

تهیه اسید فسفریک استخراجی

بلافاصله قبل از به دست آوردن EPA، فسفر با استفاده از یک فناوری خاص به دست می آید

شکل 1. طرح تولید فسفر: 1 - سنگرهای مواد اولیه; 2 - میکسر؛ 3 - فیدر حلقه; 4 - قیف شارژ; 5 - کوره برقی; 6 - ملاقه برای سرباره; 7 - ملاقه برای فرو فسفر; 8 - رسوب دهنده الکترواستاتیک; 5 - خازن؛ 10 - جمع آوری فسفر مایع؛ 11 - سامپ

روش استخراج (به تولید خالص ترین اسید فسفریک اجازه می دهد) شامل مراحل اصلی است: احتراق (اکسیداسیون) فسفر عنصری در هوای اضافی، هیدراتاسیون و جذب P4O10 حاصل، تراکم اسید فسفریک، و گرفتن مه از فاز گاز. . دو راه برای به دست آوردن P4O10 وجود دارد: اکسیداسیون بخار فسفر (به ندرت در صنعت استفاده می شود) و اکسیداسیون مایع P به شکل قطرات یا فیلم. درجه اکسیداسیون فسفر در شرایط صنعتی با درجه حرارت در ناحیه اکسیداسیون، انتشار اجزاء و سایر عوامل تعیین می شود. مرحله دوم در تولید اسید فسفریک حرارتی - هیدراتاسیون P4O10 - از طریق جذب با اسید (آب) یا برهمکنش بخار P4O10 با بخار آب انجام می شود. هیدراتاسیون (P4O10 + 6H2O4H3PO4) از طریق مراحل تشکیل اسیدهای پلی فسفریک ادامه می یابد. ترکیب و غلظت محصولات حاصل به دما و فشار جزئی بخار آب بستگی دارد.

تمام مراحل فرآیند در یک دستگاه ترکیب می شوند، به جز جمع آوری مه، که همیشه در یک دستگاه جداگانه انجام می شود. در صنعت معمولاً از طرح های دو یا سه دستگاه اصلی استفاده می شود. بسته به اصل خنک کننده گاز، سه روش برای تولید اسید فسفریک حرارتی وجود دارد: تبخیری، گردشی- تبخیری، تبادل حرارتی- تبخیری.

سیستم های تبخیری مبتنی بر حذف گرما در طول تبخیر آب یا اسید فسفریک رقیق ساده ترین در طراحی سخت افزاری هستند. با این حال، به دلیل حجم نسبتاً زیاد گازهای خروجی، استفاده از چنین سیستم هایی فقط در تاسیسات با ظرفیت واحد کوچک توصیه می شود.

سیستم‌های گردش – تبخیر ترکیب مراحل سوزاندن P، خنک‌کردن فاز گاز با اسید در گردش و هیدراته کردن P4O10 را در یک دستگاه ممکن می‌سازد. نقطه ضعف این طرح نیاز به خنک کردن حجم زیادی از اسید است. سیستم های تبادل حرارت و تبخیر دو روش حذف حرارت را با هم ترکیب می کنند: از طریق دیواره برج های احتراق و خنک کننده و همچنین با تبخیر آب از فاز گاز. مزیت قابل توجه این سیستم عدم وجود مدارهای گردش اسید با تجهیزات پمپاژ و خنک کننده است.

شرکت های داخلی طرح های فناوری را با روش خنک کننده گردشی-تبخیری (سیستم برج دوگانه) اجرا می کنند. ویژگی های متمایز طرح: وجود یک برج اضافی برای خنک کننده گاز، استفاده از مبدل های حرارتی صفحه ای کارآمد در مدارهای گردش. استفاده از یک مشعل با کارایی بالا برای سوزاندن فسفر، که اتمیزه شدن ریز یکنواخت یک جت مایع P و احتراق کامل آن را بدون تشکیل اکسیدهای پایین‌تر فراهم می‌کند.

طرح تکنولوژیکی تاسیسات با ظرفیت 60 هزار تن در سال 100% H3PO4 در شکل نشان داده شده است. 2. فسفر زرد مذاب با هوای گرم شده با فشار تا 700 کیلو پاسکال از طریق یک نازل در یک برج احتراق که با اسید در گردش پاشیده شده است، اتمیزه می شود. اسید گرم شده در برج با گردش آب در مبدل های حرارتی صفحه ای خنک می شود. اسید تولیدی حاوی 73-75% H3PO4 از مدار گردش خون به انبار تخلیه می شود. علاوه بر این، خنک‌سازی گازهای برج احتراق و جذب اسید در برج خنک‌کننده (هیدراتاسیون) انجام می‌شود که باعث کاهش پس از تولد، بار دمایی بر روی رسوب‌دهنده الکترواستاتیک می‌شود و به تصفیه مؤثر گاز کمک می‌کند. حذف حرارت در برج هیدراتاسیون با گردش 50% H3PO4 خنک شده در مبدل های حرارتی صفحه ای انجام می شود. گازهای برج هیدراتاسیون پس از پاکسازی از غبار H3PO4 در یک رسوب‌دهنده الکترواستاتیک صفحه‌ای در جو منتشر می‌شوند. برای 1 تن H3PO4 100%، 320 کیلوگرم فسفر مصرف می شود.

برنج. شکل 2. طرح دو برج گردشی برای تولید استخراج H3PO4: 1 - کلکتور آب ترش. 2 - ذخیره فسفر; 3.9 - کلکتورهای گردشی. 4.10 - پمپ های شناور؛ 5.11 - مبدل های حرارتی صفحه ای. 6 - برج احتراق; 7 - نازل فسفر؛ 8 - برج هیدراتاسیون; 12 - رسوب دهنده الکترواستاتیک; 13 - فن

11. کاتالیزورهای اکسیداسیون دی اکسید گوگرد به انیدرید سولفوریک. تماس گرفتن

انیدرید سولفوریک از اکسید کردن دی اکسید گوگرد با اکسیژن اتمسفر به دست می آید:

2SO2 + O2 ↔ 2SO3،

این یک واکنش برگشت پذیر است.

مدتهاست مشاهده شده است که اکسید آهن، پنتوکسید وانادیم و به ویژه پلاتین ریز تقسیم شده واکنش اکسیداسیون دی اکسید گوگرد به انیدرید سولفوریک را تسریع می کنند. این مواد کاتالیزورهایی برای اکسیداسیون دی اکسید گوگرد هستند. بنابراین، به عنوان مثال، در 400 درجه سانتیگراد در حضور آزبست پلاتینه شده (یعنی آزبست، که در سطح آن پلاتین ریز خرد شده رسوب می کند)، تقریبا 100٪ از دی اکسید گوگرد توسط اکسیژن اتمسفر به انیدرید سولفوریک اکسید می شود. در دمای بالاتر، با تسریع واکنش معکوس - واکنش تجزیه انیدرید سولفوریک به دی اکسید گوگرد و اکسیژن، بازده انیدرید سولفوریک کاهش می یابد. در دمای 1000 درجه سانتیگراد، انیدرید سولفوریک تقریباً به طور کامل به مواد اولیه تجزیه می شود. بنابراین، شرایط اصلی برای سنتز انیدرید سولفوریک استفاده از کاتالیزور و حرارت دادن به دمای معین و نه خیلی زیاد است.

سنتز انیدرید سولفوریک نیز مستلزم رعایت دو شرط دیگر است: دی اکسید گوگرد باید از ناخالصی هایی که مانع از عملکرد کاتالیزورها می شود، خالص شود. دی اکسید گوگرد و هوا باید خشک شوند، زیرا رطوبت باعث کاهش بازده انیدرید سولفوریک می شود.

معرفی

شما به دنبال خرید صابون بدون عطر به فروشگاه آمدید. طبیعتاً برای اینکه بفهمید کدام محصولات از این طیف بو دارند و کدام‌ها بوی ندارند، هر بطری صابون را بردارید و ترکیب و خواص آن را بخوانید. در نهایت، آنها درست را انتخاب کردند، اما در حالی که به ترکیبات مختلف صابون نگاه می کردند، متوجه روند عجیبی شدند - تقریباً روی همه بطری ها نوشته شده بود: "صابون حاوی هیدروکسید سدیم در ساختار است." این تاریخچه استاندارد آشنایی بیشتر مردم با هیدروکسید سدیم است. نیمی از مردم «تف می کنند و فراموش می کنند» و برخی می خواهند درباره او بیشتر بدانند. بنابراین امروز برای آنها به شما می گویم که چه نوع ماده ای است.

تعریف

هیدروکسید سدیم (فرمول NaOH) رایج ترین قلیایی در جهان است. برای مرجع: قلیایی پایه ای است که در آب بسیار محلول است.

نام

که در منابع مختلفممکن است آن را هیدروکسید سدیم، سود سوزآور، سود سوزآور، سود سوزآور، یا قلیایی سوز آور نامیده شود. اگرچه نام "قلیائی سوزاننده" را می توان برای همه مواد این گروه اطلاق کرد. فقط در قرن هجدهم به آنها اسامی جداگانه داده شد. همچنین یک نام "معکوس" از ماده ای که اکنون توضیح داده شده وجود دارد - هیدروکسید سدیم که معمولاً در ترجمه های اوکراینی استفاده می شود.

خواص

همانطور که گفتم سدیم هیدروکسید در آب بسیار محلول است. اگر حتی یک تکه کوچک از آن را در یک لیوان آب قرار دهید، پس از چند ثانیه مشتعل می شود و با صدای خش خش در امتداد سطح آن "عجله" می کند و "پرش" می کند (عکس). و این تا زمانی که کاملاً در آن حل شود ادامه خواهد داشت. اگر پس از کامل شدن واکنش، دست خود را در محلول به دست آمده فرو کنید، در لمس صابون خواهد بود. برای اینکه بفهمید قلیایی چقدر قوی است، شاخص هایی در آن پایین می آید - فنل فتالئین یا متیل اورانژ. فنل فتالئین موجود در آن رنگ زرشکی و متیل نارنجی - زرد به دست می آورد. هیدروکسید سدیم، مانند تمام قلیایی ها، حاوی یون های هیدروکسید است. هرچه تعداد آنها در محلول بیشتر باشد، رنگ نشانگرها روشن تر و قلیایی قوی تر است.

اعلام وصول

دو راه برای به دست آوردن هیدروکسید سدیم وجود دارد: شیمیایی و الکتروشیمیایی. بیایید هر یک از آنها را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم.

کاربرد

بی رنگ کردن سلولز، تولید مقوا، کاغذ، تخته فیبر و الیاف مصنوعی بدون هیدروکسید سدیم کار نمی کند. و هنگامی که با چربی ها واکنش می دهد، صابون، شامپو و غیره به دست می آید. مواد شوینده. در شیمی به عنوان یک واکنش دهنده یا کاتالیزور در بسیاری از واکنش ها استفاده می شود. هیدروکسید سدیم نیز به عنوان شناخته شده است مکمل غذایی E524. و این همه زمینه های کاربرد آن نیست.

نتیجه

اکنون همه چیز را در مورد هیدروکسید سدیم می دانید. همانطور که می بینید، مزایای زیادی برای شخص به ارمغان می آورد - هم در صنعت و هم در زندگی روزمره.

مطالب موضوعی: