Технология минеральных солей (удоБрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот)
Получение пиросульфита натрия мокрыми способами
Метод получения пиросульфита натрия выпариванием раствора - бисульфита требует расхода топлива; кроме того, при выпаривании - раствора вместе с водяным паром улетучивается 20—25%' S02.. В результате реакции
2NaHS03 = Na2S03 + Н20 + S02
8 растворе появляется сульфит, сильно загрязняющий кристалли - Зующийся пиросульфит. Хотя фракционированной кристалл из а - цией можно получить часть продукта, содержащего до 930/,,1 Na2S205, но с очень низким выходом — 25—30%.
Получение пиросульфита натрия насыщением сернистым газом сульфитной пульпы производят следующим образом. В реактор заливают маточный бисульфитный раствор, оставшийся после кристаллизации пиросульфита, и загружают кристаллический Na2S03 • 7Н20. Пульпу нагревают паром до 40° и подвергают обработке сернистым газом из колчеданных печей, подаваемым в аппарат через барботер. По мере поглощения S02 сульфит растворяется, превращаясь в бисульфит, и одновременно из раствора кристаллизуется пиросульфит:
Na2S03 + S02 = Na2S205
По окончании обработки газом пульпу охлаждают. При этом в осадок переходит дополнительно некоторое количество пиросульфита натрия. Кристаллы пиросульфита отделяют от маточного раствора на центрифуге и сушат воздухом при 70—80°, так как влажный пиросульфит легко окисляется. В связи с тем, что с Na2S03 • 7Н20 в процесс вводится большое количество воды, объем получаемого маточного раствора значительно превышает количество раствора, загружаемого в реактор. Поэтому часть маточного раствора (раствор бисульфита) выводят из производственного процесса. Этим обусловлены высокие расходные коэффициенты: на 1 г пиросульфита расходуется до 7 т семиводного сульфита натрия и до 1 т !00°/о-ного S02.
Наиболее рациональным является насыщение сернистым газом ■содово-бисульфитной пульпы, получаемой введением твердой кальцинированной соды в насыщенный раствор бисульфита натрия (маточный раствор после кристаллизации пиросульфита)104'105. При этом идут следующие процессы:
NaHSO., + Na2C03 = Na2S03 + NaHC03 NaHS03 + NaHC03 = Na2S03 + C02 + H20 Na2S03 + S02 + H20 = 2NaHS03
Так как исходный маточный раствор бисульфита является насыщенным, а температурный коэффициент растворимости пиросульфита натрия в пределах производственных температур (25—40°) невелик, то при последовательном или одновременном проведении процессов нейтрализации раствора содой и насыщения реакционной массы сернистым газом происходит кристаллизация пиросульфита. Оптимальная температура процесса 35—45°. Концентрация поступающего в абсорбер сернистого газа может быть любой. Даже при содержании в газе десятых долей процента SO? при достаточных размерах абсорбционной колонны поглощение S02 будет практически полным. Оптимальное весовое соотношение между количествами соды и маточного бисульфитного раствора при приготовлении исходной пульпы равно 1 : 4. Это соответствует 40—50% соды от стехиометрического количества, требующегося для полной нейтрализации всего бисульфита. Загрузка соды в большем количестве приводит к сильному загустеванию пиросульфитной пульпы, что затрудняет ее движение в аппаратах и трубах. В пульпу необходимо добавлять некоторое количество воды для компенсации потерь воды в виде маточного раствора, смачивающего кристаллы выводимого из цикла пиросульфита и в виде паров, уносимых газом, уходящим из абсорбера.
Производство значительных количеств пиросульфита натрия рационально лишь непрерывным способом. При этом поглощение S02 можно осуществлять, например, в механических абсорберах с последующим разделением пиросульфитной пульпы в непре - рывнодействующих центрифугах; сушку пиросульфита во избежании его разложения следует производить в течение очень малого времени, измеряемого секундами, например, распыляя продукт в потоке теплого воздуха.
Об опыте насыщения сернистым газом сульфит-бисульфитной пульпы см.106, а о получении пиросульфита натрия сульфитно - известковым способом см.107
Наибольшей стойкостью в средах, перерабатываемых при производстве пиросульфита, обладают стали 1Х18Н9Т, 0Х23Н28МЗДЗТ, X17HI3M2T и 0Х21Н6М2Т 108.