Технология минеральных солей (удоБрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот)
БИСУЛЬФИТ И СУЛЬФИТ НАТРИЯ
Получение бисульфита и сульфита натрия из сернистого газа
И щелочей
Теория процесса
При поглощении S02 раствором едкого натра в зависимости от степени его насыщения образуется сульфит или бисульфит натрия. Обычно поглощение сернистого газа производят более дешевым раствором соды. При этом вначале образуются бикарбонат и сульфит натрия по реакции:
TOC o "1-3" h z 2Na2C03 + S02 + Н20 = 2NaHC03 + Na2S03 (1)
Затем происходит постепенное разрушение бикарбоната, удаляется углекислый газ и получается раствор сульфита натрия:
2NaHC03 + S02 = Na2S03 + Н20 + 2С02 (2)
При последующем поглощении S02 раствором сульфита образуется бисульфит:
13, 81. |
Na2SOa + S02 + Н20 = 2NaHS03 (3)
Суммарными уравнениями реакций образования сульфита и бисульфита натрия будут:
Na2C03 + S02 = Na2S03 + С02 Na2C03 + 2S02 + H20 = 2NaHS03 + C02
Изменение состава содового раствора в процессе поглощения Им S0285 показано на рис. 161 [степень нейтрализации (в %) для
Исходного раствора соды равна нулю, для готового раствора бисульфита—100]. Как видно из диаграммы, в растворе происходит накопление бикарбоната, .концентрация которого достигает максимума, когда поглощено около 25% от общего количества SO2, требующегося для превращения соды в бисульфит натрия. Реакция (1) заканчивается раньше, чем реакция (2). После исчезновения всей соды содержание бикарбоната натрия в растворе еще очень велико и идет постепенное его снижение за счет образования сульфита. Когда поглощено 50% от общего количества S02, реакция (2) заканчивается,— в растворе имеется только сульфит натрия. После этого начинается образование бисульфита натрия по реакции (3)—концентрация сульфита падает.
Степень нейтрализации, % 26 50 73 91 |
0,2 0,4 0,6 0,8 Длина (Высота) аппарата по направлению |
Движения жидкости, доли единиц» |
Рис. 161. Изменение состава содового раствора в процессе поглощенйя S02: I-Na2C03; 2-NaHC03; 3 - S02 сульфитный; 4— S02 биеульфитный. |
Если абсорбция SO2 осуществляется в башне с насадкой, орошаемой содовым раствором, то реакция (1) заканчивается в зоне, соответствующей приблизительно 30%, а реакция (2)—40% верхнего объема насадки. Нижние 60% объема насадки соответствуют зоне образования бисульфита по реакции (3). Количество SO2, поглощаемое при образовании сульфита в 40% верхнего объема башни, равно количеству SO2, поглощаемому при образовании бисульфита в 60% нижнего объема башни. Следовательно, скорость поглощения SO2 изменяется по высоте аппарата. Скорость увеличения содержания общего SO2 (сульфитного и бисульфитного) в растворе вначале увеличивается, достигает максимума, когда в растворе содержится
только Na2S03, а к концу процесса уменьшается вследствие увеличения равновесного давления S02 над раствором по мер| его бисульфитизации, т. е. перехода сульфита в бисульфит (рис. 158).
При насыщении раствора сернистым газом его плотность увеличивается за счет поглощения S02 и за счет испарения из раствора воды, так как при незначительном содержании S02 в газе, поступающем на абсорбцию, через аппарат проходит большой объем газа, уносящего много влаги. Так, при работе на 7—8%-ном газе, при температуре раствора 50—70°, его плотность увеличивается от 1,24—1,25 г/см3 для исходного раствора соды и до 1,34— 1,36 г/см8 для раствора бисульфита. При 3%-ной концентрации S02 в газе, поступающем на абсорбцию, плотность раствора возрастает от 1,19 до 1,36 г/см3. Чем ниже концентрация S02 в исходном газе, тем меньше должна быть концентрация исходного раствора соды для получения раствора бисульфита стандартной концентрации. При концентрации соды в исходном растворе 20—23% максимальная концентрация бикарбоната достигает 9—11%, максимальная концентрация сульфита 24—28% (12—14% сульфитного S02). Во избежание выпадения в абсорбционных аппаратах осадков NaHC03 и Na2S03 при концентрации соды в исходном растворе около 30% и при работе на 7—8%-ном газе, необходимо поддерживать температуру раствора не ниже 60° по крайней мере в первой стадии процесса или в первой по ходу раствора зоне аппарата.
При абсорбции S02 из отбросных газов малой концентрации, ввиду сильного возрастания при этом количества испаряющейся воды и применения содового раствора меньшей концентрации, в абсорберах может поддерживаться температура ниже 60й. При соблюдении режима процесса абсорбции можно получать готовые растворы бисульфита, более концентрированные (около 27% S02), чем предусмотренные стандартом (22,5% S02), что дает экономию при транспорте, хранении и проч.