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:

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.

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.