Совершенствование процесса выпаривания каустической соды на Кемеровском азотнотуковом заводе Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА

Том 275 1976

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫПАРИВАНИЯ КАУСТИЧЕСКОЙ СОДЫ НА КЕМЕРОВСКОМ АЗОТНОТУКОВОМ ЗАВОДЕ

Сообщение 1

В. П. ПИЩУЛИН, В. И. КОСИНЦЕВ, Г. М. ИЗМАЙЛОВ, Н. П. КОНЬКОВ

(Представлена научным семинаром кафедры процессов, аппаратов и кибернетики химических производств)

Для получения товарной каустической соды раствор электролизных ванн с содержанием 95—105 г/л ЫаОН и 190—210 г/л ЫаС1, т. е. 8— 10%-ный раствор щелочи, насыщенный хлористым натрием, подвергают упариванию до концентрации ЫаОН не ниже 42%, причем содержание хлористого натрия в растворе снижается до 4% вследствие кристаллизации его избытка.

На Кемеровском азотнотуковом заводе упаривание раствора электролизных ванн до товарных кондиций проводится в две стадии в выпарных установках с трубчатыми греющими камерами. На первой стадии происходит упаривание раствора каустической соды в трехкорпусной выпарной установке до концентрации 400—420 г/л ИаОН, т. е. получают 28—30%-ный раствор щелочи, насыщенный ЫаС1. Вторая стадия осуществляется в выпарных аппаратах с выносной трубчатой нагревательной камерой с поверхностью нагрева 63 м2 и длиной труб 5м ¡при принудительной циркуляции раствора. Раствор на выходе из этих аппаратов содержит 42—46% ^ОН и 3—4% ЫаС1.

Экономически целесообразнее выпускать в качестве товарной продукции растворы каустической соды с содержанием ЫаОН 55—60%. Однако упаривание раствора каустической соды до таких значений концентрации едкого натрия в выпарных аппаратах с паровым обогревом затруднено вследствие кристаллизации хлорида натрия, инкрустации поверхности труб и необходимости применения мощных циркуляционных насосов для обеспечения достаточной скорости циркуляции раствора, имеющего высокую вязкость.

В лаборатории кафедры процессы, аппараты и кибернетика химических производств Томского политехнического института на основе проведенных исследований по определению закономерностей прохождения переменного электрического тока через выпариваемый раствор [1] предложен способ .концентрирования растворов каустической соды в аппаратах с прямым электрическим нагревом, который позволяет значительно интенсифицировать процесс выпаривания вязких растворов едкого натра. Такой способ проведения процесса приводит к упрощению конструкции выпарного аппарата и к уменьшению его размеров; скорость естественной циркуляции упариваемого раствора увеличивается до значения порядка 2,5 м/сек. Коэффициент использования электроэнергии не ниже 98%.

В настоящем сообщении приведены укрупненные данные расчета процесса выпаривания каустической соды с применением прямого элек-

Таблица 1

Наименование Исходный раствор Упаренный раствор

Содержание ЫаОН в растворе, массовый % 42 55 60

Содержание ЫаС1 в растворе, массовый % 4 1 1

Масса раствора, кг 2-381 - 1818,2 1666.7

Выкристаллизовалось КтаС1, кг — 77 78,5

Температура раствора, °С 131 151 160

Теплоемкость раствора ЫаОН, ккал 1кг • град 0,485 0.482 . 0,481

Теплоемкость твердого КтаС1, ккал! кг • град — 0,216 0,219

Выпарено воды, кг — 485,8 635,8

Теплосодержание вторичного пара, ккал/кг 639,4 639,4 639,4

Таблица 2

Наименование

Упаренный раствор

Содержание №ОН в растворе, массовый % 55 60

Расход тепла с упаренным раствором, ккал с кристаллическим МаС1, ккал со вторичным паром, ккал 132300 2410 310600 128200 2751 406500

Суммарный расход тепла, ккал 445300 537451

ккал Расход энергии, квт-час 294010 ' 341,9 386151 449,1

Расход энергии при коэффициенте использования 98%, квт-час 348,9 458,3

Стоимость электроэнергии, руб. 3,283 4,313

грического нагрева от концентрации 42% №ОН до концентрации 55— 60% применительно к Кемеровскому азотнотуковому заводу.

Результаты материальных расчетов выпаривания каустической соды для указанных пределов изменения концентрации едкого натра, а также теплофизические свойства растворов [2, 3] приведены в табл. 1. Давление для выпаривания с использованием прямого электрического нагрева принято 1 атм, а общее содержание едкого натра в растворе — 1000 кг. Теплота исходного раствора (2 — 2381 • 0,485 • 131 = = 151300 ккал.

Расходные статьи теплового баланса, а также расход энергии, необходимый для проведения процесса, приведены в табл. 2. При этом расход энергии определен по разности между суммарным расходом тепла и теплотой исходного раствора.

Стоимость электроэнергии, приведенная в табл. 2, вычислена по отпускной цене электроэнергии на Новокемеровской ТЭЦ, которая по данным 1971 г. равна 0,941 коп. за квт.-час. Из расчета стоимости видно, что проведение процесса выпаривания с использованием прямого электронагрева в данном случае не требует больших затрат. Учитывая указанные выше достоинства прямого электронагрева, можно заключить, что этот способ в применении к упариванию раствора каустической соды для данного интервала концентраций НаОН обладает высокой экономичностью.

ЛИТЕРАТУРА

1. Н. И. К о з л о в а, В. П. П и щ у л и н. Применение прямого электрического нагрева для выпаривания раствора ЫаОН. Доклад на конференции молодых ученых г. Томска, Томск, 1971.

2. Справочник химика. Т. 1, М.—Л., Госхимиздат, 1962.

3. Справочник химика. Т. III, М.—Л., Изд-во «Химия», 1964,