Каустическая сода

СОДЕРЖАНИЕ

1 ВВЕДЕНИЕ	5
2 ПРИМЕНЕНИЕ  КАУСТИЧЕСКОЙ СОДЫ	7
3 ФИЗИЧЕСКИЕ  И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАУСТИЧЕСКОЙ  СОДЫ	9
3.1 Физические свойства	9
3.2 Химические свойства	9
4 МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ  КАУСТИЧЕСКОЙ СОДЫ	13
4.1 Известковый  метод	13
4.2 Ферритный метод	13
4.3 Электрохимические методы производства гидрооксида натрия	14
4.3.1 Диафрагменный  метод	14
4.3.2 Мембранный метод	17
4.3.3 Ртутный метод с жидким катодом	18
5 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗВЕСТКОВОГО   МЕТОДА ПОЛУЧЕНИЕ КАУСТИЧЕСКОЙ СОДЫ	20
5.1 Отделение  и промывка шлама	21
5.2 Концентрирование  слабых щелоков	23
5.3 Плавка едкого натра	23
6 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ЕДКОГО    НАТРА ИЗВЕСТКОВЫМ СПОСОБОМ (ОТДЕЛЕНИЕ КАУСТИФИКАЦИИ)	25
7 РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНЫХ  БАЛАНСОВ ГАСИТЕЛЯ-КАУСТИФИКАТОРА И КАУСТИФИКАТОРА	27
7.1 Материальный  баланс гасителя-каустификатора	27
7.2 Материальный  баланс каустификатора	30
8 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ТРУДА	32
9 ЗАКЛЮЧЕНИЕ	34
10 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ  СПИСОК	35
ПРИЛОЖЕНИЕ  А
ПРИЛОЖЕНИЕ  Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           

 

 

 

    

 

 

1 ВВЕДЕНИЕ

В начале XIX века развитие производства каустической соды (NaOH) было тесно связано с развитием производства кальцинированной соды. Эта взаимосвязь была обусловлена тем, что сырьем для химического способа получения NaOH служила кальцинированная сода, которая в виде содового раствора каустифицировалась известковым молоком. А сырьем для получения кальцинированной соды могут быть природные вещества содержащие Na и CO₂, Кроме того, для получения соды применяют ряд вспомогательных материалов – аммиак, топливо, воду и пар. Природные источники кальцинированной соды незначительны (минералы натрон, термонатрит, трона). Na₂CO₃ получают главным образом насыщением NH₃ и СО₂ раствора NaCl и дальнейшим нагреванием до 140-160 ºС, а также из нефелина. Содовые озера и содовые отложения расположены главным образом в Западной Сибири и Кулундинской степи (Петуховская и Михайловская группа озер). А крупнейшие залежи нефелина находятся в Хибинах на Кольском полуострове в виде апатитово - нефелиновой породы. Имеются также залежи нефелиновых руд на Урале, в Средней Азии, Казахстане, Кемеровской области, на Украине, в Армении.

Одновременно  в конце XIX века стали быстро развиваться электрохимические методы получения NаОН электролизом водных растворов NaCl. Хлорид натрия (поваренная соль) широко распространена в природе как в твердом виде (пласты каменной соли, самосадочная соль соляных озер), так и в виде растворов (морская вода, соляные озера, соляные источники). Известные месторождения поваренной соли: Артемовско-Славянское, Верхнекамское и Яр-Бишкадакское месторождение в Башкирии. Верхнекамское месторождение характеризуется также громадными залежами сильвинита. Сильвинит является минералом, содержащим смесь NaCl (70-75 %) и KCl. Отход производства хлорида калия, содержащий в сухом виде до 97 % NaCl, 1 % KCl и примеси солей кальция и магния, используют для производства соды. 

Целью данного  курсового проекта является изучение производства

каустической  соды, ее физических и химических свойств, расчет материальных балансов гасителя-каустификатора и каустификатора в соответствии с выданным заданием.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ПРИМЕНЕНИЕ  КАУСТИЧЕСКОЙ СОДЫ

Сода каустическая (едкий натр) представляет собой белые кристаллы плотностью 2,13 г/см³. Температура плавления соединения составляет 322 °C, температура кипения 1390 °C. По своим химическим свойствам, каустическая сода является сильным основанием, относящимся к щелочам. Сода каустическая применяется в химической, нефтехимической, целлюлозно-бумажной, медицинской, пищевой промышленности, цветной металлургии, текстильной промышленности, в производстве вискозного шелка и отбеливании тканей, в анилинокрасочной промышленности, в мыловарении, в производстве алюминия и металлического натрия, растворимого стекла, щелочных аккумуляторов, в процессах водоподготовки и других областях народного хозяйства.

В химической промышленности сода каустическая используется для  производства органических красителей, синтетического фенола, глицерина, инсектицидов, различных химикатов и полупродуктов, лекарственных средств, пластмасс и др., для очистки нефти, нефтепродуктов и минеральных масел. В черной металлургии применяется для удаления серы из стали, в целлюлозно-бумажной – для обработки целлюлозы, бумажной массы.

Успешно сода каустическая применяется в металлургии при  производстве алюминия. В автомобильной  промышленности ее используют в производстве щелочных аккумуляторов, в химической в технологических процессах изготовления трилона Б и, конечно, большое значение имеет сода каустическая при производстве самых разнообразных моющих средств: от обычного мыла до стиральных порошков различных видов. Растворы каустической соды используются для дезинфекции во многих отраслях. Нашел применение этот ценный продукт химического производства и в пищевой промышленности, с помощью соды каустической осуществляется рафинирование растительного масла и некоторых других продуктов.

3 ФИЗИЧЕСКИЕ  И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАУСТИЧЕСКОЙ СОДЫ

3.1 Физические свойства

 Каустическая  сода или едкий натр или  гидрат окиси натрия NaOH – белое твердое вещество. Если оставить кусок едкого натра на воздухе, то он вскоре расплывается, так как притягивает влагу из воздуха. Едкий натр хорошо растворяется в воде, при этом выделяется большое количество теплоты. Раствор едкого натра мылок на ощупь.

Термодинамика растворов ΔH^° растворения для бесконечно разбавленного водного раствора −44,45 кДж/моль.

Из водных растворов  при 12,3-61,8 ºC кристаллизуется моногидрат (сингония ромбическая), температура плавления 65,1 ºC; плотность 1,829 г/см³; ΔH°_обр − 425,6 кДж/моль), в интервале от -28 до -24 ºC – гептагидрат, от -24 до -17,7 ºC – пентагидрат, от -17,7 до -5,4 ºC – тетрагидрат (α-модификация), от -5,4 до 12,3 ºC. Растворимость в метаноле 23,6 г/л (t = 28 ºC), в этаноле 14,7 г/л (t = 28 ºC). NaOH·3,5Н₂О (температура плавления 15,5 ºC);

3.2 Химические свойства

Гидроксид натрия (едкая щёлочь) – сильное химическое основание (к сильным основаниям относят гидроксиды, молекулы которых полностью диссоциируют в воде).

Водные  растворы NaOH имеют сильную щелочную реакцию  (pH 1 %-ного раствора = 13). Основными методами определения щелочей в растворах являются реакции на гидроксид-ион (OH⁻), (cфенолфталеином – малиновое окрашивание и метиловым оранжевым (метилоранжем) – жёлтое окрашивание). Чем больше гидроксид-ионов находится в растворе, тем сильнее щёлочь и тем интенсивнее окраска индикатора.

Гидроксид натрия вступает в реакции:

1. Нейтрализации с различными веществами в любых агрегатных состояниях, от растворов и газов до твёрдых веществ:

- c кислотами – с образованием солей и воды:

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

H₂S + 2NaOH = Na₂S + 2H₂O (при избытке NaOH)

H₂S + NaOH = NaHS + H₂O (кислая соль, при отношении 1:1)

(в целом такую реакцию  можно представить простым ионным уравнением, реакция протекает с выделением тепла (экзотермическая реакция): OH⁻ + H₃O⁺ → 2H₂O.)

- с амфотерными оксидами которые обладают как основными, так и кислотными свойствами, и способностью реагировать с щелочами, как с твёрдыми при сплавлении:

ZnO + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + H₂O

так и с растворами:

ZnO + 2NaOH_{(раствор)} + H₂O → Na₂[Zn(OH)₄] _{(раствор)}

(Образующийся  анион называется тетрагидроксоцинкат-ионом,  а соль, которую можно выделить  из раствора — тетрагидроксоцинкатом натрия. В аналогичные реакции гидроксид натрия вступает и c другими амфотерными оксидами)

- с амфотерными гидроксидами:

Al(OH)₃ + 3NaOH = Na₃[Al(OH)₆]

2) Обмена с солями в растворе:

2NaOH +CuSO₄ → Cu (OH)₂↓ + Na₂SO₄,

2Na⁺ + 2OH⁻ + Cu²⁺ + SO₄²⁻ → Cu(OH)₂↓+ Na₂SO₄

Гидроксид натрия используется для осаждения гидроксидов металлов. К примеру, так получают гелеобразный гидроксид алюминия, действуя гидроксидом натрия насульфат алюминия в водном растворе, при этом избегая избытка щёлочи и растворения осадка. Его и используют, в частности, для очистки воды от мелких взвесей.

6NaOH + Al₂(SO₄)₃ → 2Al(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄.

6Na⁺ + 6OH⁻ + 2Al³⁺ + SO₄²⁻ → 2Al(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄.

3) С неметаллами:

например, с фосфором — с образованием гипофосфита натрия:

4Р + 3NaOH + 3Н₂О → РН₃ + 3NaH₂РО₂.

3S + 6NaOH → 2Na₂S + Na₂SO₃ + 3H₂O

- с галогенами:

2NaOH + Cl₂ → NaClO + NaCl + H₂O(дисмутация хлора)

2Na⁺ + 2OH⁻ + 2Cl⁻ → 2Na⁺ + 2O²⁻ + 2H⁺ + 2Cl⁻ → NaClO + NaCl + H₂O

6NaOH + 3I₂ → NaIO₃ + 5NaI + 3H₂O

4) С металлами: гидроксид натрия вступает в реакцию с алюминием, цинком, титаном. Он не реагирует с железом и медью (металлами, которые имеют низкийэлектрохимический потенциал). Алюминий легко растворяется в едкой щёлочи с образованием хорошо растворимого комплекса — тетрагидроксиалюмината натрия и водорода:

2Al⁰+ 2NaOH + 6H₂O → 3H₂↑ + 2Na[Al(OH)₄]

2Al⁰+ 2Na⁺ + 8OH⁻ + 6H⁺ → 3H₂↑ + 2Na⁺[Al³⁺(OH)⁻₄]⁻

5) С эфирами, амидами и алкилгалогенидами (гидролиз):

Гидролиз эфиров: с жирами (омыление), такая реакция необратима, так как получающаяся кислота со щёлочью образует мыло и глицерин. Глицерин впоследствии извлекается из подмыльных щёлоков путём вакуум-выпарки и дополнительной дистилляционной очистки полученных продуктов. Этот способ получения мыла был известен на Ближнем Востоке с VII века:

(C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅ + 3NaOH → C₃H₅(OH)₃ + 3C₁₇H₃₅COONa

В результате взаимодействия жиров с гидроксидом натрия получают твёрдые мыла (они используются для  производства кускового мыла), а  с гидроксидом калия либо твёрдые, либо жидкие мыла, в зависимости  от состава жира.

6) С многоатомными спиртами – с образованием алкоголятов:

HO-CH₂-CH₂ОН + 2NaOH → NaO-CH₂-CH₂-ONa + 2Н₂O

7) Со стеклом: в результате длительного воздействия горячей гидроокиси натрия поверхность стекла становится матовой (выщелачивание силикатов):

SiO₂ + 4NaOH → (2Na₂O)·SiO₂ + 2H₂O.

 

 

 

4 МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ  КАУСТИЧЕСКОЙ СОДЫ

Гидроксид натрия может получаться в промышленности химическими и электрохимическими методами.

К химическим методам получения  гидроксида натрия относятся известковый и ферритный.

Химические методы получения  гидроксида натрия имеют существенные недостатки: расходуется большое  количество энергоносителей, получаемый едкий натр сильно загрязнен примесями.

В настоящее время эти  методы почти полностью вытеснены электрохимическими методами производства.

4.1 Известковый метод

Известковый метод  получения гидроксида натрия заключается  во взаимодействии раствора соды с  известковым молоком при температуре  около 80°С. Этот процесс называется каустификацией; он проходит по реакции:

Na₂CО₃ + Са (ОН)₂ = 2NaOH + CaCО₃

В результате реакции получается раствор гидроксида натрия и осадок карбоната кальция. Карбонат кальция  отделяется от раствора, который упаривается  до получения расплавленного продукта, содержащего около 92 % (масс.) NaOH. Затем NaOH плавят и разливают в железные барабаны, где он застывает.

4.2 Ферритный метод

Ферритный метод  получения гидроксида натрия состоит  из двух этапов:

1. Na₂CО₃ + Fe₂О₃ = 2NaFeО₂ + CО₂
2. 2NaFeО₂ + xH₂О = 2NaOH + Fe₂O₃xH₂О

Первая реакция представляет собой процесс спекания кальцинированной соды с окисью железа при температуре 1100-1200 °С. При этом образуется спек – феррит натрия и выделяется двуокись углерода. Далее спек обрабатывают (выщелачивают) водой по второй реакции;   получается раствор гидроксида натрия и осадок Fe₂O₃ ∙H₂О, который после отделения его от раствора возвращается в процесс. Получаемый раствор щелочи содержит около 400 г/л NaOH. Его упаривают до получения продукта, содержащего около 92 % (масс.) NaOH, а затем получают твердый продукт в виде гранул или хлопьев.

4.3 Электрохимические методы получения гидроксида натрия

Электрохимически  гидроксид натрия получают электролизом растворов галита (минерала, состоящего в основном из поваренной соли NaCl) с одновременным получением водорода и хлора. Этот процесс можно представить суммарной формулой:

2NaCl + 2H₂О ±2е^- → H₂↑ + Cl₂↑ + 2NaOH

Едкая щёлочь и  хлор вырабатываются тремя электрохимическими методами. Два из них – электролиз с твёрдым катодом (диафрагменный и мембранный методы), третий – электролиз с жидким ртутным катодом (ртутный метод).

В мировой производственной практике используются все три метода получения хлора и каустика с явной тенденцией к увеличению доли мембранного электролиза.

В России приблизительно 35 % от всего выпускаемого каустика вырабатывается электролизом с ртутным катодом и 65 % – электролизом с твёрдым катодом (диафрагменный и мембранный методы).

4.3.1 Диафрагменный  метод

Наиболее простым, из электрохимических методов, в  плане организации процесса и  конструкционных материалов для  электролизера, является диафрагменный  метод получения гидроксида натрия.

Раствор соли в диафрагменном  электролизере непрерывно подается в анодное пространство и протекает через, как правило, насосанную на стальную катодную сетку асбестовую диафрагму, в которую, иногда, добавляют небольшое количество полимерных волокон.

Во многих конструкциях электролизеров катод полностью погружен под  слой анолита (электролита из анодного пространства), а выделяющийся на катодной сетке водород отводится из под  катода при помощи газоотводных труб, не проникая через диафрагму в анодное пространство благодаря противотоку.

Противоток – очень важная особенность устройства диафрагменного электролизера. Именно благодаря противоточному потоку направленному из анодного пространства в катодное через пористую диафрагму становится возможным раздельное получение щелоков и хлора. Противоточный поток рассчитывается так, чтобы противодействовать диффузии и миграции OH^-ионов в анодное пространство. Если величина противотока недостаточна, тогда в анодном пространстве в больших количествах начинает образовываться гипохлорит-ион (ClO^-), который, затем, может окисляться на аноде до хлорат-иона ClO₃^-. Образование хлорат-иона серьезно снижает выход по току хлора и является основным побочным процессом в этом методе получения гидроксида натрия. Так же вредит и выделение кислорода, которое к тому же, ведет к разрушению анодов и, если они из углеродных материалов, попадания в хлор примесей фосгена.

Анод:

2Cl⁻ - 2е⁻ → Cl₂↑ — основной процесс

2H₂O - 2e^- → O₂↑+4H⁺

6СlО^- + 3Н₂О - 6е^- → 2СlО₃^- + 4Сl^- + 1,5O₂↑ + 6Н⁺

Катод:

2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻ — основной процесс

СlО^- + Н₂О + 2е^- → Сl^- + 2ОН^-

СlО₃^- + 3Н₂O + 6е^- → Сl^- + 6OН^-

В качестве анода  в диафрагменных электролизерах может использоваться графитовый или  угольный электроды. На сегодня их в  основном заменили титановые аноды  с окисно-рутениево-титановым покрытием или другие малорасходуемые.

На следующей  стадии электролитический щёлок упаривают и доводят содержание в нём NaOH до товарной концентрации 42-50 % (масс.) в соответствии со стандартом.

Поваренная  соль, сульфат натрия и другие примеси при повышении их концентрации в растворе выше их предела растворимости выпадают в осадок. Раствор едкой щёлочи декантируют от осадка и передают в качестве готового продукта на склад или продолжают стадию упаривания для получения твёрдого продукта, с последующим плавлением, чешуированием или грануляцией.

Обратную, то есть кристаллизовавшуюся в осадок поваренную соль, возвращают назад в процесс, приготавливая из неё так называемый обратный рассол. От неё, во избежание накапливания примесей в растворах, перед приготовлением обратного рассола отделяют примеси.

Убыль анолита  восполняют добавкой свежего рассола, получаемого подземным выщелачиванием соляных пластов, минеральных рассолов типа бишофита, предварительно очищенного от примесей или растворением галита. Свежий рассол перед смешиванием его с обратным рассолом очищают от механических взвесей и значительной части ионов кальция и магния.

Полученный хлор отделяется от паров воды, компримируется и подаётся либо на производство хлорсодержащих продуктов, либо на сжижение.

Благодаря относительной  простоте и дешевизне диафрагменный  метод получения гидроксида натрия до сих пор широко используется в  промышленности.

4.3.2 Мембранный метод

Мембранный  метод производства гидроксида натрия наиболее энергоэффективен, однако сложен в организации и эксплуатации.

С точки зрения электрохимических  процессов мембранный метод подобен  диафрагменному, но анодное и катодное пространства полностью разделены непроницаемой для анионов катионообменной мембраной. Благодаря этому свойству становится возможным получение более чистых, чем в случае с диафрагменного метода, щелоков. Поэтому в мембранном электролизере, в отличие от диафрагменного, не один поток, а два.

В анодное пространство поступает, как и в диафрагменном методе, поток раствора соли. А в катодное – деионизированная вода. Из катодного пространства вытекает поток обедненного анолита, содержащего так же примеси гипохлорит- и хлорат-ионов и хлор, а из анодного – щелока и водород, практически не содержащие примесей и близкие к товарной концентрации, что уменьшает затраты энергии на их упаривание и очистку.

Щелочь, получаемая с помощью  мембранного электролиза, практически  не уступает по качеству получаемой при помощи метода с использованием ртутного катода и постепенно заменяет щелочь, получаемую ртутным методом.

Однако, питающий раствор соли (как свежий так и  оборотный) и вода предварительно максимально  очищается от любых примесей. Такая  тщательная очистка определяется высокой  стоимость полимерных катионообменных  мембран и их уязвимость к примесям в питающем растворе.

Кроме того, ограниченная геометрическая форма а также  низкая механическая прочность и  термическая стойкость ионообменных мембран во многом определяют сравнительно сложные конструкции установок  мембранного электролиза. По той  же причине мембранные установки требуют наиболее сложных систем автоматического контроля и управления.

4.3.3 Ртутный метод с жидким катодом

В ряду электрохимических  методов получения щелоков самым  эффективным способом является электролиз с ртутным катодом. Щелока, полученные при электролизе с жидким ртутным катодом, значительно чище полученных диафрагменным способом (Для некоторых производств это критично. Например, в производстве искусственных волокон можно применять только высокочистый каустик.), а по сравнению с мембранным методом организация процесса при получении щелочи ртутным методом гораздо проще.

Установка для  ртутного электролиза состоит из электролизёра, разлагателя амальгамы  и ртутного насоса, объединённых между  собой ртутепроводящими коммуникациями.

Катодом электролизёра служит поток ртути, прокачиваемой насосом. Аноды – графитовые, угольные или малоизнашивающиеся. Вместе с ртутью через электролизёр непрерывно течёт поток питающего поваренной соли.

На аноде  происходит окисление ионов хлора  из электролита, и выделяется хлор:

2Cl⁻ - 2е⁻ → Cl₂°↑ – основной процесс

2H₂O - 2e^- → O₂↑+4H⁺

6СlО^- + 3Н₂О - 6е^- → 2СlО₃^- + 4Сl^- + 1,5O₂↑ + 6Н⁺

Хлор и анолит отводится из электролизёра. Анолит, выходящий из электролизера, донасыщают свежим галитом, извлекают из него примеси, внесённые с ним, а также вымываемые из анодов и конструкционных материалов, и возвращают на электролиз. Перед донасыщением из анолита извлекают растворённый в нём хлор.

На катоде восстанавливаются  ионы натрия, которые образуют слабый раствор натрия в ртути (амальгаму натрия):

Na⁺ + е = Na°

nNa⁺ + nHg⁻ = Na + Hg

Амальгама непрерывно перетекает из электролизёра в разлагатель  амальгамы. В разлагатель также  непрерывно подаётся высоко очищенная  вода. В нём амальгама натрия в результате самопроизвольного химического процесса почти полностью разлагается водой с образованием ртути, раствора каустика и водорода:

Na + Hg + Н₂O = NaOH + 1/2Н₂↑ + Hg

Полученный  таким образом раствор каустика, являющийся товарным продуктом, практически не содержит примесей. Ртуть почти полностью освобождается от натрия и возвращается в электролизер. Водород отводится на очистку.

Однако, полная очистка раствора щелочи от остатков ртути практически не возможна, поэтому  этот метод сопряжен с утечками металлической ртути и её паров.

Растущие требования к экологической безопасности производств и дороговизна металлической ртути ведут к постепенному вытеснению ртутного метода методами получения щелочи с твердым катодом, в особенности мембранным методом.

В лаборатории  гидроксид натрия иногда получают химическими способами, но чаще используется небольшой электролизер диафрагменного или мембранного типа.

 

5 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗВЕСТКОВОГО МЕТОДА ПОЛУЧЕНИЕ КАУСТИЧЕСКОЙ СОДЫ

 Известковый способ получения едкого натра основан на каустификации карбоната натрия известью или известковым молоком:

Nа ₂СО₃ (р)+Са(ОН)₂ (тв.) NаОН(р) + СaCO₃ (тв) + 0,84 кДж              (1)

Подача на каустификацию  вместо известкового молока извести позволяет использовать теплоту гашения СаО. Кроме того, образуется более концентрированный раствор едкого натра за счет вывода из процесса воды, поступающей с известковым молоком.

В начале процесса направление реакции (1) сдвинуто вправо, так как растворимость СaCO₃ меньше растворимости Са(ОН)₂.

В начале процесса каустификации в растворе присутствует большое количество ионов CO₂, снижающих и без того малую растворимость СaCO₃. По мере каустификации в растворе накапливаются ионы ОН и уменьшается количество ионов CO₃, поэтому растворимость СаСО₃ увеличивается, а растворимость Са(ОН)₂уменьшается. При достижении одинаковой растворимости солей наступает равновесие.

Растворимости СaCO₃ и Са(ОН)₂ в разной степени зависят от температуры,

При содержании соды в растворе более 23,2 % (масс.) в данной фазе появляется пирсонит Na₂CO₃. CaCO₃·2H₂O, способствующий возрастанию потерь соды. Наоборот, при понижении концентрации соды в исходном растворе степень каустификации повышается.

Однако вместе с этим возрастает также удельное содержание воды (на 1 кг твердого NaОН) в каустифицированном содовом растворе повышение удельного содержания воды приводит к увеличению расхода греющего пара на выпарку слабых щелоков, т. е. к росту стоимости продукционной каустической соды.

Весьма малый  тепловой эффект реакции (1) показывает, что температура мало влияет на равновесную  степень каустификации. Скорость достижения равновесия зависит от температуры. Поэтому хотя температура и не влияет на равновесный выход NaОН, процесс каустификации ведут при температуре 98-100 °С, что обеспечивает достаточно высокую скорость протекания процесса. Кроме того, увеличение температуры способствует образованию крупнокристаллического осадка СaCO₃, что улучшает отделение шлама от щелочных растворов при дальнейшей ее декантации и повышает скорость осаждения СaCO₃ за счет снижения вязкости раствора.

5.1 Отделение и промывка шлама

Слабый щелок  необходимо отделить от шлама и осветлить. Скорость и полнота отделения  шлама от слабого щелока зависят от качества обжигаемого известняка, условий его обжига, избытка извести и других факторов. При повышении температуры обжига и увеличении времени пребывания материала в зоне обжига скорость осветления щелока возрастает. Условия гашения извести также заметно сказываются на скорости осветления щелока.

Крупные кристаллы  СаСО₃ не только быстрее осаждаются, но и лучше отмываются от NаОН и остатков соды меньшим количеством промывной воды. Последнее чрезвычайно важно, поскольку промывная вода, содержащая NаОН и Nа₂СО₃, не выводится из цикла, а смешивается с исходным концентрированным содовым раствором. Поэтому, чем меньше расход промывной воды, тем концентрированнее содовый раствор, подаваемый на каустификацию, и концентрированнее каустифицированный раствор, и, тем, следовательно, меньше расход тепла на дальнейшее концентрирование этого раствора для получения товарного NаОН. Снижение пресыщения каустифицируемого раствора по СаСО₃ приводит к образованию более крупных кристаллов СаСО₃ и тем самым улучшает процесс осветления слабого щелока. Снижению пересыщения, кроме повышения температуры каустификации, способствует также добавление к исходному содовому раствору так называемых «крепких» промывок, содержащих кроме соды, едкий натр, повышающий растворимость СаСО₃. «Крепкие» промывки получают при растворении соды, выпадающей из слабого щелока при его концентрировании. В результате добавления к исходному содовому раствору «слабых» и «крепких» промывок получают «нормальный» содовый раствор. В производстве каустической соды необходимо достичь по возможности высокой степени декарбонизации содового раствора, так как присутствующий в содовом растворе гидрокарбонат натрия взаимодействует в промывных водах с едким натром по реакции: