CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SODA NA2CO3 GVHD: Võ Thị Thu Như Nguyễn Văn Đạt Trần Nhật Huy Trịnh Tài Huynh Lê Hoàng Nhật Thạch Thị Sua Oanh Ni Trần Thiện Ngự Thoại Vy Tp HCM, tháng 4/2019 16128006 16128031 16128118 16128058 15128086 16128109 CNSX CÁC CHẤT VƠ CƠ T CNSX SODA NA2CO3 Lời nói đầu rong số mặt hàng hóa chất phổ biến nay, soda mặt hàng tiêu thụ cao có xu hướng tăng tỷ lệ thuận với tỷ lệ tăng dân số tốc độ tăng trưởng sản phẩm quốc dân nước Phần lớn nước sản xuất soda hàng đầu giới có dân số lớn nhu cầu cao sản phẩm tiêu dùng sản xuất từ nguyên liệu soda Nhìn chung, so với nước cơng nghiệp phát triển, nước phát triển có xu hướng tốc độ gia tăng nhu cầu soda cao ngành sản xuất soda nước thường đạt tốc độ tăng trưởng cao Sau bị ảnh hưởng nặng nề suy thoái kinh tế giới thời kỳ 2007 – 2009, doanh số soda toàn cầu cải thiện, chủ yếu nhờ nhu cầu gia tăng nước phát triển Đặc biệt, thị trường soda Châu Á – Thái Bình Dương Mỹ trải qua thời kỳ tăng trưởng tốt nhờ nhu cầu ngành xây dựng, sản xuất xe tơ sản xuất hóa chất Trên giới, Trung Quốc, Mỹ, Nga, Ấn Độ, Thổ Nhĩ Kỳ quốc gia sản xuất soda lớn Trung Quốc đóng vai trò chi phối thị trường soda tổng hợp toàn cầu đáp ứng khoảng ba phần tổng nhu cầu soda tổng hợp giới Bên cạnh đó, Mỹ quốc gia cung ứng soda tự nhiên lớn giới Chi phí sản xuất soda tự nhiên thấp so với phương pháp tổng hợp lợi quan trọng thị trường soda Mỹ Khoảng 55% soda xuất khẩu, khiến cho soda hóa chất vơ có doanh số xuất lớn Mỹ Thống kê cho năm gần đây, kính phẳng lên lĩnh vực ứng dụng hàng đầu soda, chiếm 48,2% tổng khối lượng thị trường năm 2015 Theo dự báo, lĩnh vực đạt tốc độ tăng trưởng cao 3,2% năm thời gian từ năm 2024 Chính nhu cầu cao nên soda nước giới tập trung phát triển khơng ngừng nói chung Việt Nam nói riêng Nhận thấy tiềm mạnh mẽ ngành sản xuất soda Na 2CO3, nhóm chúng tơi định chọn đề tài tìm hiểu “Cơng nghệ sản xuất soda Na 2CO3”, qua đề tài nhóm người có cách nhìn tổng qt soda phương pháp sản xuất CNSX CÁC CHẤT VÔ CƠ CNSX SODA NA2CO3 Mục lục Lời nói đầu Chương TỔNG QUAN VỀ SODA .3 1.1 Khái niệm 1.2 Lịch sử hình thành phát triển 1.3 Các nguồn Soda tự nhiên 1.4 Tính chất Soda .6 1.4.1 Tính chất vật lý .6 1.4.2 Tính chất hố học Chương SẢN XUẤT SODA 2.1 Sản xuất theo phương pháp hoá học 2.2 Khai thác Soda thiên nhiên 2.3 Phương pháp Leslanc 2.4 Phương pháp Solvay hay phương pháp Ammoniac .8 2.4.1 Cơ sở lý thuyết trình sản xuất 2.4.2 Các bước trình sản xuất 10 2.5 Phương pháp Solvay cải tiến .12 2.6 Phương pháp Carbonat hoá xút 13 2.7 Phương pháp LeBlanc 14 Chương ỨNG DỤNG 15 3.1 Ứng dụng thuỷ tinh .15 3.2 Ứng dụng chất tẩy rửa 15 3.3 Ứng dụng hoá chất .15 3.4 Các ứng dụng khác 16 Kết luận 17 Tài liệu tham khảo 18 CNSX CÁC CHẤT VÔ CƠ CNSX SODA NA2CO3 Chương TỔNG QUAN VỀ SODA 1.1 Khái niệm Natri carbonat, hay gọi soda, sản phẩm khoáng chất tồn tự nhiên quặng trona, nacolit nước khoáng giàu natri carbonat nước biển Soda sử dụng cho nhiều ứng dụng ngành cơng nghiệp hóa chất Ngồi sản xuất từ loại quặng tự nhiên, soda sản xuất tổng hợp từ nguyên liệu đá vôi, muối ammoniac Quặng soda tìm thấy với số lượng lớn Botswana, Trung Quốc, Ai Cập, Ấn Độ, Kenia, Mêxicô, Pêru, Nam Phi, Thổ Nhĩ Kỳ Mỹ Hơn 60 loại quặng soda phát toàn giới, loại quặng chiếm 1/3 sản lượng tồn cầu (35 triệu /năm) Còn 2/3 sản lượng sản xuất phương pháp tổng hợp Soda ứng dụng rộng rãi, loại bỏ lưu huỳnh từ khí thải ống khói, xử lý nước, tinh chế dầu, sản xuất chất nổ cao su tổng hợp, cơng nghiệp xà phòng giấy xenlulozo, dệt, thủy tinh, luyện kim nhiều ngành khác 1.2 Lịch sử hình thành phát triển Trong sản xuất cơng nghiệp, soda có vị trí quan trọng, tham gia hầu hết q trình cơng nghiệp từ ngành cơng nghiệp hóa chất đến cơng nghiệp nặng, cơng nghiệp nhẹ,… cần có mặt soda Nhu cầu soda đứng thứ 11 tính sản lượng so với hợp chất vơ cơ, hữu cơ, kể hóa dầu Soda đề cập sản xuất từ năm 1775 CNSX CÁC CHẤT VÔ CƠ CNSX SODA NA2CO3 Năm 1773, Va-lơ đề phương pháp sản xuất xút cách cho acid chì vào dung dịch muối ăn đặc, theo phản ứng: 2NaCl + H2O + PbO  2NaO[(x-1)PbO].PbCl2 Tuy nhiên phương pháp không ứng dụng cơng nghiệp nồng độ xút tạo thành dung dịch nhỏ, mức độ chuyển hóa phản ứng chậm, acid chì lại độc hại Vì vậy, phương pháp mang tính chất lịch sử khơng có tác dụng thực tế sản xuất Sau đó, LeBlanc đưa phương pháp chế tạo soda từ muối ăn, acid sulphuric đá vôi Năm 1791, LeBlanc xây dựng nhà máy sản xuất soda theo phương pháp gần Paris Về sau, phương pháp LeBlanc ngày hồn chỉnh chiếm độc quyền cơng nghiệp chế tạo hợp chất kiềm Tuy phương pháp giải nhu cầu công nghiệp kỷ XVIII tồn nhiều nhược điểm: sản phẩm chưa tinh khiết, trình sản xuất phức tạp, nặng nhọc,… Năm 1861, Solvay - kỹ sư nguời Bỉ phát minh phương pháp ammoniac để chế tạo soda Năm 1865, công suất xưởng chế tạo soda theo phương pháp Solvay đạt 10 tấn/ngày Phương pháp lúc đầu bị cạnh tranh mạnh phương pháp LeBlanc Nhưng sau đó, nhờ tính ưu việt tinh khiết sản phẩm, giá thành thấp, điều kiện làm việc nhẹ nhàng hơn, phương pháp Solvay chiếm ưu phát triển mạnh Đến năm 1990, sản xuất soda theo phương pháp Solvay chiếm tới 90% tổng sản lượng soda, sau chiến tranh giới lần thứ I phương pháp LeBlanc thực tế không tồn cơng nghiệp Hiện cơng nghiệp tồn chủ yếu phương pháp ammoniac, phương pháp LeBlanc tồn vài khâu trình cải tiến phương pháp soda từ nguyên liệu Natri sunfat 1.3 Các nguồn Soda tự nhiên Soda hay hợp chất kiềm nói chung hình thành tự nhiên cách hồn tồn khách quan Có thể nói thiên nhiên có hai dạng hợp chất kiềm khai thác cách dễ dàng: CNSX CÁC CHẤT VÔ CƠ CNSX SODA NA2CO3 Từ dạng rêu biển số vùng đại dượng miền Tây Nam Tây Ban Nha có tới 25 – 30% Na2CO3 tro Từ hồ mỏ miền thung lũng có mưa nhiều, khơng khí khơ gần núi đá vui Các hợp chất kiềm nằm dạng muối ngậm nước Nói chung dạng hợp chất kiềm dạng không tinh khiết, chứa nhiều hợp chất tan muối clorua, sunfat chất không tan Một số nơi giới có hồ mỏ lớn natri carbonat Magafdi Châu Phi, Bora, Tơ-ron châu Mỹ, vùng Cát Biên, Segadin châu Âu, Lu-na Ấn Độ Hiện nguồn carbonat thiên nhiên sử dụng, khai thác chế biến để dùng vào ngành công nghiệp hoá chất luyện kim Năm 1926 Mỹ xây dựng nhà máy chế biến natri carbonat thiên nhiên theo phương pháp bốc tự nhiên nhân tạo dung dịch nước hồ chứa natri carbonat tới nồng độ 12 – 14% đem kết tinh Những nơi có natri carbonat nằm sâu đất người ta khai thác cách cho nước nóng xuống giếng khoan hòa tan tới nồng độ Na 2CO3 đạt 32 độ Bo-mê đưa lên mặt đất đem kết tinh Muốn sản phẩm tinh khiết phải hòa tan kết tinh phân đoạn Nhờ soda khai thác tự nhiên có độ tinh khiết cao so với phương pháp tổng hợp (Na2CO3) Sodium carbonate microcrystal 1.4 Tính chất Soda 1.4.1 Tính chất vật lý Natri Carbonat (Na2CO3) khan chất bột màu trắng phân tử lượng 106 g/mol, hút ẩm, nóng chảy (1124K) có nhiệt độ sơi 16000C (2451K) 8510C CNSX CÁC CHẤT VÔ CƠ CNSX SODA NA2CO3 Tan nhiều nước với độ hòa tan nước 22 g/ 100ml (20℃), trình tan tỏa nhiều nhiêt tạo thành hydrat Từ dung dịch nhiệt độ 32,5℃, Na2CO3 kết tinh dạng decacdirat Na2CO3.10H2O – tinh thể suốt, không màu, dễ tan nước Soda có dạng nặng dạng nhẹ: + Soda nặng, với khối lượng riêng kg/dm3, sử dụng cho sản xuất thủy tinh + Soda nhẹ, với khối lượng riêng 0,5 kg/dm3, sử dụng để sản xuất loại hóa chất, xà phòng, chất tẩy rửa 1.4.2 Tính chất hố học Na2CO3 muối acid yếu nên có tính chất hóa học sau: - Khi tan nước, Na2CO3 bị thủy phân làm cho dung dịch có phản ứng kiềm Na2CO3 + NaOH  NaHCO3 + NaOH - Tác dụng với dung dịch acid: Na2CO3 + 2HCl  2NaCl + H2O + CO2 Na2CO3 tác dụng với nhiều acid giải phóng khí CO2 Phương trình ion rút gọn: CO32- + 2H+  H2O + CO2 - Tác dụng với dung dịch kiềm: Na2CO3 + Ba(OH)2  BaCO3 + 2NaOH Dựa theo thuyết Bronsted học, ta thấy ion carbonat nhận proton, ion carbonat có tính chất base Muối Na2CO3 có tính base Na2CO3 tác dụng với số dung dịch base muối (lưu ý điều kiện xảy phản ứng trao đổi ion) Tác dụng với dung dịch muối: Na2CO3 + BaCl2  BaCO3 + 2NaCl CNSX CÁC CHẤT VÔ CƠ CNSX SODA NA2CO3 Tác dụng với dung dịch muối acid: Na2CO3 + Ba(HSO4)2  Na2SO4 + BaSO4 + H2O + CO2 Na2CO3 + 2NaHSO4  2Na2SO4 + CO2 + H2O Chương SẢN XUẤT SODA Hiện giới, tùy thuộc vào tài nguyên điều kiện kinh tế nước, trình sản xuất soda thực theo phương pháp sau: 2.1 Sản xuất theo phương pháp hoá học Khi sản xuất soda theo phương pháp hố học người ta carbonat hóa dung dịch xút (sản xuất phương pháp điện phân) theo phản ứng hóa học sau: 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O Soda tạo thành dung dịch xút, đạt nồng độ bão hòa tách khỏi dung dịch dạng muối ngậm nước gọi soda nặng Na 2CO3.xH2O Nếu lọc kết tinh đem khử nước thu soda khan Na2CO3 loại thương phẩm Phương pháp thích hợp với nước có điện rẻ, thiếu clo thừa xút Hiện nay, soda sản xuất theo phương pháp hoá học chiếm 10% tổng sản lượng soda tổng hợp giới 2.2 Khai thác Soda thiên nhiên Soda tồn tự nhiên dạng nhiều dạng khác nhau: tro số loại cây, số hồ nước khoáng, số mỏ khoáng đất Các loại chứa soda hàm lượng thấp khơng có ý nghĩa khai thác cơng nghiệp Người ta tách soda từ tro chúng đốt cháy Các loại hồ nước chứa soda giới không nhiều tập trung vùng mưa khơ Soda thiên nhiên nằm dạng dung dịch nước có chứa muối khống, có khống Na2CO3 hòa tan Trong nguồn nước khống chứa soda hồ Sirlis thuộc bang California, Mỹ có chứa - 6% Na 2CO3 nguồn khai thác soda thiên nhiên lớn giới Công ty American Postash and – Chemical Corp khai thác Với cơng suất 160.000 soda/năm phải xử lý triệu m nước khoáng, tiêu tốn nhiều nhiệt để bay nước, giá thành sản phẩm cao khó cạnh tranh thị trường Vì vậy, sản xuất soda từ nguồn muối tự nhiên chiếm 3% tổng lượng sản xuất hàng năm CNSX CÁC CHẤT VÔ CƠ CNSX SODA NA2CO3 Trước đây, Mỹ người ta sản xuất soda theo phương pháp khai thác đào lấy quặng sau chở đến nhà máy xử lý để tiến hành chiết thu sản phẩm soda Ngày người ta áp dụng cơng nghệ hòa tan để sản xuất soda từ quặng Trước tiên, nước nóng bơm vào mỏ quặng, sau người ta bơm dung dịch lên tiến hành tách CO Bùn chứa Na2CO3 thu bơm đến nhà máy xử lý để tách nước lấy sản phẩm soda khan Một phần soda khan chuyển hóa ngược lại thành NaHCO nhờ phản ứng với CO2 tách từ dung dịch ban đầu Phương pháp sản xuất soda cho phép giảm nhiều giá thành sản xuất, chi phí nhân cơng 1/3 so với phương pháp đào lấy quặng trực tiếp từ mặt đất Mặc dù sản xuất soda từ khoáng thiên nhiên có nhiều ưu điểm giá thành thấp quốc gia khơng có nguồn tài ngun mà lại có nguồn đá vơi, than đá muối ăn dồi phương pháp Solvay để sản xuất soda cơng nghệ thích hợp 2.3 Phương pháp Leslanc Nguyên lý: Điều chế Na2CO3 từ muối ăn acid H2SO4 2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl Sau nung lò quay với than Canxicarbonat ở1000oC Na2CO3 + 2C + CaCO3 → Na2CO3 + CaS + 2CO2 Phương pháp nhiều thiếu sót 2.4 Phương pháp Solvay hay phương pháp Ammoniac Phương pháp dựa sở phản ứng hóa học: NH4HCO3 + NaCl ↔ NaHCO3 + NH4Cl Đây phản ứng thuận nghịch, chất tan nước NaHCO tan Nhưng thực tế cơng nghiệp người ta sản xuất sau: Nguyên liệu đầu: dung dịch NaCl, chuyển hóa ammoniac khí CO2 để tạo thành sản phẩm trung gian NaHCO3 CNSX CÁC CHẤT VÔ CƠ CNSX SODA NA2CO3 2.4.1 Cơ sở lý thuyết trình sản xuất: Quá trình điều chế Na2CO3 thực qua giai đoạn: Giai đoạn 1: Điều chế NaHCO3 NaCl + NH3 + CO2 + H2O ↔ NaHCO3 + NH4Cl (1) Phản ứng (1) gồm nhiều phản ứng nối tiếp như: - Phản ứng monocarbonat hóa: 2NH3 + CO2 ↔ (NH4)2CO3 - Phản ứng bicarbonat hóa: (NH4)2CO3 + CO2 + H2O ↔ 2NH4HCO3 10 CNSX CÁC CHẤT VÔ CƠ CNSX SODA NA2CO3 - Phản ứng phân hủy trao đổi: NH4HCO3 + NaCl ↔ NaHCO3 + NH4Cl Giai đoạn 2: Từ NaHCO3 điều chế Na2CO3 Sau ta lọc tách NaHCO3 đem nhiệt phân thu Na2CO3 khan 2NaHCO3 ↔ Na2CO3 + CO2 + H2O Q trình sản xuất giải phóng nửa lượng CO sử dụng Khí CO2 đưa lại vào q trình sản xuất, chế hóa sản phẩm phụ NH 4Cl với vơi tơi để tái sinh khí NH đưa vào trình sản xuất 2.4.2 Các bước trình sản xuất Điều chế CO2 sữa vôi Ca(OH)2 từ nguyên liệu đá vôi: - CO2 điều chế từ phản ứng nung vôi: CaCO3 → CaO + CO2 Yếu tố định cân vận tốc độ phân ly nhiệt độ áp suất Muốn tăng nhanh trình phân ly cần phải tăng nhiệt độ khoảng 1100-1200 0C giảm kích thước đá vôi khoảng 40-120 mm Hàm lượng CO2 lò khơng q 40% - Sau dùng CaO để điều chế Ca(OH)2 cách vôi với nước: CaO + H2O → Ca(OH)2 Lượng Ca(OH)2 thu dạng nhũ 270-308 g/l Ca(OH)2 dùng để tái tạo Ca(OH)2 dùng để tái sinh NH3 từ NH4Cl tạo thành phản ứng (1) 2NH4Cl + Ca(OH)2 ↔ 2NH3 + CaCl2 + 2H2O - Giai đoạn chuẩn bị nước muối (NaCl): Hòa tan muối rắn đến nồng độ gần bão hòa nước muối tự nhiên bão hòa nhờ hòa tan thêm muối đến dung dịch đạt 300-310 g/l Trước dùng sản xuất soda dung dịch nước muối phải làm ion Ca2+ Mg2+ Các kết tủa lọc bể lắng Mg2+ + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + Ca2+ Ca2+ + CO32- → CaCO3↓ - Giai đoạn điều chế nước muối amon hóa Ammoniac tái sinh từ thiết bị chưng cất, khí thải thiết bị khác xưởng (tháp hấp thụ, carbonat hóa lọc có chưa ammoniac,…) Để bù vào lượng ammoniac bị tổn thất người ta đưa nước vào ammoniac tháp hấp thu (cứ sản 11 CNSX CÁC CHẤT VÔ CƠ CNSX SODA NA2CO3 xuất soda cần 2,5 kg NH bổ sung) Công đoạn cho nước hấp thụ NH để tạo thành nước muối amon hóa Thực chất giai đoạn tạo dung dịch ammoniac hydrat: NH3 + H2O → NH3nH2O + Q Công đoạn cho nước hấp thụ NH để tạo thành nước muối amon hóa Khí NH CO2 tan nước xảy phản ứng: 2NH3 + CO2 + H2O ↔ (NH4)2CO3 (NH4)2CO3 + CO2 + H2O ↔ 2NH4HCO3 phản ứng tạo thành carbonat: 2NH3 + CO2 ↔ NH2COONH4 - Giai đoạn cacbonat hóa nước muối amon hóa Đây giai đoạn trung tâm trình, trình thwucj thiết bị hấp thu Trong công đoạn này, nước muối amon tác dụng với CO tạo thành huyền phù Natri hydrocarbonat - Quá trình gọi carbon hóa 2NH3 + CO2 + H2O ↔ (NH4)2CO3 (NH4)2CO3 + CO2 + H2O ↔ 2NH4HCO3 Khi lượng NH4HCO3 đủ lớn bắt đầu xảy phản ứng trao đổi ion tạo thành NaHCO kết tủa theo phản ứng sau: NH4HCO3 + NaCl ↔ NaHCO3 + NH4Cl Hiệu suất tạo thành NaHCO (tính theo NaCl) khoảng 65-75% Giá trị hiệu suất phụ thuộc vào nhiệt độ, hàm lượng NaCl nước muối, mức độ bão hòa NH 3, CO2 yếu tố khác Muốn tăng mức độ chuyển hóa cần tăng hàm lượng NaCl NH dung dịch nước muối amon hóa, tăng nồng độ CO khí vào giai đoạn carbonat hóa, giảm nhiệt độ cuối q trình carbonat hóa Chế độ nhiệt độ tháp carbonat hóa quan trọng, phần tháp có hình thành tinh thể NaHCO3 nên cần trì nhiệt độ khoảng 40-500C (nhiệt độ có từ nhiệt độ tạo thành phản ứng) nhằm tạo điều kiện thu tinh thể có kích thước lớn, dễ lọc Ở phần tháp, xảy giai đoạn cuối trình kết tinh nên phải giảm nhiệt độ để độ tan NaHCO làm tăng hiệu 12 CNSX CÁC CHẤT VÔ CƠ CNSX SODA NA2CO3 suất tạo NaHCO3 Cuối ta lọc thu NaHCO3 đem nung nóng đến 1602300C để bay nước phân hủy nhiệt thu Na2CO3 - Tái sinh amoniac Thu hồi NH3 từ dung dịch lọc chứa NH3 dạng NH4Cl, (NH4)2CO3, NH4HCO3 (NH4)2CO3 → NH3 + CO2 + H2O 2NH4Cl + Ca(OH)2 ↔ 2NH3 + CaCl2 + 2H2O NH3 tạo thành tách khỏi dung dịch cách chưng cất 2.5 Phương pháp Solvay cải tiến - Để khắc phục nhược điểm bãi thải phương pháp Solvay truyền thống, có số nước Trung Quốc nghiên cứu cải tiến phương pháp Solvay truyền thống thành phương pháp Solvay cải tiến: Thay tuần hoàn NH tuần hồn NaCl, q trình khác thay đổi khơng giống Q trình sản xuất tạo sản phẩm soda phân đạm NH4Cl, bỏ qua công đoạn tái sinh NH3 nung vôi, phải bổ sung thường xuyên lượng NH3 cần thiết cho gia đoạn ammoni hóa Nước lọc sau tách NaHCO3 tuần hồn trở lại q trình ammoni hóa bổ sung rắn cho đủ nồng độ yêu cầu Như vậy, trình sản xuất soda theo phương pháp Solvay cải tiến khơng có chất thải lỏng phương pháp Solvay truyền thống Tuy nhiên, phương pháp Solvay cải tiến đòi hỏi phải có nguồn NH3 bổ sung nguồn CO2 khơng lấy từ lò vơi Do khơng dùng sữa tái sinh NH3 nên công đoạn nung vôi bỏ qua - Như vậy, sản xuất soda theo Solvay cải tiến công nghệ gọn đầu tư cho công đoạn nung vôi tái sinh NH hai cơng đoạn có chi phí đầu tư lớn làm việc nhiệt độ cao Nhưng nhà máy sản xuất soda theo phương pháp Solvay cải tiến phải kết hợp với nhà máy sản xuất NH khu vực để có nguồn CO2 NH3 phục vụ cho sản xuất soda, cần có nguyên liệu NaCl bậc công nghiệp - Với phương pháp tuần hoàn dung dịch NaCl, cần phải bổ sung NaCl rắn có độ yêu cầu theo số sau: - Hàm lượng: NaCl ≥ 99,5 % - Tạp chất tan: Mg2+ ≤ 0,1 % Ca2+ ≤ 0,002% 13 CNSX CÁC CHẤT VÔ CƠ CNSX SODA NA2CO3 SO42- ≤ 0,19% - Tạp chất không tan: 0,03% Hiện muối NaCl thu từ đồng muối nói chung khơng đạt chất lượng cần phải có biện pháp xử lý tiếp Dự án Tổng Công ty Muối Việt Nam triển khai vài sở cho phép sản xuất NaCl đạt chất lượng Vì vậy, vấn đề sản xuất muối NaCl rắn đạt chất lượng cho sản xuất soda theo phương pháp Solvay cải tiến có sở để triển khai Nếu dùng NaCl chất lượng cao hệ thống sản xuất soda không cần công đoạn tinh chế nước muối phương pháp Solvay truyền thống với nguyên liệu muối cơng nghiệp hay nước muối bão hòa khai thác ngầm từ mỏ muối đất Đầu tư cho xưởng làm nước muối phương pháp Solvay cải tiến nhỏ đầu tư cho phận tinh chế muối thô thành muối tinh Với thành phần tạp chất tan muối tinh chế nêu trên, sau trình amon hóa carbonat hóa sơ để tách NH4Cl tạp chất bị tách theo, đảm bảo nước muối bão hòa cho giai đoạn kết tinh NaHCO3 có độ yêu cầu Do chất lượng soda tổng hợp không thay đổi dùng muối rắn NaCl vào sản xuất soda thay cho dung dịch nước muối 2.6 Phương pháp Carbonat hoá xút Phương pháp carbonat hóa xút phương pháp đơn giản nhất, cần dùng CO sục qua dung dịch xút thu soda theo phản ứng: CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O Sau làm nguội kết tinh Na 2CO3.10H2O lọc tách làm nước thu soda (Na2CO3) Tuy nhiên nguyên liệu xút lại đắt soda phải qua giai đoạn điện phân, cô đặc dẫn đến tiêu hao nhiều lượng nên giá thành xút cao, nước có giá điện rẻ sử dụng phương pháp Tỷ lệ soda từ xút giới chiếm 10% tổng lượng soda sản xuất sức cạnh tranh 14 CNSX CÁC CHẤT VÔ CƠ CNSX SODA NA2CO3 2.7 Phương pháp LeBlanc Sơ đồ phương pháp: Nung hỗn hợp Natri Sunfat, đá vôi than 1000oC Phương trình phản ứng: Na2SO4 + 2C → Na2S + 2CO2 Na2S + CaCO3 → CaS + Na2CO3 Hòa tan hỗn hợp sản phẩm phản ứng vào nước tách CaS tan khỏi Na2CO3 Phương pháp điều chế Na2CO3 công nghiệp sử dụng phổ biến phương pháp ammoniac kĩ sư người Bỉ tên E Solvay (1838 – 1922) đề năm 1864 Các trình diễn tả phản ứng: NaCl + NH3 + CO2 + H2O → NaHCO3 + NH4Cl 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O Các sản phẩm phụ sau phản ứng chế hóa lại để sử dụng lại q trình điều chế Natri Carbonat 15 CNSX CÁC CHẤT VÔ CƠ CNSX SODA NA2CO3 Chương ỨNG DỤNG 3.1 Ứng dụng thuỷ tinh Soda chiếm 13 - 15% số nguyên liệu đưa vào cho sản xuất thủy tinh Được sử dụng để nấu thủy tinh, làm giảm nhiệt độ nấu chảy cát silic trình nấu chảy làm tăng tính mềm dẻo Mặc dù soda vật liệu có khối lượng lớn thứ hai sản xuất thủy tinh, lại chiếm tới 50 – 60% tổng chi phí nguyên liệu đầu vào Vd: Thủy tinh soda lime: thường sử dụng để sản xuất sản phẩm thí nghiệm dòng B (Ký hiệu: Class B sản phẩm) với đặc tính chịu nhiệt thấp khả chịu hóa chất (bình nhỏ giọt,…) Ngồi dùng làm sản phẩm gia dụng (chén, đĩa, chai lọ thủy tinh,…) 3.2 Ứng dụng chất tẩy rửa Soda sử dụng làm chất độn chất phụ gia xà phòng chất tẩy rửa Đặc biệt nhu cầu soda cho chất tẩy rửa chiếm khoảng 10 – 12% toàn giới Hiện mức tiêu thụ soda cho thị trường chất tẩy rửa tăng khoảng 100 nghìn tấn/năm giảm sử dụng perborat (vì thay percarbonat) 3.3 Ứng dụng hoá chất Được dùng chất đầu điều chế nhiều hợp chất quan trọng natri xút ăn da, borac, thủy tinh tan, cromat dicromat Các sản phẩm hóa chất sử dụng nhiều ứng dụng như: nông nghiệp, tác nhân làm phụ gia thực phẩm 16 CNSX CÁC CHẤT VÔ CƠ CNSX SODA NA2CO3 3.4 Các ứng dụng khác Dung dịch Na2CO3 dùng để tẩy vết dầu mỡ bám chi tiết máy trước sơn, tráng kim loại Xử lý nước (đặc biệt hay dùng để sử lý nước hồ bơi) Sản xuất xà phòng Làm men phủ để sản xuất gốm 17 CNSX CÁC CHẤT VÔ CƠ CNSX SODA NA2CO3 Kết luận 18 CNSX CÁC CHẤT VÔ CƠ CNSX SODA NA2CO3 Tài liệu tham khảo Internet 19 ... H2O Chương SẢN XUẤT SODA Hiện giới, tùy thuộc vào tài nguyên điều kiện kinh tế nước, q trình sản xuất soda thực theo phương pháp sau: 2.1 Sản xuất theo phương pháp hoá học Khi sản xuất soda theo... mạnh mẽ ngành sản xuất soda Na 2CO3, nhóm chúng tơi định chọn đề tài tìm hiểu “Cơng nghệ sản xuất soda Na 2CO3”, qua đề tài nhóm người có cách nhìn tổng qt soda phương pháp sản xuất CNSX CÁC... thành sản phẩm cao khó cạnh tranh thị trường Vì vậy, sản xuất soda từ nguồn muối tự nhiên chiếm 3% tổng lượng sản xuất hàng năm CNSX CÁC CHẤT VÔ CƠ CNSX SODA NA2CO3 Trước đây, Mỹ người ta sản xuất