Определить динамический коэффициент вязкости топочных газов, имеющий состав СО2 – 18 О2 – 5 N2 – 77 по объему Температура газов 700

 Определить динамический коэффициент вязкости топочных газов, имеющий состав СО2 – 18%, О2 – 5%, N2 – 77% (по объему). Температура газов 700°С. Давление Рабс = 1 кгс/см².

 

В настоящее время в мире производство соды базируется на четырех способах ее получения: аммиачный (из хлорида натрия), из природной соды, из нефелинов, карбонизацией гидроксида натрия.

В 1861 г к практическому осуществлению аммиачно-содового процесса приступил бельгийский инженер Э. Сольве. К 1872 г. Ему удалось создать удачное аппаратурное оформление аммиачно-содового способа, что позволило обеспечить непрерывность производственного процесса. При этом в первой четверти XX столетия содовое производство явилось центром, вокруг которого возникли, развивались и от которого потом отделялись другие химические производства минеральных продуктов.

В те же годы предпринимались многочисленные попытки повышения удельной производительности аппаратуры, разработанной Э. Сольве, модернизации технологии и сокращения отходов, однако до 70-х годов XX столетия эти попытки практически не дали положительных результатов. Традиционное аппаратурное оформление стало сдерживать развитие содовой промышленности, а все увеличивающиеся размеры «белых морей» (накопителей шлама– отходов) оказывали отрицательное влияние на развитие аммиачного способа производства соды. В эти годы в СССР началась разработка малоотходной технологии производства соды аммиачным способом и высокоэффективной аппаратуры, производительность которой в 1,5–2 раза превышала традиционную.

 

Топочные газы

Топочные газы позволяют осуществлять нагревание до 1000-1100°С при давлении газа, близком к атмосферному. Топочные газы часто используют для нагревания промежуточных теплоносителей.

Нагревание топочными газами производят в печах. При сгорании газообразного или жидкого топлива образуются топочные газы, нагревающие трубы (змеевик), по которым перемещается сырьё. К недостаткам нагрева топочными газами относятся низкое значение коэффициента теплоотдачи, что вызывает необходимость развивать большие поверхности нагрева, а также жёсткие условия нагрева, т. е. большой перепад температур, и трудности точного регулирования температуры.

 

Аммиачный способ в нашей стране является основным способом получения соды.

Этот способ обладает рядом крупных достоинств:

• необходимое для осуществления способа сырье поваренная соль и карбонат кальция– является недорогим, широко распространенным и легко добиваемым
• основные реакции процесса осуществляются при невысоких температурах (до 100°С) и близких к атмосферному давлениях
• хорошая изученность способа, налаженность и устойчивость технологических процессов
• высокое качество получаемого продукта
• сравнительно низкая себестоимость кальцинированной соды
• СО2 – 18%, О2 – 5%, N2 – 77% (по объему). Температура газов 700°С. Давление Рабс = 1 кгс/см².

Аммиачному способу получения соды присущи, однако, и серьезные недостатки, главными из которых являются:

• низкая степень использования исходного сырья (натрий используется всего примерно на 1/4, а хлор и кальций не используются совсем);
• большие количества жидких и твердых отходов, требующих утилизации, сброса или длительного хранения;
• значительный расход энергетических ресурсов;
• большие удельные капиталовложения, необходимые для создания содового производства.

 Способы определения динамических коэффициент вязкости топочных газов 

Многочисленные попытки сделать способ безотходным или малоотходным до сих пор успехом не увенчались. Разработанный и используемый промышленностью так называемый модифицированный аммиачно-содовый процесс, в котором наряду с содой получают хлорид аммония, хотя и является практически безотходным, ни широкого распространения не получил из-за небольшого спроса на хлорид аммония.

Другой путь обеспечения малоотходности процесса– организация переработки его отходов на хлорид кальция, поваренную соль, мелиорант для кислых почв, строительные материалы, минеральные подкормки для животных и птицы и др. Этот путь представляется более реальным, так как хлорид кальция может широко использоваться в нефтяной промышленности, для производства цементов, бетона, для борьбы с гололедом на дорогах зимой и пылью,– летом, для борьбы с пылью при добыче угля и т.д. Уже одно перечисление областей применения хлорида кальция свидетельствует о далеко не исчерпанных возможностях его использования. Сбыт других продуктов, получаемых из отходов содового производства, можно считать обеспеченным при любых масштабах выпуска соды.

Модернизация аммиачного способа производства соды проведена в Японии и известна как новый способ Асахи. Этот способ позволяет экономить энергию на протяжении всего процесса и снизить расход сырья, обеспечивая возможность совместного производства хлорида аммония и соды в случае необходимости и при наличии аммиачной установки, причем соотношение содопродуктов можно регулировать и зависимости от потребности. Эффект также достигается за счет применения новой карбонизационной установки, которая отличается увеличением пробега между промывками и меньшей поверхностью охлаждения, а также наличием пульсирующей центрифуги для отделения гидрокарбоната натрия.

Получение кальцинированной соды из природного содержащего сырья– сравнительно новая отрасль содовой промышленности мира, ставшая одним из главным конкурентом аммиачного способа. Этот способ был известен давно, но лишь открытие в 1938г. в США богатейших залежей троны (Na₂CO₃·NaHCO₃·2H₂O) положило начало бурному развитию технологии переработки этого сырья.

В настоящее время в США кальцинированную соду из троны получают двумя основными способами– сесквикарбонатным и моногидратным.

По первому из названных способов дробленую растворяют с получением насыщенного рассола, который осветления, фильтрации, очистки от органических примесей упаривают и затем охлаждают. Выпавшие кристаллы сесквикарбоната натрия оделяют и кальцинируют при 200⁰С. Получают чистый продукт с насыпной массой 0,800кг/дм³.

Второй способ– моногидратный– был разработан позднее, в 1972г., и сейчас является ведущим. По этому способу руду кальцинируют, полученную сырую соду растворяют, раствор осветляют, фильтруют, обрабатывают активным углем с целью очистки от органических примесей и упаривают при температуре ниже точки перехода моногидрата карбоната натрия в безводную соду. Полученные кристаллы моногидрата карбоната натрия отделяют и дегидратируют при температуре около 150⁰С, с получением тяжелой соды, насыпная масса которой 1,07 кг/дм³.

Получать кальцинированную соду из природной намного выгоднее, чем производить ее аммиачным способом. Этот способ является более дешевым и более «чистым» в экологическом отношении.

Третий по значимости из промышленных способов получения соды– комплексная переработка нефелинов на глинозем, кальцинированную соду, поташ и цемент.

Этот способ, разработанный еще в XX веке, применяется только в нашей стране, и на его основе производится значительное количество кальцинированной соды. Комплексная переработка нефелинов выгодна, так как дает возможность экономить примерно 15% капиталовложений и 20% эксплуатационных затрат по сравнению с самостоятельными производствами тех же продуктов из традиционного сырья.

Карбонизация гидроксида натрия как промышленный способ получения кальцинированной соды некоторое развитие в конце 60-х– начале 70-х годов, когда спрос на кальцинированную соду был высок, а каустическая сода была в избытке. В настоящее время каустическая сода не является избыточным продуктом и перерабатывать ее на соду стало не выгодно. Во всем мире действует лишь несколько небольших установок по получению соды из каустической соды.