Тошкент кимё-технология институти

5.Moddiy balanslar hisobi.
Berilgan yillik unumdorlikdan foydalanib sutkalik unumdorlikni topib olishimiz kerak. Biz bilamizki, ishlab chiqarish korxonasidagi qurilmalar uchun bir yil davomida bir martalik texnik ko’rik mavjud va bu muddat 30 kunni tashkil etadi. Bundan kelib chiqqan holda sutkalik unumdorlik quyidagicha topiladi:
365-30 = 335 kun
94350/335 = 281.6 t/kun
281.6 t/kun *1000 = 281600 kg/kun
Hisoblashni amalga oshirish uchun eritmaning tarkibi (quruq tarkibi):
Na⁺ - 0.14; NH₄⁺ - 0.86; Cl^- – 0,86; НСO₃^- – 0,14; Н₂О – 6,0.
Jarayonning moddiy balansi tenglamasini tuzamiz:
xNaCl + yNH₄HCO₃ + zH₂O = nNaHCO₃ + (0.14 Na⁺ + 0.86 NH₄⁺ + 0,14 НСO₃^- + 0,86 Cl^- + 6,0 Н₂О).
Na: х = n + 0,14; Cl: x = 0,86; NH₄: y = 0,86; HCO₃: y = n + 0,14; Н₂О: z = 6,0. n = 0,72.
Shunday qilib, eritmani olish uchun 0.86 mol NaCl, 0.86 mol NH₄HCO₃ va 6.0 mol H₂O aralashtirish kerak. Bunda 0.72 mol NaHCO₃ cho’kmaga tushadi.
281600 kg NaHCO₃ sarflanganda hosil bo’ladigan NaCl miqdori:


_{ } * 281600 = 234282.25 kg

Bu yerda, 58.5 va 84 – NaCl va NaHCO₃ning molekulyar massalari.

Foydalanish darajasi, %:

• 
  Na
  

• 
  NH₃
  

Karbonizasiya uchun jarayonga kirayotgan tuzli eritma tarkibida 0.86 mol NaCl, 0.86 mol NH₄HCO₃ va 6.0 mol H₂O mavjud:

Bu yerda, 58.5 – NaClning molekulyar massasi, 6.86 – suvning umumiy mol miqdori (6+0.86), 18 - H₂Oning molekulyar massasi, 1170 – 29%li NaCl eritmasining zichligi, kg/m³.

Soda ishlab chiqarishda jarayonning borishida natriydan foydalanish darajasi odatda 75% dan oshmaydi. U_Na ning maksimal qiymatiga erishish uchun karbonizatsiya jarayonida qattiq osh tuzidan qo'shilishi kerak. Lekin bu tuz toza holda bo’lmaydi, faqat zaovdlarda toza holda uchratish mumkin. Masalan, kalsiy xlorid yoki ammoniy xlorid sexlarida bu tuz toza holda bo’ladi. Uni doim tozalab ishlatish kerak bo’ladi. Biroq, bu mahsulot tannarxini oshiradi (kalsinasiyalangan soda) va qo'shimcha texnik qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. Bundan tashqari, amalda tizim muvozanat holatiga keltirilmaydi, chunki bu uzoq vaqt talab qiladi, bu esa o’z navbatida iqtisodiy jihatdan foydali emas.
Karbonizasiya jarayonida matichniy suyuqlikdagi ammoniy xlorid konsentratsiyasi 187 kg / m³, xlor ionining konsentratsiyasi esa 177,5 kg/m³ ni tashkil qilganda natriydan foydalanish koeffitsiyenti quyidagicha topiladi:

• 
  NH₄Cl:
  

• 
  Cl^-
  

Bunda, 2.675 va 2.923 – moddalar massasining konversiya koeffitsiyentiga nisbati; 35.5 - Cl^- ning molekulyar massasi.

Bundan U_Na – natriydan foydalanish koeffitsiyentini topamiz :



Ammiakni qayta tiklash:

(NH4)2CO3 = 2NH3 + CO2 + H2O – 100,9 кДж;

2NH4Cl + Ca(OH)2 = 2NH3 + 2H2O + CaCl2;

Rassolda NaCl ning miqdori 95941 kg/m³, soda tarkibidagi konversiya darajasi esa 74% ni tashkil qiladi.
NaCl ning stixiometrik sarfi:

Konvertatsiya darajasini (74%) va Na₂CO₃ tarkibini hisobga olgan holda mahsulotda (99,2%) 31430 kg soda olish uchun kerak bo'ladigan NaCl miqdori:

95941 kg/m³ NaCl ni o'z ichiga olgan rassolning hajmi (31430 kg soda uchun):

_{ }4.83 m³

Reaksiyaning to'liq bo'lmaganligi, xomashyoning ifloslanishi, shuningdek,

zavod 31430 kg soda uchun NaCl ning amaliy iste'molini yo'qotadi. Natijada, rassolning hajmi 4.83 m³ ni tashkil qiladi.
CaCO₃ ning nazariy sarfi:

Ammiakning nazariy iste'moli (uning regeneratsiyasidan tashqari) tenglama bilan hisoblanadi:

NH₃ ning amaliy iste'moli faqat yo'qotishlar bilan belgilanadi va 31430 kg soda uchun ~ 407.6 kg ni tashkil qiladi.

Natriy va ammiakdan foydalanish koeffitsiyentlarini, olingan karbonat angidrid miqdorini va karbonizatsiya minorasida uchib ketgan ammiak miqdorini hisoblash.
Suyuqlik bilan kolonnaga kiradigan moddalar miqdori, kg;
31430 kg Na₂CO₃: NaCl – 485847.8 kg; (NH₄)₂CO₃ – 289296 kg; NH₄OH – 105751.3 kg; Н₂О – 1325871.6 kg; aralashmalar – 6770.08 kg. Jami – 2213537 kg.
Kolonnadan chiqayotgan suyuqlik tarkibi: Cl^- - 96; to’g’ri titr – 24; umumiy titr – 95; bog’langan NH₃ – 71; CO₂ – 37.
31430 kg soda uchun suyuqlik miqdori 1736.4 m³, zichligi esa – 1108 kg/m³.
Yuqoridagi ko’rsatkichlardan foydalanib, 31430 kg soda uchun kolonnadan chiqayotgan suyuqlikdagi moddalar miqdorini aniqlaymiz:

• 
  NH₄Cl
  

71*2.675*1736.4 = 329785.77 kg

• 
  NaCl
  

(96-71) *2.923*1736.4 = 126887.43 kg

• 
  NH₄HCO₃
  

37-24 = 13 yoki
13* 3.953*1736.4 = 89232 kg

• 
  (NH₄)₂CO₃
  

24-13 = 11 yoki
11* 2.402*1736.4 = 45879.16 kg
Kolonnada quyidagicha reaksiyalar sodir bo’ladi:

Kolonnadan chiqadigan suyuqlikdagi NH₄Cl ning miqdori reaksiya (1) natijasida hosil bo'lgan NaHCO₃ miqdori ga ekvivalent miqdorda bo’ladi va u quyidagicha aniqlanadi:

Bunda, 84 va 53.5 - NaHCO₃ va NH₄Cl ning molekulyar massalari;

Kolonnadan chiqayotgan suyuqlikdagi individual komponentlarning tarkibi, kg:
NaCl – 126887.43 kg; NH₄HCO₃ – 89232 kg; NH₄Cl – 329785.77 kg; (NH₄)₂CO₃ – 45879.16 kg; aralashma – 6770.08 kg. Jami – 598554.4 kg.
Kolonnadan chiqayotgan suyuqlikdagi suv miqdori:
1108*1736.4-598554.4 = 1325377 kg.
Kolonnadan chiqadigan shlamning umumiy miqdori:
1108*1736.4+517794.48 = 2441725.68 kg.
Karbonizatsiya jarayonida kolonnadagi suyuqlik karbonat angidridni o'zlashtiradi, u (1) - (3) reaksiyalariga muvofiq reaksiyaga kirishadi. Jarayonda yutilgan CO₂ miqdori kolonnadan chiqayotgan eritmadagi cho’kmaning miqdori va kolonnaga kirayotgan dastlabki eritma miqdorlarining farqi orqali topiladi.
CO₂ ning (NH₄)₂CO₃ bilan kelishi:
_{ }
CO₂ ning NH₄HCO₃ bilan chiqishi:
_{ }

• 
  (NH₄)₂CO₃ bilan:
  

• 
  NaHCO₃ bilan:
  

• 
  Jami - 341953 kg.
  

Yutilgan CO₂:

341953-132594 = 209359 kg.
Karbonizatsiya jarayonida kolonnadan tashqariga chiqarilgan ammiak miqdori ham xuddi shunday tarzda hisoblanadi.
NH₃ ning kelishi:

• 
  (NH₄)₂CO₃ bilan:
  

• 
  NH₄OH bilan:
  

• 
  Jami - 153824 kg.
  

Kolonnadan suyuqlik bilan kelayotgan NH₃ sarfi:

• 
  NH₄Cl bilan:
  

• 
  (NH₄)₂CO₃ bilan:
  

• 
  NH₄HCO₃ bilan:
  

• 
  Jami – 140242.54 kg.
  

NH₃ ning gazlar bilan chiqishi:
153824-140242.54 = 13581.46 kg.
517794.48 kg sodani hosil qilish uchun sarflangan NaCl miqdori:

Foydalanish darajasi:

• 
  NH₃:
  

U_{NH3  }

• 
  

U_{NaCl  }