Ўзбекистон республикаси олий таълим, фан ва инновациялар вазирлиги терми муҳандислик технология институти магистратура бўлими

Расм-3.1. Натрий нитритни буғлатиш ва совитиш жараёни диаграммаси.

Бу системадан кўриниб турибдики эритмада натрий нитрит ва нитратнинг концентрациси қанча юқори бўлса кальций сульфатни миқдори шунча камаяди. Бундан шундай хулоса қилиш мумкин натрий нитрит ва нитратни буғлатиш жараёнида кальций сульфат гипс ҳолида ажралиб чиқади. Буғлатилганда 100°С ҳароратда 64,20% NaNO₃, 0,0446% СаSO₄ ва 35,7554% Н₂О таркибли модда ҳосил бўлади.

100⁰С ҳароратда умумий тенглама тузамиз.

	2Na^+ -0,9734
	Ca^2+-0,0266
1МЕ раствор «Nо»	2NO -0,9734 xCaSO4∙2Н2О+уН2О
	SO4^2- - 0,0266 H2O – 18,4927

	2Na^+ -0,9991
	Ca^2+-0,0009
аМЕ раствор m1	2NO -0,9991
	SO4^2- - 0,0009
	H2O – 5,250736

2Na⁺ 0,9734=а∙0,9991
Ca²⁺ 0,0266=х+а∙0,0009
2NO 0,9734=а∙0,9991
SO 0,0266=х+а∙0,0009
H₂O 18,4927=2х+у+а∙5,250736
Бундан тенгламадан қуйидаги натижа олинади:
а=0,9743, х=0,025723, у=13,325584
шундай қилиб 100°С ҳароратда буғлатиш 1МЕ эритма «No» (502,26 кг) 13,325584 мол (240,0737 кг) сувни чиқариб юборади, натижада 0,9743 МЕ (257,761165 кг) эритма ҳосил бўлади ва қаттиқ фазага 0,025723 мол (4,4243 кг) гипс қолади.
0,9743 МЕ эритма 10°С ҳароратда совитилганда қаттиқ фазада 2Na⁺-0,9980, Са²⁺-0,0020, 2NO₃^- -0,9980, SO₄^2- -0,0020, Н₂О-11,6680 таркибли натрий нитрит ҳосил бўлади.
0,9743 МЕ эритмани совитиш жараёни тенгламаси қуйидаги тенглама билан ифодаланади:

	2Na^+ -0,9991
	Ca^2+-0,0009
0,9743МЕ раствор «Nо»	2NO -0,9991  х NaNO3 +
	SO4^2- - 0,0009
	H2O – 5,250736

	2Na^+ -0,9980
	Ca^2+-0,0020
а1 МЕ раствор Р1	2NO -0,9980
	SO4^2- - 0,0020
	H2O – 5,250736

2Na⁺ 0,9743∙0,9991=х+ а₁∙ 0,9980

Са²⁺ 0,9743∙0,0009= а₁∙0,0020
2NO₃^- 0,9743∙0,9991= х+ а₁∙0,9980
SO₄^2- 0,9743∙0,0009= а₁∙0,0020
Н₂О 0,9743∙5,250736= а₁∙11,6680
Бу ердан а₁=0,4384, х=0,5359.
100 дан 10⁰С ҳароратгача совитилганда 0,9743 МЕ (257,761165 кг) эритмадан қаттиқ фазага 0,5359 мол (91,1 кг) натрий нитрит кристалланиб тушади ва қолган 44,629 % NaNO₃; 0,071% СаSO₄ ва 55,3% Н₂О. 0,4384 МЕ таркибли 0,4384 МЕ (166,661 кг) эритма натрий нитрит ҳосил бўлгунча буғлатиш ва кристаллаш жарёнига юборилади.
Концентрация 36,54%-ли калций нитрит ва натрий сульфат билан конверсияланиш жараёни натижасида натрий нитритни ҳосил бўлиш умумий тенгламаси тузилади.
Конверсиядан сўнг 2 Na⁺-0,9738, Са²⁺-0,0262, 2NO₂^--0,9738, SO₄^2--0,0262, Н₂О-20,2352 корденатали 1МЕ эритма «А» ҳосил бўлади

	2Na^+ -0,9738
	Ca^2+-0,0262
x Na2SO4∙10H2O +уCa(NO3)2+zH2O= 1МЕ раствор «А»	2NO -0,9738
	SO4^2- - 0,0262
	H2O – 20,2352

+ m CaSO₄ ·2H₂O
Шундай қилиб Пулпа Т:Ж1:3,08 нисбатда конверсияланиш жараёнига 0,9738 мол (313,5636 кг) мирабилит, 0,9738 мол (128,5413 кг) кальций нитрит 12,3924 мол (223,2615 кг) сув иштирокида 1МЕ эритма «А» (502,3835 кг) ва 0,9476 мол (162,9872 кг) гипс иштирок этди.

Расм. 3.1. Натрий нитрит ва натрий нитрат эритмасининг буғлатиш ва совитиш жараёни асосида тузилган диаграмма.

Хисоблаш натижаларидан шу маълум бўлдики, буғлатишда «Ро» нуқтани ифодаловчи эритма 956,3 кг чизиғи «Р₁» нуқтагача ўтказилганда 542,04 кг Н₂О ажралиб чиқиш содир бўлади, бундан ташқари берилган фазада 4,26 кг CaSO₄ ·2H₂O чиқиши ва 410 кг эритма хосил бўлиш жараёни боради. «Р₁» нуқта 51,66% NaNO₂, 5,74% NaNO₃, 0,03% CaSO₄ ва 42,57% Н₂О таркибни ифодалайди, буғлатишни давом эттириш натижасида 410 кг «Р₂» нуқтагача эритма ажралиб чиқади, «Р₂» нуқтада 125 кг Н₂О ва 146 кг эритма ва 139 кг NaNO₂ кристалл ҳолда ҳосил бўлади.

Н₂О 223,2615 кг

Са(NO₂)₂ Na₂SO₄∙10H₂O

128,5416 кг 313,5636 кг
Фильтрлаш t-25°C
СаSO₄∙2H₂O
162,9872 кг
буғлатиш t=100°C
Н₂О
280,19 кг

СaSO₄∙2H₂O

Совитиш 4,42 кг
t=10⁰C фильтлаш
NaNO₂ 71,07 кг

Мирабилит билан натрий нитрит қайта ишлаш принципиал схемаси.

3.2. Натрий нитритни олиш технологик схемаси ва моддий баланси
Натрий нитритни икки хил вариант билан ишлаб чиқарилади:
Биринчи вариант бўйича кальций нитрит эритмаси ишқорий абсорбция бўйича олинади, аввал азот кислотаси билан нейтралланади (рН 5 – 5,5 гача). Сўнгра эритмадан натрий нитритни буғлатиб ва кристаллаб ажратиб олинади.
Қаттиқ ҳолдаги кальций нитрит ва натрий сульфат циркуляция бўлувчи натрий нитрит эритмаси билан реакторга берилади.
Иккинчи вариант бўйича СаО ни нитроза газларини абсорбция қилиш жараёни билан олинган кальций нитрит натрий сульфат стехиометрик нисбатда таъсирлашади. Натрий нитрит ҳосил бўлгандан сўнг таркибидаги гипсни фильтрлаб ажратиб олинади. Олинган эритма қаттиқ фазага ўтказиш учун буғлатилади ва кристалланади. Тайёр маҳсулот натрий нитритни центрифугалашдан сўнг қолган эритмани қаттиқ фазага ўтказиш учун яна буғлатиш ва кристаллаш учун жўнатилади.
Тайёр бўлган эритмани алмашиниш жараёни учун пўлат реакторга юборилади (поз. 1). Конверсия жараёни 1 соат давом этади. Гипс барабанли вакуум фильтрда ажратилади, эритма (поз. 2) буғлатгич (поз. 6) га юборилади. 26,75% NaNO₂, 0,71% CaSO₄ таркибли шелок 100°С ҳароратда 61,71% NaNO₂ концентрацияли натрий нитрит қолгунча буғлатилади, 0,030% CаSO₄.
Чўкмага тушган гипс (поз. 2^II) фильтрланади. Йиғиш идиши (поз. 4 ^II) орқали чиққан шелок марказдан қочма насос (поз. 5 ^II) орқали кристаллизатор (поз. 7) га юборилади. NaNO₂ эритма 10°С гача совитилиб кристалл ҳолга келади. Кристалл ҳолдаги маҳсулот фильтр (поз. 2 ^III)да 95-99% NaNO₂ таркиб қолгунча фильтрланади. Ҳосил бўлган бошланғич эритма А₃ (таркибида 43,16 NaNO₂, 0,046% CaSO₄) қурилма (поз. 4^III) дан марказдан қочма насос (поз. 5^III) ёрдамида қурилма (поз. 4) га юборилади, конверсиядан сўнг ҳосил бўлган бошланғич эритма билан қўшилади. Чўкмага тушган нам натрий нитритни 100-110⁰С ҳароратда барабанли қуритгичда қуритилади (поз. 8).
Технологик жараённи амалга ошришида қўлланиладиган оптимал параметрлари:

Кальций нитрит эритмасининг концентрацияси, %....................	80-90%
Кальций нитритнинг натрий сульфат билан конверсияланиш ҳарорати, ^0С......................................................................................	25-30
Жараёнга қайтарилувчи натрий нитрит эритмасининг концентрацияси, %..........................................................................	30-45
Пулпани гипс билан Қ:С нисбати .......................... ……………	1: (2,5÷3,5)
Кальций нитритни натрий сульфат билан конверсияланиш вақти, мин…………………………………………….....................	60-120
Буғлатиш қурилмасининг ҳарорати, ^0С…………………….........	100-110
Кристаллизатор қурилмасининг ҳарорати, ^0С………………......	10 -25
Нам ҳолдаги натрий нитритни қуритишда барабанли қуритгичдаги ҳарорати, ^0С……………………………………….	100-110

Иккинчи вариант бўйича натрий нитритни азот оксидлари ва оҳак сути, натрий сульфат билан олиш цехида уч бўлимдан иборат бўлиб, ишқорий абсорбция, конверсия ва буғлатиш. Таркибида тахминан 2-4% азот оксидлари бўлган нитроза газлари, абсорбция минораси (поз.1) дан ўтади. Абсорбция минораси йиғиш қурилмаси (поз.2) дан келадиган оҳак сути (100-140 г/л СаО) билан тўйинтирилади, йиғгич (поз.3) дан натрий нитрит эритмаси чиқади. Натрий нитрит шелоки абсорбция минорасидан марказдан қочма насос (поз.4) ёрдамида йиғиш қурилмаси (поз.3) га келиб, конверсиялаш учун жўнатилади. Абсорбция минорасидан чиққан нитроза газлари скруббер (поз.15) га юборилади ва атмосферага чиқариб юборилади. Ишқорий абсорбция натижасида ҳосил бўлган натрий нитрит шелок таркибида тахминан 75-95% нитрит ва 5-25% кальций нитрат бўлади.

Кальций нитрит эритмасини алмашиниш реакциясини олиб бориш учун буғ билан иситилувчи пўлатли реакторга юборилади (поз.5). Реакторга секинлик билан эзилган ёки эритма ҳолда натрий сульфат берилади. Конверсия жараёнини тезлатиш ва жараёнда ҳосил бўлувчи чўкма Na₂SO₄ ва Cа(NO₂)₂, билан қурилма тўлиб қолмаслиги учун қурилманинг пастки қисмига сиқилган ҳаво ёки механик аралаштиргичга эритма берилади. Конверсия жараёни 1 соат давом этади.
Матоли фильтрларда гипс ажратиб олинади; нисбат С:Қ = 2,5-3:1, NaNO₂ ва NaNO₃ ли суюқ фазада концентрация 14-34,0% ва 1,5 – 4,5% ни ташкил қилади. CaSO₄∙2H₂O суспензия барабанли вакуум- фильтр (поз.7) да фильтрланади ва буғлатишга жўнатилади. Фильтрлашдан қолган гипс таркибида 10,2-13,0% NaNO₂ ва 1,02 - 1,30% NaNO₃ бўлади, поз.15 келадиган ювиш суви билан репульпаторда ювилади, NaNO₂ ва NaNO₃ шлам таркибида аралашма 0,05-2% қолади. Фильтр (поз.7) да қолган кальций сульфат техник мақсадларда фойдаланиш мумкин.
Натрий нитрит эритмасини Ро (таркибида 22,14% NaNO₂, 2,44% NaNO₂ ва 0,56% CaSO₄) икки корпусли буғлатиш қурилмасига юборилади.
Вертикаль типидаги ички иситиш камераси ўрнатилагн буғлатиш қурилмасидан фойдаланса бўлади. Биринчи буғлатиш қурилмасига (поз.11) таркибли Ро ишқор эритмаси 100-110°С ҳароратда Р₁ (таркибида 51,66% NaNO₂; 5,74% NaNO₃ ва 0,03% CaSO₄) бўлган концентрланган натрий нитрит қолгунча буғлатилади. Чўкмага тушган гипс фильтр (поз.7) да фильтрланади. NaNO₂ кристалланмай қолиши учун бак (поз.9) даги ҳарорат 90-105°С дан ошмаслиги лозим.
Йиғиш қурилмаси (поз.9) ажралиб чиқаётган шелок марказдан қочма насос (поз.10) ёрдамида иккинчи буғлатгичга юборилади ва 76% натрий нитрит пулпаси қолгунча буғлатилади. Иссиқ эритма кристаллизатор (поз.12) га юборилади. Бу ерда эритма 21°С ҳароратгача совитилиб NaNO₂ кристаллари ажралиб чиқади.
Кристалл ҳолидаги маҳсулот фильтр (поз.7) дан чиқариб олинади. Қолган эритма (поз.9^III) қурилмадан марказдан қочма насос ёрдамида (поз.10) конверсияланиш жараёнига қайтарилади (поз.9). Нам ҳолдаги натрий нитрит 100-110°С ҳароратда барабанли қуритгичда (поз.13) қуритилади.
Жуда тоза ҳолдаги натрий нитрит олиш учун биринчи каристалланганлан сўнг совуқ сув билан ювилади, буғли конденсатда эритилиб яна кристалланади. Буғли конденсатда эритилиб ҳосил бўлган туз концентрланган NaNO₂ эритмаси фильтрда фильтрланади ва кристаллизаторга юборилади. Фильтрдан кристалл ҳолдаги тузни иссиқ ҳаво ёрдамида айланувчи барабанли қуритгичда (105-110°С) ҳароратда қуритилади.
Шундай қилиб, олиб борилган тажриба натижаларига кўра оҳактош, азот оксидлари ва мирабилит асосида натрий нитрит тузи олиш технологияси ишлаб чиқилди. Технологик схемаси таклиф этилди.




3.4- расм. Натрий нитритни азот оксидлари, оҳак ва мирабилитдан олишнинг моддий баланси.