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

1.2. Натрий нитрит ва нитрат тузининг олишнинг асосий усуллари
Ишлаб чиқаришда энг кўп тарқалган усуллардан бири ишқор ёки кальцийланган содага азот кислота ишлаб чиқаришда чиқадиган азот оксидларини абсорбциялаш [2,27,55].
Ишқорга азот оксидларини абсобцияси қуйидаги реакция бўйича боради:
2NaOH + NO + NO₂ = 2NaNO₂ + H₂O
2NaOH + 2NO₂ = NaNО₃ + NaNO₂ +H₂O
ёки Na₂CO₃ + NO + NO₂ = 2NaNO₂ + CO₂
Na₂CO₃ + 2NO₂ = NaNO₃ + NaNO₂ + CO₂
Ишқорга нитроза газларини абсорбцияси натижасида эритма (нитрит-нитратли ишқор) натрий нитритга айланиши билан боради. Шелокда натрий нитрит ва нитратнинг ўзаро нисбати нитроза газларининг оксидланиш даражасига ва ҳароратга боғлиқ бўлади [2,55].
Азот оксидларини абсорбция жараёни шундай олиб бориш керакки шелокда нитрит миқдори кўп бўлиши ва нитрат миқдори кам бўлиши лозим. Бунга абсорбцияга кираётган газнинг таркибида кисларод миқдорини камайтириш билан эришиш мумкин. Оксидланиш минорасида газ аралашмаларининг эквомолекуляр аралашмаси NO+NO₂ тўғри келиши лозим.
Натрий нитритни оддий шароитда азот оксидларини сода эритмасига абсорбциялаб ҳам олиш мумкин. Бунда эритмани қайта ишлаш схемасига ўзгартириш киритилади. Эрийдиган аралашмаларни эримайдиган кальций бикорбонат ва магний бикорбонатларга айлантириш учун нитрит-нитратли щелок 80 –90°С ҳароратда қиздирилади. Сўнгра шелок фильтрланиб буғлатиш учун буғлатгичга юборилади.Буғлатиш жараёни 118 – 125°С олиб борилади [2,22]. Буғлатиш қурилмасидаги эритма таркибида тахминан 63% гача NaNO₂ бўлади.
Кристаллизаторда эритмани 40 – 45°С ҳароратда кристалланганда натрий нитритнинг бир қисми кристалланади.
NaNO₂ кристалл ҳолдаги қолдиғи центрифугада фильтрлаб ажратиб олинади ва сувдаги хлор ионларини буғ конденсати билан ювилади. Шундан сўнг натрий нитритни барабанли қуритгичда 100°С ҳаво ёрдамида тайёр маҳсулотнинг таркибида 1,5% намлик қолгунча қуритилади.
Кристалл ҳолидаги натрий нитрит тузларини эритмадан ажратиб олингандан сўнг қолган таркибида 500 г/л NaNO₂ ва 200 г/л NaNO₃ бўлган эритма ювиш сувлари билан биргаликда инверторга юборилади, бу ерда натрий нитрит натрий нитратгача оксидланади.
Шундан сўнг конвертирланган эритма қайта ишланиб, натрий нитрат буғлатилади ва кристалланади.
Натрий нитрит тузиниинг чиқиши ва унинг сифати “хом” шелокда нитритнинг нитратга бўлган муносабатига боғлиқ. Олинадиган маҳсулотнинг сифати ишлаб чиқариш жараёнида олинаётган “пишмаган” нитрит - нитратли щелокга техник сувдан эмас балки, буҳли конденсатдан фойдаланиш мақсадга мувофиқ бўлади деб ҳисоблаймиз.
[56] усулда нитрит билан бирга ишқорий металларнинг гидрооксидлари ҳам олинади. Ишқорий металларнинг нитритларини водород билан қайтариш жараёни юқори 500 –600°С ҳароратларда олиб борилади.
Қайтариш жараёнининг бошланғич нитрит ҳисобланади, имкон даражасида қайтариш жараёнида NaОН гача қайтарилади. Ишқорий металларнинг 42 – 44 % миқдорда нитрит ва гидрооксидларига хос реакциялар ҳароратга боғлиқ бўлмаган ҳолда боради. Нитритни нитратга қайтариш жараёни ҳароратга боҳлиқ бўлиб, 1 соат 10 минутдан 2,5 соатгача давом этади ва қуйидаги реакция тенгламаси билан ифодаланади:
NaNO₃ + H₂ = NaNO₂ + H₂O;
2NaNO₂ + H₂ = 2NaOH + 2NO.
Берилган шароитлардаги маҳсулот таркибида 84 дан 95% гача NaOH бўлади.
[57] озиқ –овқат маҳсулотларида нитритларни хосил бўлиши таркибидан нитритлар бўлган ичимлик суви билан тайёрланганлигидадир. Маҳсулотларни сақлаш (40°С) ҳароратдан ошмаслиги нитритларни хосил бўлишига замин яратади.
Натрий нитрит қуйидаги усуллар билан ишлаб чиқарилади [2,27,55-60]:
1. Табиий ҳолда натрий нитрат олиш.
2. Азот кислотаси ишлаб чиқарувчи заводларда чиқадиган азот оксидларини ишқор ёки содага юттириб олиш юқорида берилган ишларда ифодаланган [2,27,55].
3. Конверсия усули..
4. Катион алмашиниш усули.
Табиий натрий нитрит конлари Ўрта Осиёда, Кавказда, Қримда мавжуд бўлиб, ишлаб чиқариш аҳамиятига эга эмас.
Ишлаб чиқариш аҳамиятига эга бўлган натрийли селитра (Жанубий Америка) Чили конидан олинади ва ишлаб чиқарилади.
NaNO₃ жинсларида бир қатор ҳар-хил миқдорда NaCl, KNO₃, Na₂SO₄, MgSO₄, CaSO₄ тузлар бўлади.
Қотишмадан NaNO₃ тузини ажратиб олишда иссиқ ишқорлаш ва тўйинган эритмани кристаллаш жараёни билан олиб борилади.
Олинган тайёр маҳсулотда 94 – 96 % NaNO₃ ва бошқа тузларниинг аралашмалари бўлади. Таркибида 99 – 99,5 % NaNO₃ бўлган тоза ҳолдаги селитрани кристаллаб олинади.
Қуйидаги алмашиниш реакциялари бўйича конверсиялаш усули билан натрий нитрит олинади:
Ca(NO₃)₂ + Na₂SO₄ = 2NaNO₃ + CaSO₄
Ca (NO₃)₂ + 2NaCl = 2NaNO₃ + CaCl₂
NH₄NO₃ + NaCl = NaNO₃ + NH₄Cl
2NH₄NO₃ + Na₂CO₃ = 2 NaNO₃ + (NH₄)₂CO₃
Бу реакцияларнинг ҳар бири ўзига хос хусусиятга аҳамиятга эга. Кальций нитритни натрий сульфат билан конверсиялашда ҳосил бўладиган оралиқ маҳсулот кальций сульфатни жараёндан чиқариб туриш лозим, акс ҳолда гигромкопик хусусиятини ошириб юборади.
Чўкмага гипснинг чиқиши реакция маҳсулотларини қуюлишига олиб келади. Шунинг учун гипсни ажратиб олинган нитритй нитрит эритмасини бир қисмини яна реакторга қайтариш керак бўлади. Алмашиниш реакцияси тезлиги ҳароратга боғлиқ. Бу жараёнда 70°С ҳароратдагига қараганда 50°С ҳароратда тезроқ боради ва бир соатда конверсияланиш 50°С ҳароратда 96 % ни 70°С ҳароратда эса фақат 11% ни ташкил қилади.
Ишқорни кўп миқдорда сарфламай натрий нитритни ишлаб чиқаришнинг бошқа усулларини ишлаб чиқиш ҳозирги кунда долзарб ҳисобланади. Натрий нитрит ишлаб чиқаришнинг бундай усуллардан бири NaCl ва азот оксидлари, катион алмашиниш усуллари ҳисобланади.
Катион алмашиниш жараёни уч босқич билан амалга ошади:
1. Cа(NO₃)₂ эритмани олиш.
2. Катион алмашиниш ва регенерация (Са²⁺ ионлари Na⁺ ионларига алмашиниши)
3. NaNO₃ эритмасини буғлатиш, тузни кристаллаш, центрифугалаш, қуритиш ва қоплаш.
Жараённинг боришини кўрсатувчи биринчи ва иккинчи реакция қуйидаги реакция тенгламаси билан ифодаланади:
C a(NO₃)₂ + (катионит) Na₂ 2NaNO₃ + (катионит) Cа
(катионит) Cа + 2NaCl (катионит) Na₂ +CaCl₂
Бунда кальций нитрат ишлаб чиқариш жараёни билан натрий хлорид эритмасини кальций иони билан регенерацияланиши кетма-кет навбат билан боради.
Оралиқ технологик жараён сифатида катионитларни сув ёрдамида ювиш, конвертирланган эритмани буғлатиш ва кристаллаш.
Берилган усул Норвегияда ишлаб чиқаришда йўлга қўйилган..
Нитрат кальций эритмаси цеолит (дала шпати типидаги табиий минерал) тўлдирилган катион алмашиниш қурилмасидан ўткарилади. Цеолитни регенерация қилиш учун денгиз сувидан фойдаланилади. Ҳосил бўлган Натрий нитрит эритмаси буғлатиб концентрланади ва сўнгра кристалланади. Олинган маҳсулотни ўғит сифатида фойдаланиш мумкин.
Сўнги йилларда натрий нитрит ишлаб чиқаришнинг бошқа усуллари ишлаб чиқилди [58-60].
[58] усулда натрий сульфатни азот кислотасининг 60%-ли эритмаси билан таъсирлаштирилади. Эритмани 20°С ҳароратгача совитилганда натрий нитрит кристаллари ажралади ва фильтрланади. Натрий нитрит кристаллари ювилади ва қуритиб олинади. Қолган эритманинг таркибида асосан сульфат кислота бўлганлиги учун минерал ўғит ишлаб чиқариш учун юборилади.