Реферати українською » Химия » Отримання гідроксиду натрію каустифікації содового розчину


Реферат Отримання гідроксиду натрію каустифікації содового розчину

Страница 1 из 5 | Следующая страница

Запровадження

>Гидроксид натрію (каустичну соду) використовується у багатьох галузях промисловості: хімічної, металургійної, нафтопереробної, миловарної, фармацевтичної, целюлозно-паперової, текстильної, шкіряної, у виробництві штучних волокон.Едкий натр використовують у вигляді розчину для знежирення деталей вгальванотехнике, очищення котлів і радіаторів від накипу, нафтопродуктів від домішок, повітря від вуглекислого газу, як електроліт в лужних акумуляторах. /2, 3,8/

Щорічна світова вироблення їдкого натра обчислюється мільйонами тонн, причому більша частина виробляється електроліз розчину хлориду натрію. Ранішегидроксид натрію отримували обмінним розкладанням соди згидроксидом кальцію (вапняний спосіб) чиспеканием соди з окисом заліза (>ферритний метод).

Нинігидроксид натрію у промисловості виробляється електролітичним методом. У підставі цього методу лежить властивість водних розчинів хлоридів лужних металів під впливом постійного струму розкладатися із газоподібного хлору і водню на електродах. Причому у електролітичної ванній накопичуєтьсягидроксид натрію.

Розрізняють 3 методу промислового електролізу:диафрагменний – компанії з рішучим сталевим катодом, ртутний – з допомогою рідкої ртуті як катода і мембранний метод отримання. Як анода переважно застосовуються графітовістержни./2/

>Ферритний спосіб виробництвагидроксида натрію залежить від отриманніферрита натріюNa2>O · Fe2>O3 і наступному його розкладанням водою чи слабкими оборотними лугами.Феррит натрію утворюється під часспекании кальцинованої соди з окисом заліза (111) за високої температури. Процес спечення супроводжується реакцією 1:


>Na2>CO3 + Fe2O3 =Na2O · Fe2O 3 +CO2 - 142,8кДж (1)

Привищелачиванииспека водою утворюється їдкий натр і окис заліза (111) по рівнянню реакції 2:

>Na2O Fe2O3 + H2O =2NaOH + Fe 2>O 3 + 13,8кДж (2)

Нині цей спосіб мало застосовується через технологічної труднощі й великих витрат ручної праці. /2/

Хімічний спосіб отримання грунтується на взаємодії карбонату натрію з вапном чи вапняним молоком (>каустификация) відповідно до рівнянню 3:

>Na2CO3 +Ca (>OH)2 =CaCO3 + 2NaОH (3)

Цей метод виробництва каустичної соди був відомий ще в стародавньому Єгипті. Основними етапами промислової реалізації цього методу є:каустификация содового розчину, відділення і промивання шламу,випарка луги, плавка соди івисокотемпературное гранулюваннягидроксида натрію. Хімічний спосіб останнім часом теж знаходить широко він внаслідок великих енерговитрат привипаривании лужних розчинів низькою концентрації.

>Каустификация належить до типовимгетерогеннимнекаталитическим процесам, досить що застосовуються у хімічної технології, наприклад, під час виробництва целюлози посульфатному методу. /1/


1. Мета роботи

Метою згаданої роботи є підставою: освоєння методу отриманнягидроксида натріюкаустификацией содового розчину; вивчення особливостей перебігу хімічних реакцій в гетерогенних системах; дослідження впливу параметрів технологічного процесу на рівноцінну ступінькаустификации.


2. Мотивація мети

Величезний масштаб виробництвагидроксида натрію (каустичної соди) свідчить про великому значенні цього продукту для народного господарства. Ще великого русского хімік Д.І. Менделєєв говорив: «Нині не можна собі уявити розвиток промисловості без споживання соди». Справді, важко знайти таку галузь промисловості, де б не застосовувавсягидроксид натрію. З загальної кількості вироблюваної луги її споживання на різних галузях народного господарства за середньому становить %: нафтохімічна промисловість – 12 %; целюлозно-паперова промисловість - 3 %; металургія - 9 %; хімічна промисловості – 76 %.

Найбільшматериалоемкими хімічними виробництвами споживаннямгидроксида натрію є виробництво целюлози посульфатному методу і виробництво глинозему по мокрому лужному способу.

Вироблення каустичної соди у Росії у другій половині сучасності загалом становила 1899 тис. т дизпалива на рік, проти 100 тис. т дизпалива на рік у ХІХ столітті.

>Едкий натр випускають в твердому і рідкому вигляді. Твердий їдкий натр випускається наступних марок:ТХ – 1 - твердийплавлений;ТХ – 2 - твердийчешуирований.Жидкий їдкий натр випускається шести марок: РХ – 1 і РХ – 2 - розчини хімічні;РР – розчин ртутний; РДУ, РД - 1 та БД – 2 – розчинидиафрагменние.

Промислові методи виробництвагидроксида натрію докладніше представлені у додатку 1. /2/

>Каустификация содового розчину є основну операцію вапняного способу отримання їдкого натра.Каустификация належить до типовимгетерогеннимнекаталитическим процесам,протекающим за невисокої температурі.

У виробництві їдкого натра содовий розчин, отримуванийдекарбонизацией сирого бікарбонату (розкладання водою суспензії бікарбонату натрію гострим пором) протікає по рівнянню реакції 4:

>2NaHCO3 =Na2 >CO3 + H2O +CO2 –Q (4) ]

чи розчиненням кальцинованої соди, обробляють вапном чи вапняним молоком. Причому у результаті реакції утворюється осад карбонату кальцію по рівнянню 5:

>Na2CO3 +Ca (>OH)2 =CaCO3 +2NaOH (5)

Процескаустификации содового розчину служить характерним прикладомобратимого взаємодії, йде в кінетичною області, у системі рідина – тверде (>Ж-Т). Хід реакції (5) визначається рівновагою у цій багатокомпонентної системі, причому напрям і швидкість реакції залежить головним чином співвідношеннярастворимостей найменш розчинних компонентівгидроксида кальцію (>Ca (>OH)2) і карбонату кальцію (>CaCO3), тобто не від концентраціїгидроксид іонів (ВІН-) і карбонат іонів (>CO3 2-) в розчині.

>Константа рівноваги оборотного реакції (5) загалом виражається за такою формулою 1:

[>Ca Co3] [>NaOH]2

До = ——————————————(1)

[>Ca (>OH)2] [>Na2>CO3]

Бо закаустификации в реакційної суміші присутній тверда фаза гідроокису і карбонату кальцію, то величини [CaCO3] і [>Ca(OH)2] постійні, і можна включити в величину константи рівноваги за такою формулою 2:

[>Cа (>OH)2] [>NaOH]2 [>Na+]2 [>OH-]2 [>OH-]2

До= ————— = До1 = ——————— = ————————— = ————— (2)

[>СaCO3] [>Na2CO3] [>Na+]2 [>CO2-3] [>CO2 -3]

Висловивши значення [>OH-]2 і [>CO32-] через творирастворимостей відповідних речовин одержимо значення константи рівноваги залежно від розчинності гідроокису і карбонату кальцію за такою формулою 3:

ПРСа(ОН)2

До = —————— (3)

ПРСа ЗІ3

З висловлювання (3) видно, що рівновагу в аналізованої системі визначається виключно співвідношеннямрастворимостейгидроксида і карбонату кальцію. Звідси можна визначити шляхи підвищення рівноважного виходу їдкого натрію (>NaOH) званого ступенемкаустификации.

Основним засобом підвищення рівноважної ступенякаустификации (тобто ступеня перетворення карбонату натрію (>Na2>CO3) вгидроксид натрію (>NaOH) при рівновазі) є зниження концентрації карбонату натрію в вихідномусодовом розчині. Причому уравновесномкаустифицированном розчині знижується концентрація карбонат іонів [ ЗІ32-] зростає співвідношення [ВІН-]2 : [ЗІ3 2-] і, отже, ступінькаустификации. Вибір оптимальної концентрації соди в вихідному розчині визначається як ступенемкаустификации, а й концентрацією отриманого розчину їдкого натрію. У цьому враховується витрата пара і палива наупаркущелоков. Насправді застосовують 2 –3 М розчин карбонату натрію, (тобто 10-15 % ->ний розчин), у своїй досягають ступенякаустификации у середньому близько 90% й отримують щілин, у якому 100-120г/дм3 їдкого натрію. Низька концентрація їдкого натра вщелоках, які йдуть наупаривание – основний недолік вапняного способу.

Вплив температури на процескаустификации неоднозначно. Підвищення температури знижує константу рівноваги і рівноважну ступінькаустификации внаслідок збільшення розчинності карбонату кальцію; з іншого боку, підвищення збільшує швидкість реакції (5), і навіть швидкість відстоювання шламу карбонату кальцію. Томукаустификацию ведуть за підвищеної температурі 80-1000 З в реакторах –каустицерах,обогреваемих гострим пором або за допомогою змійовиків, якими циркулює пар. /1/

Вплив технологічних параметрів на ступінькаустификации докладніше представлено при застосуванні 1.


3. Вихідний рівень знань

 

На виконання лабораторної роботи студент повинен знати:

1) правила роботи у хімічної лабораторії;

2) хімічні і обов'язкові фізичні властивості використовуваних сполук;

3) поняття концентрацію розчинів: відсоткова (масова частка),молярная, нормальність;

4) визначенняграмм-еквивалента речовини щодо різноманітних сполук: кислот, солей, підстав;

5) методкислотно-основного титрування, метод вагового аналізу, правила приготування розчинів, фільтрування (просте та під вакуумом), способи визначення щільності розчинів;

6) закон еквівалентів і силові методи розрахунку концентрації розчину і змістом речовини;

7) поняття про гетерогенних системах.

На виконання лабораторної роботи студент мусить уміти:

1) правильно користуватися хімічної посудом і лабораторним устаткуванням;

2) зважувати необхідну кількість речовини;

3) приготовляти розчини необхідної концентрації;

4) проводити титрування і фільтрування.


4. Мета самопідготовки

Для проведення лабораторної роботи «>Каустификация содового розчину» студент має вивчити такі питання:

1) правила техніки безпеки і під час даної роботи;

2) теоретичні основи виробництвагидроксида натрію вапняним методом;

3) вплив температури і співвідношення вихідних реагентів у завантаженні на рівноважну ступінькаустификации;

4) методику виконання лабораторної роботи;

5) методи обробки експериментальних даних.

 


5. Інструкція технічно безпеки

У лабораторної роботі використовуються шкідливі речовини:гидроксид натрію, оксид кальцію, карбонат натрію. Водні розчини цих речовин мають лужні властивості. Усі сильні підстави при високих концентраціях викликають важкі опіки шкіри слизових оболонок. /3, 4, 8/.

Перша допомогу в опіках кислотами і лугами

У лабораторної роботі «>Каустификация содового розчину» використовуються шкідливі речовини:гидроксид натрію, оксид кальцію, карбонат натрію, соляна кислота. Усі сильні основи, а кислоти при високих концентрація викликають важкі опіки шкіри слизових оболонок.

При протоці міцних кислот чи розчинів сильних лугів слід відключити все нагрівальні прилади, пролитий продукт засипати піском чи зібрати ганчіркою, пісок (ганчірку) видалити з наукової лабораторії, робоче місце промити водою після чого додатково обробити слабким розчином луги (кислоти) й знову – водою. У разі потреби провітрити кімнату.

При опікугидроксидом натрію треба добре й густо промити вражена місце проточній водою, потім 2 % -ним розчином оцтової кислоти (чи 3 % -ним розчином борної кислоти) і знову водою. Потрапляння чи навіть дуже маленьких шматочків чи крапель концентрованого розчину їдкого натра правді в очі може викликати опіки з повним втратою зору. Тому необхідно терміново зняти шматочки зі слизових очей (вимити водою). Після відходу шматочків і крапель рясно змити водою, нейтралізувати як і розчином борної кислоти і повторно промити водою.

>Оксид кальцію потрапляючи на шкіру викликає глибокі опіки (виразки) і досить важкі опіки очей. Оскільки оксид кальцію широко розчинний у питній воді, те з шкіри може бути видалити рослинним чи машинним олією. Очі промити водою протягом 10-15 хвилин і далі 5 % -ним розчином хлориду амонію.

При опіку соляної кислоти необхідно відразу ж потрапляє (протягом 5-10 хвилин) промити вражена місце під сильної струменем води; обробити розчином 3 %-іншої соди.

Примітка: завжди поразки очей лугами і кислотами необхідно після надання першої допомоги звернутися його до лікаря – офтальмологу. /6, 7/

>Карбонат натрію (кальцинована сода) є безколірні кристали з високим рівнемгигроскопичности. Розчинність у питній воді 16, 69 % щодо маси, поглинають вуглекислий газ з повітря.Раствори мають сильно лужну реакцію. Температура плавлення + 8530 З.

>Гидроксид натрію (їдкий натр, каустичну соду) є білі непрозорі кристали. Сильне підставу, яке поглинає вуглекислий на газ і воду з повітря. Водні розчини мають сильно лужну реакцію, температура плавлення + 3230 З. ГДК у повітрі – 0,5мг/м3.

>Оксид кальцію (негашена вапно) єгироскопический, білий порошок, що з безбарвних кристалів. Енергійно взаємодіє зі водою, створюючигидроксид кальцію – гашену вапно. Водні розчини маютьсильнощелочную реакцію. Температура плавлення + 26300З.

Всі роботи з каустичної содою і негашеним вапном слід здійснювати спеціальної одязі, і в захисних окулярах. /3-5,7,8/

У лабораторної роботі використовується скляна хімічна посуд: воронка Бюхнера, колбаБунзена, мензурки, конічна і мірні колби, циліндри, порцеляновий склянку та інших.; устаткування: водяний термостат, насосКамовского, технічні ваги. За виконання лабораторної роботи необхідно керуватися загальними вимогами з охорони праці хімічноїлаборатории./7/

Додатково інструкція технічно безпеки до лабораторної роботі «>Каустификация содового розчину» входять такі позиції:

1) при приготуванні розчинів карбонату натрію,гидроксида кальцію розчинення ведуть у умовах охолодження водою, використовуючи водяну лазню чикристаллизатор. Роботу здійснювати рукавичках і захисних окулярах;

2) експериментальна частина лабораторної роботи проводиться ввитяжном шафі. За 30 хвилин на початок виконання дослідів необхідно включити витяжку;

3) перед включенням електроприладів перевірити заземлення мішалки і термостата;

4) відрегулювати роботуперемешивающего устрою задля забезпечення рівномірності перемішування безразбризгивания рідини;

5) зважування карбонату натрію і оксиду кальцію здійснювати вбюксах;

6)каустицер може бути обов'язковотермостойким. І тому використовують спеціальну хімічну посуд із скла або порцеляни (рекомендується яккаустицера застосовувати порцеляновий склянку ємністю 1000 мл);

7) відбір проб в реакційної суміші здійснювати з допомогою піпетки і гумової груші. Категорично забороняється засмоктувати рідина в піпетку ротом;

8) прититровании негашеним вапна в ступці бути гранично акуратним і уважним, бо зарастирании маточкою грудочок винищити може відбутися вихлюпування вмісту;

9) при фільтруванні під вакуумом на колбуБунзена необхідно надіти чохол з тканинного чи поліетиленового матеріалу. Найбільш зручним є чохол з прозорою клейкою стрічки;

10) зі зняттям воронки Бюхнера необхідновиравнить тиск у колбіБунзена. І тому лівицею притримувати колбу, а правої рукою обережно розгойдувати гумову пробку;

11) після закінчення досвіду вимкнути термостат і обережно вийнятиреактор-каустицер;

12)отфильтрованний шлам (крейда) утилізувати чисмивом велику кількість води в каналізацію чи розмістити у поліетиленовий (паперовий) пакет і перенести в відро для відходів;

13) через 20-30 хвилин по закінченні лабораторної роботи вимкнути витяжною шафу;

14) що використовується лабораторну посуд після роботи необхідно старанно вимити спочатку проточній водою, та був прополоскати дистильованоїводой./1,7/

 


6. План виконання лабораторної роботи

1. Контроль рівня знань який буде необхідний виконання лабораторної роботи.

2. Приготування хімічних розчинів.

3. Збір лабораторної установки.

4. Виконання експериментальної роботи.

5. Обробка експериментальних даних.

6. Оформлення звіту.

7. Захист лабораторної роботи.


7. Використовувана посуд й устаткування

 

У лабораторної роботі «>Каустификация содового розчину» використовується хімічна посуд й устаткування представлені у табл. 1.

Таблиця1Технические кошти, використовувані в лабораторної роботі

Найменування

технічних засобів

Основні розміри і параметри >Нормативно-техническая документація Кількість одиниць
1 2 3 4
насосКамовского ТУ 79 РРФСР 277-77 1
колбаБунзена обсяг 500 мл ТУ 92-891.029-91 1

колба конічна

плоскодонна

обсяг 250 мл

обсяг 500 мл

ТУ 92-891.029-91 2
колба мірна обсяг 250 мл ГОСТ 1770-74 1
колба для титрування обсяг 100 мл ГОСТ 1770-74 4
чашка Петрі діаметр 7 див ГОСТ 2536-82 1
циліндр

обсяг 100 мл

обсяг 500 мл

ГОСТ 1770-74 3
воронка лабораторна

діаметр 3 див

діаметр 7 див

ГОСТ
Страница 1 из 5 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація