過(guò)碳酸鈉濕法生產(chǎn)過(guò)程中的相平衡研究.pdf

1、過(guò)碳酸鈉(Na<,2>CO<,3>·1.5H<,2>O<,2>)的生產(chǎn)有干法工藝和濕法工藝兩種。濕法工藝主要包括低溫結(jié)晶法、溶劑法(醇析法)、鹽析法和改良濕法等幾種方法，其中溶劑法和鹽析法是目前工業(yè)上生產(chǎn)過(guò)碳酸鈉的主要方法。溶劑法和鹽析法是在Na<,2>CO<,3>-H<,2>O<,2>-H<,2>O三元體系中加入乙醇、氯化鈉和硫酸鈉等物質(zhì)，降低過(guò)碳酸鈉產(chǎn)品在體系中的溶解度。溶劑法和鹽析法生產(chǎn)Na<,2>CO<,3>·1.5H<,2>O

2、<,2>的理論基礎(chǔ)分別是Na<,2>CO<,3>-C<,2>H<,5>OH-H<,2>O<,2>-H<,2>O、Na<,2>CO<,3>-NaCl-H<,2>O<,2>-H<,2>O和Na<,2>CO<,3>-Na<,2>SO<,4>-H<,2>O<,2>-H<,2>O四元體系相平衡，目前尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。因此測(cè)定Na<,2>CO<,3>-NaCl-H<,2>O<,2>-H<,2>O、Na<,2>CO<,3>-Na<,2>SO<,4>-H

3、<,2>O<,2>-H<,2>O和Na<,2>CO<,3>-C<,2>H<,5>OH-H<,2>O<,2>-H<,2>O四元體系的相互溶解度，繪制相應(yīng)體系的四元體系相圖，研究鹽析劑和醇析劑的加入量對(duì)Na<,2>CO<,3>·1.5H<,2>O<,2>產(chǎn)率的影響，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值。 本文采用Schreinemaker濕渣法，測(cè)定了293.1 K下Na<,2>CO<,3>-NaCl-H<,2>O<,2>-H<,2>O、N

4、a<,2>CO<,3>-Na<,2>SO<,4>-H<,2>O<,2>-H<,2>O和Na<,2>CO<,3>-C<,2>H<,5>OH-H<,2>O<,2>-H<,2>O三個(gè)四元體系的相互溶解度，繪制出了相應(yīng)體系的四元體系相圖，并對(duì)各個(gè)相圖進(jìn)行計(jì)算分析。 1．293.1 K下Na<,2>CO<,3>-NaCl-H<,2>O<,2>-H<,2>O四元體系相圖包含四個(gè)結(jié)晶區(qū)域：Na<,2>CO<,3>-10H<,2>O的結(jié)晶區(qū)域、

5、NaCl的結(jié)晶區(qū)域、Na<,2>CO<,3>·1.5H<,2>O<,2>·H<,2>O的結(jié)晶區(qū)域和Na<,2>CO<,3>·2H<,2>O<,2>·H<,2>O的結(jié)晶區(qū)域；五條共飽和曲線：Na<,2>CO<,3>·10H<,2>O與Na<,2>CO<,3>·1.5H<,2>O<,2>·H<,2>O的共飽和曲線、Na<,2>CO<,3>·10H<,2>O與NaCl的共飽和曲線、NaCl與Na<,2>CO<,3>·1.5H<,2>O<,2>

6、·H<,2>O的共飽和曲線、 Na<,2>CO<,3>·2H<,2>O<,2>·H<,2>O與NaCl的共飽和曲線和Na<,2>CO<,3>·1.5H<,2>O<,2>·H<,2>O與Na<,2>CO<,3>·2H<,2>O<,2>·H<,2>O的共飽和曲線。兩個(gè)無(wú)變量點(diǎn)：Na<,2>CO<,3>·10H<,2>O、NaCl和 Na<,2>CO<,3>·1.5H<,2>O<,2>·H<,2>O的共飽和點(diǎn)，NaCl、Na<,2>CO<,3

7、>·1.5H<,2>O<,2>·H<,2>O和Na<,2>CO<,3>·2H<,2>O<,2>·H<,2>O的共飽和點(diǎn)。 Na2C03·1．5H202．H20的溶解度隨著液相中NaCl濃度的增加不斷減小，Na<,2>CO<,3>·1.5H<,2>O<,2>·H<,2>O的產(chǎn)率先增大而后減小。當(dāng)雙氧水的用量1kg、濃度為30％時(shí)，碳酸鈉的最佳理論投料量是0.62～0.64 kg，氯化鈉的最佳理論投料量是0.2 kg，最佳理論投料質(zhì)量比是m

8、(Na<,2>CO<,3>):m(NaCl)=3.2～3.0:1。 2．293.1 K下Na<,2>CO<,3>)-Na<,2>SO<,4>-H<,2>O<,2>-H<,2>O四元體系相圖包含四個(gè)結(jié)晶區(qū)域：Na<,2>CO<,3>·10H<,2>O的結(jié)晶區(qū)域、Na<,2>SO<,4>·10H<,2>O的結(jié)晶區(qū)域、Na<,2>CO<,3>·1.5H<,2>O<,2>·H<,2>O的結(jié)晶區(qū)域和 Na<,2>SO<,4>·0.5H<,2>O<

9、,2>·H<,2>O的結(jié)晶區(qū)域。六條共飽和曲線：Na<,2>CO<,3>·10H<,2>O與Na<,2>CO<,3>·1.5H<,2>O<,2>·H<,2>O的共飽和曲線、Na<,2>CO<,3>·10H<,2>O與Na<,2>SO<,4>·10H<,2>O的共飽和曲線、Na<,2>SO<,4>·10H<,2>O與Na<,2>CO<,3>·1.5H<,2>O<,2>·H<,2>O的共飽和曲線、Na<,2>SO<,4>·0.5H<,2>O

10、<,2>·H<,2>O與 Na<,2>CO<,3>·1.5H<,2>O<,2>·H<,2>O的共飽和曲線、Na<,2>SO<,4>·10H<,2>O與Na<,2>SO<,4>·0.5H<,2>O<,2>·H<,2>O的共飽和曲線和Na<,2>CO<,3>·1.5H<,2>O<,2>·H<,2>O與Na<,2>CO<,3>·2H<,2>O<,2>·H<,2>O的共飽和曲線。三個(gè)無(wú)變量點(diǎn)Na<,2>CO<,3>·10H<,2>O、Na<,2

11、>SO<,4>·10H<,2>O和Na<,2>CO<,3>·1.5H<,2>O<,2>·H<,2>O的共飽和點(diǎn)；Na<,2>SO<,4>·10H<,2>O、 Na<,2>CO<,3>·1.5H<,2>O<,2>·H<,2>O和Na<,2>SO<,4>·0.5H<,2>O<,2>·H<,2>O的共飽和點(diǎn)以及Na<,2>CO<,3>·1.5H<,2>O<,2>·H<,2>O，Na<,2>SO<,4>·0.5H<,2>O<,2>·H<,2>O

12、和Na<,2>CO<,3>·2H<,2>O<,2>．U<,2>O的共飽和點(diǎn)。 Na<,2>CO<,3>·1.5H<,2>O<,2>·H<,2>O的溶解度隨著液相中Na<,2>SO<,4>濃度的增加不斷減小。當(dāng)雙氧水的用量1 kg，濃度為30％時(shí)，碳酸鈉的最佳理論投料量是0.55～0.63 kg，硫酸鈉的最佳理論投料量是0.17 kg，最佳理論投料質(zhì)量比是 m (Na<,2>CO<,3>)：m(Na<,2>SO<,4>)=3.2～

13、3.7:1。 3．293.1 K下Na<,2>CO<,3>-C<,2>H<,5>OH-H<,2>O<,2>-H<,2>O四元體系相圖包含三個(gè)結(jié)晶區(qū)域Na<,2>CO<,3>·10H<,2>O 的結(jié)晶區(qū)域、 Na<,2>CO<,3>·1.5H<,2>O<,2>·H<,2>O 的結(jié)晶區(qū)域和Na<,2>CO<,3>·2H<,2>O<,2>·H<,2>O的結(jié)晶區(qū)域。兩條共飽和曲線：Na<,2>CO<,3>·10H<,2>O與Na<,2>

14、CO<,3>·1.5H<,2>O<,2>·H<,2>O的共飽和曲線和Na<,2>CO<,3>·1.5H<,2>O<,2>·H<,2>O與Na<,2>CO<,3>·2H<,2>O<,2>·H<,2>O的共飽和曲線。一個(gè)無(wú)變量點(diǎn)：Na<,2>CO<,3>·10H<,2>O、Na<,2>CO<,3>·1.5H<,2>O<,2>·H<,2>O和Na<,2>CO<,3>·2H<,2>O<,2>·H<,2>O的共飽和點(diǎn)。 Na<,2>CO<

15、,3>·1.5H<,2>O<,2>·H<,2>O的溶解度隨著液相中C<,2>H<,5>OH濃度的增加不斷減小。當(dāng)雙氧水的用量1 kg，濃度為30％時(shí)，碳酸鈉的最佳理論投料量是0.63～0.65 kg，乙醇的最佳理論投料量是0.99～1.00 kg，最佳理論投料質(zhì)量比是m (Na<,2>CO<,3>)：m(C<,2>H<,2>OH)=2.52～5.19:1。 本文的完成，可為鹽析法和醇析法生產(chǎn)Na<,2>CO<,3>·1.5H<,