zadania Gajerski

4.7. Produkcja bikarbonatu

Na rysunku jest przedstawiony schemat fragmentu instalacji do produkcji bikarbonatu - NaHC03. Składa się z kolumny absorpcyjnej A, kolumny karbonizacyjnej C i wirówki F. W kolumnie absorpcyjnej przygotowuje się roztwór wodny solanki amoniakalnej w wyniku absorpcji amoniaku w wodnym roztworze NaCl. W kolumnie karbonizacyjnej roztwór solanki amoniakalnej jest nasycany ditlenkiem węgla i przebiega następująca reakcja:

NaCl + NH3 + C02 + H20 . NH4C1 + NaHC03

Proces karbonizacji przebiega w temp 60 °C. Powstający bikarbonat wytrąca się z roztworu i mieszanina poreakcyjna kierowana jest do wirówki gdzie następuje odwirowanie NaHC03.

Masy cząsteczkowe w kg/kmol: NaCl - 58; NaHC03 -84; NH3 - 17; NH4C1 - 53; C02 - 44

S2

Zadanie 1

Roztwór (S2) soli NaCl podawany jest od góry kolumny absorpcyjnej a amoniak w przeciwprądzie od dołu. Strumień amoniaku SI podawany do kolumny absorpcyjnej zawiera 78% amoniaku i azot. Strumień azotu zawierający 2% amoniaku jest odprowadzany górą kolumny absorpcyjnej - S3.

Solanka amoniakalna z dołu kolumny absorpcyjnej S4 jest kierowana do kolumny karbonizacyjnej. Roztwór wodny solanki amoniakalnej zawierający 26 % NaCl oraz 30% NH3 jest podawany od góry kolumny karbonizacyjnej C z prędkością S4=1000kg/h.

Od dołu kolumny karbonizacyjnej podawany jest strumień S5 zawierający 100% ditlenku węgla. Stosunek molowy wprowadzanego chlorku sodu do wprowadzanego ditlenku węgla NaCl/C02 = 1:2,2. Górą kolumny karbonizacyjnej jest odprowadzany nadmiar ditlenku węgla (S6). Proces karbonizacji przebiega z wydajnością . = 60%. Powstający bikarbonat wytrąca się z roztworu i mieszanina poreakcyjna kierowana jest do wirówki gdzie następuje odwirowanie NaHC03. Zakładamy, że proces filtracji przebiega bez strat. Uzyskuje się mokry bikarbonat zawierający 5% wody (bez zanieczyszczeń) - w strumieniu S7 oraz roztwór S8. Zakładamy, że bikarbonat nie rozpuszcza się w wodzie.

Obliczyć:

1.    Natężenie przepływu strumienia SI, S2, S3 i skład S2 i S3 w % masowych.

2.    Natężenie przepływu ditlenku węgla na wlocie i wylocie z kolumny karbonizacyjnej.

3.    Natężenie przepływu roztworu po filtracji S8 i jego skład w ułamkach wagowych.

4.    Strumień mokrego węglanu S7.