Технические характеристики соляной кислоты из абгазов хлорорганических производств (согласно стп 6-01-08-105-96)

Показатель			Высший сорт		1 сорт		2 сорт
Внешний вид			прозрачная бесцветная или желтоватая жидкость
	Массовая доля хлористого водорода, %, не менее	31,5		30,0		27,5
	Массовая доля свободного хлора, %, не более	0,005		0,005		0,02
	Массовая доля органически связанного хлора, %, не более	0,003		0,008		0,2

Таблица 10.9.

Технические характеристики соляной кислоты из абгазов хлорорганических производств улучшенной(согласно ту 2122-106-0575758795)

Показатель	Значение
Внешний вид	прозрачная бесцветная или желтоватая жидкость
Массовая доля хлористого водорода, %, не менее	32
Массовая доля свободного хлора, %, не более	0,00005
Массовая доля органически связанного хлора, %, не более	0,001
Массовая доля железа, %, не более	0,001

Таблица10. 10.

Технические характеристики соляной кислоты из абгазов хлорорганических производств (согласно стп 6-01-08-105-96)

Показатель	Высший сорт	1 сорт	2 сорт
Внешний вид	прозрачная бесцветная или желтоватая жидкость
Массовая доля хлори-стоговодорода, %, не менее	31,5	30,0	27,5
Массовая доля свобод- ного хлора, %, не более	0,005	0,005	0,02
Массовая доля органически связанного хлора, %, не более	0,003	0,008	0,2

Вопросы для самоконтроля

1. Важнейшие виды неорганических кислот

2. Серная кислота. Основное сырьё и способы производства.

3. Виды, сорта и свойства серной кислоты

4. Главные потребители серной кислоты

5. Азотная кислота. Сырьё и способы производства.

6. Виды, сорта и свойства азотной кислоты

7. Главные потребители азотной кислоты

8. Соляная кислота. Основные поставщики сырья и способы производства.

9. Виды, сорта и свойства соляной кислоты

10. Главные потребители соляной кислоты

План практического занятия

1. Важнейшие виды неорганических кислот и содовых продуктов

2. Серная кислота. Основное сырьё и способы производства. Виды, сорта и свойства. Главные потребители

3. Азотная кислота. Сырьё и способы производства. Виды, сорта и свойства. Главные потребители

4. Соляная кислота. Основные поставщики сырья и способы производства. Виды, сорта и свойства. Главные потребители

Лекция 11 Содовые продукты

1. Характеристики пищевой соды. Химические свойства, способы производства и применение

2. Сода кальцинированная. Способы производства. Основные виды и применение

3. Каустическая сода (NaOH).Способы получения, марки и применение

4. Техника безопасности производства каустика

В промышленности, торговле и в быту под названием сода встречаются несколько продуктов:

• кальцинированная сода - безводный углекислый натрий Na₂СO₃;

• двууглекислая сода - бикарбонат натрия NaНСO₃, часто называемая также питьевой содой;

• кристаллическая сода Na₂СO₃•10Н₂O и Nа₂СO₃•Н₂O;

• каустическая сода, или едкий натр NаОН.

В природе сода встречается в твердом виде в небольших залежах в составе минерала трона Na₂CO₃ NaHCO₃•2H₂O, в виде раствора - в воде некоторых содовых озер и щелочных минеральных источников и в золе некоторых растений. До начала XIX в. использовалась почти исключительно природная сода, но с ростом потребления соды возникла необходимость производства соды в больших масштабах искусственным путем.

1. Характеристики пищевой соды. Химические свойства, способы производства и применение

Гидрокарбонат натрия NaНСO₃ - кислая натриевая соль угольной кислоты. Молекулярная масса (по международным атомным массам 1971 г.) - 84,00.

Реакция с кислотами.

Гидрокарбонат натрия реагирует с кислотами, с образованием соли и угольной кислоты, которая тут же распадается на углекислый газ и воду:

NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂CO₃

H₂CO₃ → H₂O + CO₂↑

Сода хорошо растворяется в воде. Водный раствор питьевой соды имеет слабо щелочную реакцию. Шипение соды - результат выделения углекислого газа CO₂ в результате химических реакций.

Термическое разложение.

При температуре 60° C гидрокарбонат натрия распадается на карбонат натрия, углекислый газ и воду (процесс разложения наиболее эффективен при 200° C):

2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑

При дальнейшем нагревании до 1000° C (например, при тушении пожара порошковыми системами) полученный карбонат натрия распадается на углекислый газ и оксид натрия:

Na₂CO₃ → Na₂O + CO₂.

Технология питьевой соды. В насыщенный раствор хлорида натрия(NaCl) пропускают эквимолярные количества газообразных аммиака(NH₃) и диоксида углерода (СО₂), то есть как бы вводят гидрокарбонат аммония NH ₄HCO₃:

NH₃ + CO₂ + H₂O + NaCl → NaHCO₃ + NH₄Cl.

Выпавший остаток малорастворимого (9,6 г на 100 г воды при 20° C) гидрокарбоната натрия отфильтровывают и кальцинируют (обезвоживают) нагреванием до 140 - 160° C, при этом он переходит в карбонат натрия:

2NaHCO₃ → (t) Na ₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O

Для производства очищенного бикарбоната натрия используются так называемые «сухой» и «мокрый» способы. В основе процесса обычная реакция карбонизации, т.е. насыщение раствора углекислым газом. Происходит перекристаллизация. Способы отличаются приготовлением раствора.

При сухом способе берется готовая кальцинированная сода и растворяется водой, а при мокром используется технический бикарбонат. Содовый раствор для карбонизации получается путем растворения в воде твердой технической соды, образующейся при кальцинации сырого бикарбоната (этот процесс носит название «сухого» способа):

Na₂CO₃(р.) + CO₂(г.) + H₂O(ж.) ↔ 2NaHCO₃(тв.) + 52,4 кДж (+ 12,5 ккал), или же разложением двууглекислого натрия в водной среде при нагревании («мокрый» способ), которое называется декарбонизацией, согласно реакции:

2NaHCO₃(р.) ↔ Na₂CO₃(р.) + CO₂(г.) + H₂O(пар) - 20,6 кДж (- 4,9 ккал).

В 2008 году начат выпуск пищевой соли "Экстра", в том числе йодированной и с противослеживающей добавкой. Соль получают из морской воды Азова естественным упариванием ее в Сивашском месторождении. Получаемый сырой рассол проходит две стадии очистки от солей кальция и магния, затем поступает на выпаривание, центрифугирование соляной суспензии и сушку влажной соли. После сушки соль фасуется в мешки по 25 и 50 кг.

Двууглекислый натрий (бикарбонат), применяется в химической, пищевой, легкой, медицинской, фармацевтической промышленности, цветной металлургии, поставляется в розничную торговлю.

Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E500.

Широко примененяется в:

• химической промышленности - для производства красителей, пенопластов и других органических продуктов, фтористых реактивов, товаров бытовой химии, наполнителей в огнетушителях, для отделения двуокиси углерода, сероводорода из газовых смесей (газ поглощается в растворе гидрокарбоната при повышенном давлении и пониженной температуре, раствор восстанавливается при подогреве и пониженном давлении);

• легкой промышленности - в производстве подошвенных резин и искусственных кож, кожевенном производстве (дубление и нейтрализация кож);

• текстильной промышленности (отделка шелковых и хлопчатобумажных тканей). Применение бикарбоната натрия в производстве резиновых изделий также обусловлено выделением CO₂ при нагревании, способствующем приданию резине необходимой пористой структуры.

• пищевой промышленности - хлебопечении, производстве кондитерских изделий, приготовлении напитков;

• медицинской промышленности - для приготовления инъекционных растворов, противотуберкулезных препаратов и антибиотиков;

• металлургии - при осаждении редкоземельных металлов и флотации руд

Основное применение питьевой соды – кулинария. Она применяется, преимущественно, в качестве основного или дополнительного разрыхлителя при выпечке (так как при нагревании выделяет углекислый газ), изготовлении кондитерских изделий, производстве газированных напитков и искусственных минеральных вод, самостоятельно или в составе комплексных разрыхлителей (например, пекарского порошка, в смеси с карбонатом аммония), например, в бисквитном и песочном тесте. Это связано с легкостью ее разложения при 50-100°С.

Сода столь прочно заняла место щелочного агента, что до сих пор ничем не удалось сдвинуть ее с этой позиции. Пищевая сода как разрыхлитель может действовать двояко. Во-первых, она разлагается при нагревании по реакции:

2NaHCO₃ (сода) → Na₂CO₃ (соль) + H₂O (вода) + CO₂ (углекислый газ).

И в этом случае, если добавить в песочное тесто излишнее количество соды, за небольшое время выпечки она может не успеть термически разложиться без остатка и печенье или кекс получат неприятный «содовый» привкус.

2. Сода кальцинированная. Способы производства. Основные виды и применение

Сода кальцинированная — карбонат натрия, безводный углекислый натрий, химическая формула – Na₂CO₃

В природе сода встречается в виде минералов: трона Na₂CO₃× NaHCO₃×2H₂O, сода (синонимы натрит и натрон) Na₂CO₃× 10 H₂O и термонатрит Na₂CO₃·Н₂O. Сода кристаллизуется в моноклинной системе, образует белые зернистые или порошковые массы, на воздухе быстро теряет воду. Плотность — 1420 (сода) кг/м3.

Производство кальцинированной соды осуществляется аммиачным методом путем взаимодействия насыщенного водного раствора хлористого натрия и углекислого газа в присутствии аммиака с образованием бикарбоната натрия и последующей его кальцинацией.

NH₃ + CO₂ + H2O + NaCl → NaHCO₃ + NH₄Cl + Q

Предприятие производит соду тяжелую (марка А) и легкую (марка Б).

Основное сырье для получения технической кальцинированной соды:

• высококачественные известняки Крымского полуострова;

• экологически чистая рапа Сиваша;

• уголь – антрацит Донбасса;

• аммиачная вода, сернистые соединения с коксохимических и химических заводов Украины

В силу особенностей исходного сырья - соляной рапы очистка рассолов от солей жесткости производится в две стадии, что дает высокую степень чистоты рассолов и низкое содержание нерастворимых примесей в соде кальцинированной.

Путем обжига высококачественного известняка в шахтных печах происходит его разложение на углекислый газ и оксид кальция.

При насыщении очищенного рассола углекислым газом, с использованием аммиака в качестве катализатора, образуется бикарбонат натрия, который в паровых кальцинаторах при высокой температуре превращается в кальцинированную соду.

Соду тяжелую (марка А) на предприятии получают моногидратным способом из легкой соды. Тяжелая сода имеет такую химическую формулу как и легкая, но высокий насыпной вес и выпускается в гранулах. Это улучшает ее потребительские свойства, благодаря чему она пользуется преимущественным спросом на внешнем рынке.

Диоксид углерода получают обжигом известняка в печах при температуре 1100—1200 °С по реакции:

СаС0₃ = Са0 + С0₂—Q.

Прокаливанием двууглекислого натрия при температуре 150—160°С получают кальцинированную соду согласно уравнению:

2NаНСОз = Nа₂СОз + Н₂0 + С0₂—Q

Необходимый для технологического процесса аммиак регенерируют из полученного хлористого аммония, воздействуя гашеной известью:

2NН₄С1 + Са(ОН)₂ = 2NН₃ + СаС1₂ + Н₂0 + Q

Отходом производства при данном способе является хлорид кальция, который имеет ограниченное применение. Вырабатываемая аммиачным способом сода под названием «Сода кальцинированная техническая» используется в качестве сырья при производстве бикарбоната натрия и каустической соды, широко применяется в мыловаренной, нефтяной, текстильной, лакокрасочной промышленности, при получении различных солей натрия, химических волокон, искусственной кожи, красителей, глинозема, при очистке воды и рассолов и в других отраслях промышленности, а также в быту в качестве моющего средства. В соответствии с ГОСТом кальцинированная сода, полученная аммиачным способом, должна содержать не менее 99% Na₂СОз.

Нефелиновая руда п(Nа, К)₂О-А1₂Оз•SiO₂, служит сырьем для производства глинозема. Однако при комплексной переработке из нефелина получают цемент, соду и поташ.

Постоянная потребность в глиноземе обусловливает увеличение выпуска кальцинированной соды из нефелинового сырья. Из спекшейся массы, состоящей из смеси нефелина и известняка, выщелачиванием водой отделяют шлам силиката натрия, используемый при производстве цемента, а полученные растворы алюминатов натрия и калия, подвергая карбонизации, превращают в гидроксид алюминия и раствор соды и поташа:

2(Na,К) А10₂ + С02 + ЗН₂0 = 2А1(0Н)з+ (Nа,К)₂С0₃.

Из полученных растворов путем выпаривания и сушки производят соду, поташ и их смесь. При переработке нефелиновой руды на 1 тонну глинозема получают около 1,6 тонн соды и поташа и до 10 тонн высококачественного цемента. Хотя в настоящее время более 75% кальцинированной соды производится аммиачным способом, получение соды из нефелина является более перспективным, так как при этом достигается безотходное исполь­зование сырья и снижение трудовых затрат на единицу продукции по сравнению с аммиачным способом. Однако по содержанию посторонних примесей эта сода менее качественна и содержит до 13% сульфата и карбоната калия.

Полученная «Сода кальцинированная техническая из нефелинового сырья» имеет насыпную массу около 1,0 т/м³ и применяется в стекольной и целлюлозно-бумажной промышленности, в черной и цветной металлургии и в других химических производствах, где посторонние примеси невредны.

3. Каустическая сода (NaOH).Способы получения, марки и применение

Сода каустическая (едкий натр, гидроксид натрия) представляет собой белые кристаллы (гранулы или чешуйки) плотностью 2,13 г/см3. Температура плавления соды каустической составляет 322°C, температура кипения соды каустической - 1390°C. Гидрат окиси натрия NaOH — белое твёрдое вещество. Если оставить кусок едкого натра на воздухе, то он вскоре расплывается, так как притягивает влагу из воздуха. Едкий натр хорошо растворяется в воде, при этом выделяется большое количество теплоты. Раствор едкого натра мылок на ощупь.Гидроксид натрия может получаться в промышленности химическими и электрохимическими методами.

Химические методы получения гидроксида натрия

К химическим методам получения гидроксида натрия относятся известковый и ферритный. Химические методы получения гидроксида натрия имеют существенные недостатки: расходуется большое количество энергоносителей, получаемый едкий натр сильно загрязнён примесями. В настоящее время эти методы почти полностью вытеснены электрохимическими методами производства.

Известковый метод

Известковый метод получения гидроксида натрия заключается во взаимодействии раствора соды с известковым молоком при температуре около 80°С. Этот процесс называется каустификацией; он проходит по реакции:

Na₂CО₃ + Са (ОН)₂ = 2NaOH + CaCО₃

В результате реакции получается раствор гидроксида натрия и осадок карбоната кальция. Карбонат кальция отделяется от раствора, который упаривается до получения расплавленного продукта, содержащего около 92 % масс. NaOH. Затем NaOH плавят и разливают в железные барабаны, где он застывает.

Ферритный метод

Ферритный метод получения гидроксида натрия состоит из двух этапов:

Na₂CО₃ + Fe₂О₃ = 2NaFeО₂ + CО₂

2NaFeО₂ + H₂О = 2NaOH + Fe₂O₃ x H₂О

Реакция 1 представляет собой процесс спекания кальцинированной соды с окисью железа при температуре 1100—1200 °С. При этом образуется феррит натрия и выделяется двуокись углерода. Далее спек обрабатывают (выщелачивают) водой по реакции 2; получается раствор гидроксида натрия и осадок Fe₂O₃ x H₂О, который после отделения его от раствора возвращается в процесс. Получаемый раствор щелочи содержит около 400 г/л NaOH. Его упаривают до получения продукта, содержащего около 92 % масс NaOH, а затем получают твёрдый продукт в виде гранул или хлопьев.

Электрохимические методы получения гидроксида натрия

Электрохимически гидроксид натрия получают электролизом растворов галита (минерала, состоящего в основном из поваренной соли NaCl) с одновременным получением водорода и хлора. Этот процесс можно представить суммарной формулой:

2NaCl + 2H₂О ±2е- → H₂↑ + Cl₂↑ + 2NaOH

Едкая щёлочь и хлор вырабатываются тремя электрохимическими методами. Два из них — электролиз с твёрдым катодом (диафрагменный и мембранный методы), третий — электролиз с жидким ртутным катодом (ртутный метод).

В мировой производственной практике используются все три метода получения хлора и каустика с явной тенденцией к увеличению доли мембранного электролиза.

Показатель на 1 тонну NaOH	Ртутный метод	Диафрагменный метод	Мембранный метод
Выход хлора, %	99	96	98,5
Электроэнергия, кВт·ч	3150	3260	2520
Концентрация NaOH, %	50	12	35
Чистота хлора, %	99,2	98	99,3
Чистота водорода, %	99,9	99,9	99,9
Массовая доля O2 в хлоре, %	0,1—2	1	0,3
Массовая доля Cl− в NaOH, %	0,003	1—1,2	0,005

Диафрагменный метод

Схема старинного диафрагменного электролизера для получения хлора и щёлоков: А — анод, В — изоляторы, С — катод, D — пространство заполненное газами (над анодом — хлор, над катодом — водород), М — диафрагма

Наиболее простым, из электрохимических методов, в плане организации процесса и конструкционных материалов для электролизера, является диафрагменный метод получения гидроксида натрия.

Раствор соли в диафрагменном электролизере непрерывно подаётся в анодное пространство и протекает через, как правило, нанесённую на стальную катодную сетку асбестовую диафрагму, в которую, иногда, добавляют небольшое количество полимерных волокон.

Во многих конструкциях электролизеров катод полностью погружен под слой анолита (электролита из анодного пространства), а выделяющийся на катодной сетке водород отводится из под катода при помощи газоотводных труб, не проникая через диафрагму в анодное пространство благодаря противотоку.

Противоток — очень важная особенность устройства диафрагменного электролизера. Именно благодаря противоточному потоку направленному из анодного пространства в катодное через пористую диафрагму становится возможным раздельное получение щёлоков и хлора. Противоточный поток рассчитывается так, чтобы противодействовать диффузии и миграции OH- ионов в анодное пространство. Если величина противотока недостаточна, тогда в анодном пространстве в больших количествах начинает образовываться гипохлорит-ион (ClO-), который, затем, может окисляться на аноде до хлорат-иона ClO₃-. Образование хлорат-иона серьёзно снижает выход по току хлора и является основным побочным процессом в этом методе получения гидроксида натрия. Так же вредит и выделение кислорода, которое к тому же, ведёт к разрушению анодов и, если они из углеродных материалов, попадания в хлор примесей фосгена.

Анод:

2Cl− — 2е− → Cl2↑ — основной процесс

2H₂O — 2e- → O2↑+4H+6СlО- + 3Н₂О — 6е- → 2СlО₃- + 4Сl- + 1,5O₂↑ + 6Н+

Катод:

2H₂O + 2e− → H₂↑ + 2OH− — основной процесс

СlО- + Н₂О + 2е- → Сl- + 2ОН-

СlО₃- + 3Н₂O + 6е- → Сl- + 6OН-

В качестве анода в диафрагменных электролизерах может использоваться графитовый или угольный электроды. На сегодня их в основном заменили титановые аноды с окисно-рутениево-титановым покрытием (аноды ОРТА) или другие малорасходуемые.

На следующей стадии электролитический щёлок упаривают и доводят содержание в нём NaOH до товарной концентрации 42—50 % масс в соответствии со стандартом.

Поваренная соль, сульфат натрия и другие примеси при повышении их концентрации в растворе выше их предела растворимости выпадают в осадок. Раствор едкой щёлочи декантируют от осадка и передают в качестве готового продукта на склад или продолжают стадию упаривания для получения твёрдого продукта, с последующим плавлением, чешуированием или грануляцией.

Обратную, то есть кристаллизовавшуюся в осадок поваренную соль возвращают назад в процесс, приготавливая из неё так называемый обратный рассол. От неё, во избежание накапливания примесей в растворах, перед приготовлением обратного рассола отделяют примеси.

Убыль анолита восполняют добавкой свежего рассола, получаемого подземным выщелачиванием соляных пластов, минеральных рассолов типа бишофита, предварительно очищенного от примесей или растворением галита. Свежий рассол перед смешиванием его с обратным рассолом очищают от механических взвесей и значительной части ионов кальция и магния.

Полученный хлор отделяется от паров воды, компримируется и подаётся либо на производство хлорсодержащих продуктов, либо на сжижение.

Благодаря относительной простоте и дешевизне диафрагменный метод получения гидроксида натрия до сих пор широко используется в промышленности.

Мембранный метод

Мембранный метод производства гидроксида натрия наиболее энергоэффективен, однако, сложен в организации и эксплуатации.

С точки зрения электрохимических процессов, мембранный метод подобен диафрагменному, но анодное и катодное пространства полностью разделены непроницаемой для анионов катионообменной мембраной. Благодаря этому свойству становится возможным получение более чистых, чем в случае с диафрагменного метода, щелоков. Поэтому в мембранном электролизере, в отличие от диафрагменного, не один поток, а два.

В анодное пространство поступает, как и в диафрагменном методе, поток раствора соли. А в катодное — деионизированная вода. Из катодного пространства вытекает поток обеднённого анолита, содержащего так же примеси гипохлорит- и хлорат-ионов и хлор, а из анодного — щёлока и водород, практически не содержащие примесей и близкие к товарной концентрации, что уменьшает затраты энергии на их упаривание и очистку.

Щёлочь, получаемая с помощью мембранного электролиза, практически не уступает по качеству получаемой при помощи метода с использованием ртутного катода и постепенно заменяет щёлочь, получаемую ртутным методом.

Однако, питающий раствор соли (как свежий так и оборотный) и вода предварительно максимально очищается от любых примесей. Такая тщательная очистка определяется высокой стоимость полимерных катионообменных мембран и их уязвимость к примесям в питающем растворе.

Кроме того, ограниченная геометрическая форма а также низкая механическая прочность и термическая стойкость ионообменных мембран во многом определяют сравнительно сложные конструкции установок мембранного электролиза. По той же причине мембранные установки требуют наиболее сложных систем автоматического контроля и управления.

Ртутный метод с жидким катодом

В ряду электрохимических методов получения щёлоков самым эффективным способом является электролиз с ртутным катодом. Щёлоки, полученные при электролизе с жидким ртутным катодом, значительно чище полученных диафрагменным способом (для некоторых производств это критично). Например, в производстве искусственных волокон можно применять только высокочистый каустик, а по сравнению с мембранным методом организация процесса при получении щёлочи ртутным методом гораздо проще.

Установка для ртутного электролиза состоит из электролизёра, разлагателя амальгамы и ртутного насоса, объединённых между собой ртутепроводящими коммуникациями.

Катодом электролизёра служит поток ртути, прокачиваемой насосом. Аноды — графитовые, угольные или малоизнашивающиеся (ОРТА, ТДМА или другие). Вместе с ртутью через электролизёр непрерывно течёт поток питающего поваренной соли.

На аноде происходит окисление ионов хлора из электролита, и выделяется хлор:

2Cl− — 2е− → Cl₂0↑ — основной процесс

2H₂O — 2e- → O2↑+4H+

6СlО- + 3Н₂О — 6е- → 2СlО₃- + 4Сl- + 1,5O₂↑ + 6Н+

Хлор и анолит отводится из электролизёра. Анолит, выходящий из электролизёра, донасыщают свежим галитом, извлекают из него примеси, внесённые с ним, а также вымываемые из анодов и конструкционных материалов, и возвращают на электролиз. Перед донасыщением из анолита извлекают растворённый в нём хлор.

На катоде восстанавливаются ионы натрия, которые образуют слабый раствор натрия в ртути (амальгаму натрия):

Na+ е = Na0

nNa+ nHg− = Na + Hg

Амальгама непрерывно перетекает из электролизёра в разлагатель амальгамы. В разлагатель также непрерывно подаётся высоко очищенная вода. В нём амальгама натрия в результате самопроизвольного химического процесса почти полностью разлагается водой с образованием ртути, раствора каустика и водорода:

Na + Hg + Н₂O = NaOH + 1/2Н₂↑ + Hg

Полученный таким образом раствор каустика, являющийся товарным продуктом, практически не содержит примесей. Ртуть почти полностью освобождается от натрия и возвращается в электролизер. Водород отводится на очистку.

Однако, полная очистка раствора щелочи от остатков ртути практически не возможна, поэтому этот метод сопряжён с утечками металлической ртути и её паров.

Растущие требования к экологической безопасности производств и дороговизна металлической ртути ведут к постепенному вытеснению ртутного метода методами получения щелочи с твёрдым катодом, в особенности мембранным методом.

Лабораторные методы получения

В лаборатории гидроксид натрия иногда получают химическими способами, но чаще используется небольшой электролизёр диафрагменного или мембранного типа.Согласно ГОСТ 2263-79 производятся следующие марки натра едкого:

ТР — твёрдый ртутный (чешуированный);

ТД — твёрдый диафрагменный (плавленый);

РР — раствор ртутный;

РХ — раствор химический;

РД — раствор диафрагменный

Наименование показателя	ТР	ТД	РР	РХ 1 сорт	РХ 2 сорт	РД Высший сорт	РД Первый сорт
Массовая доля гидроксида натрия, %, не менее	98,5	94,0	2,0	45,5	43,0	46,0	44,0

Едкий натр применяется во множестве отраслей промышленности и для бытовых нужд.

Каустик применяется в целлюлозно-бумажной промышленности для делигнификации (сульфатный процесс) целлюлозы, в производстве бумаги, картона, искусственных волокон, древесно-волоконных плит.

Для омыления жиров при производстве мыла, шампуня и других моющих средств. В древности во время стирки в воду добавляли золу, и, по-видимому, хозяйки обратили внимание, что если зола содержит жир, попавший в очаг во время приготовления пищи, то посуда хорошо моется. О профессии мыловара (сапонариуса) впервые упоминает примерно в 385 г. н. э. Теодор Присцианус. Арабы варили мыло из масел и соды с VII века, сегодня мыла производятся тем же способом, что и 10 веков назад. В настоящее время продукты на основе гидроксида натрия (с добавлением гидроксида калия, нагретые до 50-60 °C), применяются в сфере промышленной мойки для очистки изделий из нержавеющей стали от жира и других масляных веществ, а также остатков механической обработки.

В химических отраслях промышленности — для нейтрализации кислот и кислотных окислов, как реагент или катализатор в химических реакциях, в химическом анализе для титрования, для травления алюминия и в производстве чистых металлов, в нефтепереработке — для производства масел.

Для изготовления биодизельного топлива — получаемого из растительных масел и используемого для замены обычного дизельного топлива. Для получения биодизеля к девяти массовым единицам растительного масла добавляется одна массовая единица спирта (то есть соблюдается соотношение 9:1), а также щелочной катализатор (NaOH). Полученный эфир (главным образом линолевой кислоты) отличается хорошей воспламеняемостью, обеспечиваемой высоким цетановым числом. Цетановое число условная количественная характеристика самовоспламеняемости дизельных топлив в цилиндре двигателя (аналог октанового числа для бензинов). Если для минерального дизтоплива характерен показатель в 50-52 %, то метиловый эфир уже изначально соответствует 56-58 % цетана. Сырьём для производства биодизеля могут быть различные растительные масла: рапсовое, соевое и другие, кроме тех, в составе которых высокое содержание пальмитиновой кислоты (пальмовое масло). При его производстве в процессе этерификации также образуется глицерин, который используется в пищевой, косметической и бумажной промышленности, либо перерабатывается в эпихлоргидрин по методу Solvay.

В качестве агента для растворения засоров канализационных труб, в виде сухих гранул или в составе гелей. Гидроксид натрия дезагрегирует засор и способствует лёгкому продвижению его далее по трубе.

В гражданской обороне для дегазации и нейтрализации отравляющих веществ, в том числе зарина, в ребризерах (изолирующих дыхательных аппаратах ИДА), для очистки выдыхаемого воздуха от углекислого газа.

Гидроксид натрия также используется в сочетании с цинком для фокуса. Медную монету кипятят в растворе гидроксида натрия в присутствии гранул металлического цинка, через 45 секунд цвет монеты становится серебристым. После этого монету вынимают из раствора и нагревают в пламени горелки, где она, практически моментально становится «золотой». Причины этих изменений заключается в следующем: ионы цинка вступают в реакцию с гидроксидом натрия (в недостатке) с образованием Zn (OH)₄ — который при нагревании разлагается до металлического цинка и осаждается на поверхность монеты. А при нагревании цинк и медь образуют золотистый сплав — латунь

4. Техника безопасности производства каустика

В цехе каустической соды. Едкий натр — весьма токсичное вещество, разрушающее кожные покровы и слизистую оболочку. Ожоги от каустика (NаОН) заживают очень медленно и оставляют рубцы. Особенно опасно попадание едкого натра в глаза. Чаще всего это приводит к полной потере зрения, поэтому при работе в цехе каустической соды нужно строго соблюдать установленные правила по охране труда. Все работы с каустической содой, независимо от концентрации ее растворов, должны проводиться в спецодежде и в защитных очках. Эксплуатация аппаратов и трубопроводов, работающих под давлением, должна осуществляться в строгом соответствии с правилами и инструкцией Госгортехнадзора.

Техника безопасности при производстве соды каустической в цехах электролиза. Продукты, получаемые в цехах электролиза водных растворов хлорида натрия — газообразный хлор и горячая электролитическая щелочь — чрезвычайно вредны для здоровья человека. Предельно допустимая концентрация хлора в производственных помещениях не должна превышать 1 мг/м3, что вызывает необходимость тщательной герметизации электролизеров, хлорных компрессоров, коммуникаций и запорной арматуры. Для этой же цели в электролизерах и хлорных трубопроводах поддерживается разрежение порядка 50—100 Па (5—10 мм. вод. ст.). Обслуживающий персонал должен быть снабжен спецодеждой и иметь при себе противогаз. Цех электролиза оборудуется мощной приточно-вытяжной вентиляцией с 8—12-кратным воздухообменом в час. Для предупреждения ожогов необходимо проявлять особую осторожность при работе с горячими щелоками, при ремонтных работах следует надевать резиновый фартук и перчатки и защищать глаза очками. Чтобы исключить возможность поражения электрическим током, обслуживающий персонал должен пользоваться галошами и перчатками из резины с улучшенными электроизоляционными свойствами.

Опасны смеси водорода с хлором или воздухом, взрывающиеся от электрической искры и при местном повышении температуры до 400—500ºС.

При получении едкого натра и хлора в электролизерах с ртутным катодом появляется дополнительная опасность для обслуживающего .персонала, связанная с ртутным отравлением. Допустимое содержание ртути в воздухе производственных помещений не должно превышать 0,01 мг/м3.

Вопросы для самоконтроля

1. Характеристика пищевой соды.

2. Химические свойства, способы производства и применение

3. Сода кальцинированная. Способы производства.

4. Основные виды и применение

5. Каустическая сода (NaOH).Способы получения, марки и применение

6. Техника безопасности производства каустика

План практического занятия

1. Характеристики пищевой соды. Химические свойства, способы производства и применение

2. Сода кальцинированная. Способы производства. Основные виды и применение

3. Каустическая сода (NaOH).Способы получения, марки и применение

4. Техника безопасности производства каустика