Схема производства следующая

1. печь обжига извести

2. гашение извести

3. барботажная абсорбционная колонна

4. карбонизационная колонна

5. промывка газа

6. компрессор

7. фильтр

8. печь кальцинации

9. колонна регенерации

В общем виде уравнение изотермической кристаллизации при 15°С выглядит следующим образом

Х NаCl + Y NH₄HCO ₃ + Z H₂O = V NaHCO₃ + 1 моль раствора т. Р₁

Состав т. Р₁ Na⁺ = 0,186; Cl^- = 0,880

NH₄⁺ = 0,814; HCO₃^- = 0,120

Составлямт частное уравнение по каждому иону

По Na⁺ Х = V (в осадке) + 0,186 (в растворе)

По Cl^- Х = 0,88 весь в растворе

По NH₄⁺ Y = 0814 весь в растворе

По HCO₃^- Y = V + 0,12

По H₂O Z = 7,2 моля на 1 моль сухого остатка

V = Х – 0,186 = 0,88 – 0,186 = 0,694 моль

V – количество, которое перешло в осадок

Значит надо смешать 0,88 моль NаCl, 0,814 моль NH₄HCO₃ и 7,2 моль H₂O, чтобы получить 0,694 моль NaHCO_3.

Чтобы произошла реакция необходимо взять избыток NaCl

Коэффициенты использования Na⁺ и NH₄⁺ равны

При 32°С V_Na+ = V_NH4+ = 84%

По метастабильной диагонали рассчитывают соотношение исходных солей.

Схема производства предусматривает следующие этапы.

1. Обжиг известняка с целью получения CO_{2 .} Получение известкового молока.

Обжиг CaCO₃ = CaO + CO₂ – Q

При 700-800°С в 1 зоне начинается горение кокса и разложение CaCO₃.

Обжиг – диффузионный процесс, на который влияют температура и поверхность материала.

При температуре выше 1200°С могут образовываться соединения типа CaO•SiO₂; CaO•Te₂O₃, которые имеют выход CO₂ и в дальнейшем Са(OH)_2.

Куски не должны быть меньше 40-80 мм иначе будет велико сопротивление выходящим газам. Реакция обмена чистого CaCO₃ протекает со 100% выходом уже при 900-1000°С, но присутствие примесей вынуждает проводить эту реакцию при 1200°С.

2. Очистка рассола NаCl от примесей

3. Абсорбция – насыщение рассола аммиаком и частично CO₂

Насыщение заключается в приготовлении аммонизированного рассола такой концентрации, которая требуется для дальнейшей карбонизации.

На абсорбцию поступает NH₃ и CO₂. При этом происходит следующие реакции

* 2 NH₃ + CO₂ + H₂O = (NH₄)₂CO₃

NH₃ + H₂O = NH₄OH

4. Карбонизация – насыщение аммонизированного рассола CO₂

Насыщение рассола CO₂ с образованием суспензии NаHCO₃

* (NH₄)₂CO₃ + CO₂ + H₂O → 2NH₄HCO₃

NH₄HCO₃ + NH₄OH → (NH₄)₂CO₃ + H₂O

2NаHCO₃ +2 NH₄OH → Nа₂CO₃ + (NH₄)₂CO₃ + 2H₂O

Nа₂CO₃ + CO₂ + H₂O → 2NаHCO₃

* NаCl + NH₄HCO₃ NаHCO₃ + NH₄Cl

* – основные реакции

5. Выделение NаHCO₃ от маточного раствора на фильтрах

6. Регенерация NH₃

Регенерация производится из маточного раствора содержащего (NH₄)₂CO₃, NH₄HCO₃ (полусвязанный NH₃), NH₄Cl (связанный NH₃).

При температуре 72-74°С происходит регенерация полусвязанного аммиака

(NH₄)₂CO₃ → 2 NH₃ + CO₂ + H₂O

NH₄HCO₃ → NH₃ + CO₂ + H₂O

В колоне регенерации происходит освобождение связанного аммиака

2NH₄Cl + Ca(OH)₂ → 2NH₃ + H₂O + CaCl₂

Освобождающиеся NH₃ и CO₂ поступают в абсорбционную колонну.

В растворе остаются CaCl₂ и NаCl

7. Кальцинация – разложение NаHCO₃ .

Реакцию проводят при 140-160°С в печах.

2NаHCO₃ → Nа₂CO₃ + CO₂ + H₂O

(NH₄)₂CO₃ → 2NH₃ + CO₂ + H₂O

CO₂ снова поступает в производство. Все маточные растворы также регенерируют.