Виявлення особливостей кінетики карбонізації розчину карбонат-гідрокарбонату натрію та якості отриманих кристалів гідрокарбонату натрію

Автор(и)

  • Микола Федорович Порохня Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0003-3135-9000
  • Мусій Абрамович Цейтлін Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0002-2452-7814
  • Світлана Іванівна Бухкало Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0002-1389-6921
  • Володимир Олексійович Панасенко Державна Установа «Державний науково-дослідний і проектний інститут основної хімії» , Україна https://orcid.org/0000-0003-0441-9063
  • Тетяна Борисівна Новожилова Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0003-2551-6954

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.239157

Ключові слова:

гідрокарбонат натрію, содова промисловість, карбонізація, абсорбція діоксиду вуглецю, кінетика абсорбції

Анотація

Досліджено вплив температури та витрати газу на кінетику карбонізації (насичення діоксидом вуглецю) розчину карбонат-гідрокарбонату натрію. Також у дослідженні розглядалась якість та швидкість утворення кристалів в цьому процесі. Необхідність цих досліджень обумовлена екологічними проблемами, з якими стикаються сучасні виробництва очищеного гідрокарбонату натрію – недостатня ступінь карбонізації та, як наслідок, надмірне забруднення атмосфери вуглекислим газом, що непрореагув під час чього процесу. Саме на вирішенні цих проблем і побудовані дані дослідження. В результаті використання спеціального лабораторного обладнання знайдено, що зростання температури абсорбенту від 79 до 85 °С призводить до зниження максимального ступеню карбонізації розчину з 64 до 59 %. Якість же отриманих кристалів гідрокарбонату натрію, навпроти, зростає, але тільки в інтервалі від 79 до 82 °С. При подальшому підвищенні температури якість стабілізується. Показано, що швидкість карбонізації зростає з підвищенням питомої витрати абсорбтиву (діоксиду вуглецю) та характеризується негативною кореляцією з величиною пересичення абсорбенту по NaНCO3. Якість кристалів гідрокарбонату натрію зі зростанням швидкості газу понижується. Висловлено обґрунтоване припущення, що знайдена залежність кінетики карбонізації розчину Na2CO3 та NaНCO3 від швидкості газу в апарату пояснюється гальмуванням абсорбції СО2, яке викликане дифузійним опором кристалізації гідрокарбонату натрію. Для підвищення якості кристалів та продуктивності карбонізації шляхом зменшення пересичення по NaНCO3 рекомендовано введення затравки в зону зав’язки кристалів у карбонізаційних колонах

Біографії авторів

Микола Федорович Порохня, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Аспірант

Кафедра хімічної техніки та промислової екології

Мусій Абрамович Цейтлін, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра хімічної техніки і промислової екології

Світлана Іванівна Бухкало, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра інтегрованих технологій, процесів та апаратів

Володимир Олексійович Панасенко, Державна Установа «Державний науково-дослідний і проектний інститут основної хімії»

Доктор технічних наук, професор, вчений секретар

Тетяна Борисівна Новожилова, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Доцент

Кафедра хімічної техніки та промислової екології

Посилання

  1. Porokhnia, M. F., Shestopalov, O. V. (2019). Analiz vplyvu sodovoho vyrobnytstva na stan navkolyshnoho seredovyshcha na terytoriyi Indiyi. Materialy XIII mizhnar. nauk.-tekh. konf. «Problemy ekolohiyi ta enerhozberezhennia». Mykolaiv, 52–53.
  2. Kolmanovskiy, I. I. (1964). Proizvodstvo dvuuglekislogo natriya (bikarbonata). Moscow: Himiya, 166.
  3. Lee, J. H., Lee, D. W., Kwak, C., Kang, K., Lee, J. H. (2019). Technoeconomic and Environmental Evaluation of Sodium Bicarbonate Production Using CO2 from Flue Gas of a Coal-Fired Power Plant. Industrial & Engineering Chemistry Research, 58 (34), 15533–15541. doi: https://doi.org/10.1021/acs.iecr.9b02253
  4. Dvornichenko, K. I. (1958). Kristallizatsiya bikarbonata natriya pri karbonizatsii rastvora Na2CO3 i NaHCO3. Trudy NIOHIM, 11, 67–89.
  5. Maharloo, D. G., Darvishi, A., Davand, R., Saidi, M., Rahimpour, M. R. (2017). Process intensification and environmental consideration of sodium bicarbonate production in an industrial soda ash bubble column reactor by CO 2 recycling. Journal of CO2 Utilization, 20, 318–327. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcou.2017.06.005
  6. Goharrizi, A. S., Abolpour, B. (2011). Estimation of sodium bicarbonate crystal size distributions in a steady-state bubble column reactor. Research on Chemical Intermediates, 38 (7), 1389–1401. doi: https://doi.org/10.1007/s11164-011-0470-0
  7. Wylock, C. E., Larcy, A., Cartage, T., Haut, B. (2009). Compartmental Modeling of an Industrial Column. Chemical Product and Process Modeling, 4 (5). doi: https://doi.org/10.2202/1934-2659.1386
  8. Mohammad, A. F., El-Naas, M. H., Suleiman, M. I., Musharfy, M. A. (2016). Optimization of a Solvay-Based Approach for CO2 Capture. International Journal of Chemical Engineering and Applications, 7 (4), 230–234. doi: https://doi.org/10.18178/ijcea.2016.7.4.579
  9. Yeh, J. T., Resnik, K. P., Rygle, K., Pennline, H. W. (2005). Semi-batch absorption and regeneration studies for CO2 capture by aqueous ammonia. Fuel Processing Technology, 86 (14-15), 1533–1546. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2005.01.015
  10. Lyu, Y., Brusseau, M. L. (2017). Optimizing the Gas Absorption/Chemical Reaction Method for Measuring Air–Water Interfacial Area in Porous Media. Water, Air, & Soil Pollution, 228 (12). doi: https://doi.org/10.1007/s11270-017-3637-5
  11. Karlsson, H., Svensson, H. (2017). Rate of Absorption for CO2 Absorption Systems Using a Wetted Wall Column. Energy Procedia, 114, 2009–2023. doi: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.03.1335
  12. Lyu, Y., Brusseau, M. L., El Ouni, A., Araujo, J. B., Su, X. (2017). The Gas-Absorption/Chemical-Reaction Method for Measuring Air-Water Interfacial Area in Natural Porous Media. Water Resources Research, 53 (11), 9519–9527. doi: https://doi.org/10.1002/2017wr021717
  13. Tan, L. S., Shariff, A. M., Lau, K. K., Bustam, M. A. (2012). Factors affecting CO2 absorption efficiency in packed column: A review. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 18 (6), 1874–1883. doi: https://doi.org/10.1016/j.jiec.2012.05.013

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-08-30

Як цитувати

Порохня, М. Ф., Цейтлін, М. А., Бухкало, С. І., Панасенко, В. О., & Новожилова, Т. Б. (2021). Виявлення особливостей кінетики карбонізації розчину карбонат-гідрокарбонату натрію та якості отриманих кристалів гідрокарбонату натрію. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(10(112), 38–44. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.239157

Номер

Том 4 № 10(112) (2021): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Mykola Porokhnia, Musii Tseitlin, Svitlana Bukhkalo, Vladimir Panasenko, Tetiana Novozhylova

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.