3.7.3. Оценка неопределённостей

Неопределённости коэффициентов выбросов

Неопределенности для значений по умолчанию были выведены на основании мнения экспертов и представлены в таблице 3.8.

Неопределённости данных о деятельности

Если данные о деятельности получают с заводов, то оценки неопределённостей можно получить от производителей. Данные, полученные от национальных статистических агентств, обычно не сдержат оценки неопределённостей. Если значения неопределённостей не доступны из других источников, то можно применить значение по умолчанию ±5%.

3.8. Производство кальцинированной соды (карбоната натрия)

3.8.1. Введение

Кальцинированная сода (карбонат натрия, Na2CO3) – является одним из важнейших продукции химической промышленности; и используется в качестве исходного материала во многих отраслях промышленности, включая производство стекла, мыла и моющих средств, целлюлозы и бумаги, в черной и цветной металлургии и прочее (Коломиец М. с соавт, 2008). Диоксид углерода (CO2) выделяется при использовании кальцинированной соды; эти выбросы учитываются как источник в той промышленности, где она применяется, см. главу 2 тома 3. CO2 также выделяется в процессе производства кальцинированной соды, при этом количество CO2 зависит от типа промышленного процесса. Выбросы CO₂ от производства кальцинированной соды значительно меняются в зависимости от производственного процесса. В российском производстве кальцинированной соды в значительной мере (порядка 70%) доминирует аммиачный метод Сольве. Кроме того, в нашей стране соду получают из нефелин-содержащих руд, и нигде в мире, кроме России она не внедрена в промышленном масштабе (Коломиец М. с соавт, 2008; ИнфоМайн , 2008; Межправительственная, 2006).

Другие области применения известняка и других карбонатов были рассмотрены в главе 2 тома 3.

3.8.2. Производство кальцинированной соды

по аммиачному методу Сольве

При производстве соды методом Сольве раствор хлорида натрия, карбонатное сырье (известняк, мел), доменный кокс и аммиак используются в качестве сырьевых материалов в серии реакций, приводящих к образованию кальцинированной соды. При этом аммиак возвращается в цикл и теряется лишь в небольшом количестве. Последовательность реакций в процессе Сольве можно описать следующим образом:

CaCO3+нагрев=CaO + СО2 CaO+H2O=Ca(OH)2 2NaCl+2H2O+2NH3+2CO2=2NaHCO3+2NH4Cl 2NaHCO3+нагрев=Na2CO3+CO2+H2O Ca(OH)2+2NH4Cl=CaCl2+2NH3+2H2O

Суммарная реакция выглядит так

CaCO3+2NaCl=Na2CO3+CaCl2

В серии реакций, показанных выше, CO₂ выделяется в двух стадиях:

Обжиг карбонатного сырья

Кальцинирование (термическое разложение гидрокарбоната натрия (NaHCO₃).

Образующийся CO₂ улавливают, сжимают и направляют в башни осаждения Сольве, где CO₂ поглощается смесью солевого раствора (водного раствора NaCl) и аммиака. Хотя CO₂ образуется как побочный продукт, его извлекают и возвращают в процесс на стадии карбонизации, поэтому теоретически процесс нейтральный, т. е. выделение CO₂ равно потреблению CO₂.

На практике некоторое количество CO2 улетает в атмосферу при производстве методом Сольве, поскольку образуется больше CO2, чем требуется стехиометрически. Избыток CO2 возникает при кальцинировании известняка с доменным коксом. Известняк соединяется с коксом в количестве около 7% от веса известняка.

процесс комплексной переработки нефелин-содержащих руд

В основе производства соды по данной технологии лежат нефелин-содержащие руды, к которым относят нефелиновые и нефелин-апатитовые. Нефелин представляет собой минерал, содержащий группы щелочных алюмосиликатных пород ((Na₂O, K₂O) Al₂O₃(2+n)SiO₂, где n изменяется от 0 до 2). Состав руд непостоянен и может существенно меняться для различных месторождений. При производстве кальцинированной соды руды подвергают комплексной переработке. Способ переработки выбирается в зависимости от специфики конкретного производства. В результате образуются растворы карбонатов или гидроксидов щелочных металлов (Na, K), которые затем направляются на непосредственное производство соды. Технологический процесс переработки полученного раствора состоит из следующих основных стадий:

• нейтрализации исходного раствора;

• концентрационной выпарки раствора и растворения в нем двойной соли;

• первой стадии выделения соды;

• выделения сульфата калия;

• второй стадии выделения соды;

• выделения двойной соли;

• выделения хлорида калия;

• выделения карбоната калия (поташа).

В зависимости от способа переработки нефелин-содержащих руд (в частности, при спекании нефелина с известняком: (K, Na)₂O⋅Al₂O₃⋅2SiO₂ + 4CaCO₃ = 2(K, Na) AlO₂ + 2Ca₂SiO₄ + 4CO₂) может выделяться некоторое количество CO₂. Поэтому при определении потенциальных источников парниковых газов важно уточнять технологии производства соды на каждом предприятии в регионе. При наличии выбросов CO₂ в атмосферу, их необходимо учитывать при составлении региональных кадастров (Мельников Е.Я. с соавт, 1983; Зайцев И.Д. соавт., 1986; Коломиец М. с соавт, 2008; ИнфоМайн , 2008; Межправительственная, 2006).

Оценка выбросов CO2 для каждого предприятия, производящего кальцинированную соду в регионе, должна быть основана на общем балансе CO2 для всего химического процесса. При оценке выбросов с предприятия, применяющего аммиачный метод Сольве, можно использовать упрощённый вариант баланса, который предполагает, что выбросы CO2 происходят от стехиометрического окисления углерода кокса. Производство кальцинированной соды относится к деятельности химической промышленности, поэтому выбросы следует учитывать в секторе «Промышленные процессы и использование продукции» (ППИП) (Межправительственная, 2006).

Блок 3.7 Двойной учёт

Во избежание двойного учёта выбросы CO2 от производства кальцинированной соды должны быть учтены в секторе ППИП, а не в секторе «Энергия». Кокс, применяемый в производственном процессе Сольве, должен быть вычтен из сектора «Энергетика» как неэнергетическое использование кокса.