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纯碱的生产方法

发布时间:2012-07-07 23:27:00  浏览:

4.1 技术发展史
  4.1.1 实验室方法
  实验室制取碳酸钠:2NaOH + CO2==== Na2CO3+ H2O。
  4.1.2 吕布兰法
  最早在1791年,古人就开始用食盐、硫酸、煤、石灰石为原料生产碳酸钠,是为吕布兰法。
  此法原料利用不充分、劳动条件恶劣、产品质量不佳,逐渐为索尔维法代替。
  4.1.3索尔维法
  1859年,比利时人索尔维,用食盐、氨水、二氧化碳为原料,于室温下从溶液中析出碳酸氢钠,将它加热,即分解为碳酸钠,人们将此方法称为索氏制碱法,此法一直沿用至今。
  4.1.4 侯德榜法
  1943年中国人侯德榜留学海外归来,他结合中国内地缺盐的国情 ,对索尔维法进行改进,将纯碱和合成氨两大工业联合,同时生产碳酸钠和化肥氯化铵,大大地提高了食盐利用率,是为侯氏制碱法。
  4.2 反应原理
  索氏制碱法和侯氏制碱法的主要化学反应式均为:
  反应式一:NaCl + CO2+ NH3·H2O ==== NaHCO3↓+ NH4Cl
  NaHCO3(碳酸氢钠)可溶只是在这种条件下,碳酸氢钠溶解的量大于该条件下的溶解度,所以析出了碳酸氢钠固体,经过滤,得到碳酸氢钠固体。
  反应式二:2NaHCO3==Δ== Na2CO3+ CO2↑+ H2O
  索氏制碱法和侯氏制碱法所不同的,是索氏法在整个制取过程中NH3是循环使用的:
  2NH4Cl + Ca(OH)2 ==Δ== 2NH3↑+ CaCl2+ 2H2O
  而侯氏法在整个制取过程中,NH4Cl直接作为纯碱的副产品----肥料。
  所以,索氏法的产品是碳酸钠,副产氯化钙;而侯氏法的产品是碳酸钠,副产氯化铵。
  4.3 侯氏制碱法详解
  即:
  ①NaCl(饱和) + NH3+ H2O + CO2==== NH4Cl + NaHCO3 
  ②2NaHCO3==Δ== Na2CO3+ H2O + CO2↑
  氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵,这是第一步。
  (1)NH3+ H2O + CO2==== NH4HCO3
  第二步是:碳酸氢铵与氯化钠反应生成的碳酸氢钠沉淀和氯化铵,碳酸氢钠之所以沉淀是因为它的溶解度较小。
  (2) NH4HCO3 + NaCl(饱和) ==== NH4Cl + NaHCO3↓
  合成的碳酸氢钠部分可以直接出厂销售,其余的碳酸氢钠会被加热分解,生成碳酸钠,生成的二氧化碳可以重新回到第一步!
  (3)2NaHCO3==Δ== Na2CO3+ H2O+ CO2↑
  根据NH4Cl溶解度比NaCl大,而在低温下却比NaCl溶解度小的原理,在 278K ~ 283K(5 ℃~ 10 ℃) 时,向母液中加入食盐细粉,而使NH4Cl单独结晶析出供做氮肥。
  此法优点:保留了氨碱法的优点,消除了它的缺点,使食盐的利用率提高到96 %;NH4Cl 可做氮肥;可与合成氨厂联合,使合成氨的原料气CO 转化成CO2,革除了CaCO3制CO2这一工序。

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