生產(chǎn)方法
4.1 技術(shù)發(fā)展史 4.1.1 實(shí)驗(yàn)室方法 實(shí)驗(yàn)室制取碳酸鈉:2NaOH + CO2==== Na2CO3+ H2O。
4.1.2 呂布蘭法
最早在1791年,古人就開始用食鹽、硫酸、煤、石灰石為原料生產(chǎn)碳酸鈉,是為呂布蘭法。 此法原料利用不充分、勞動(dòng)條件惡劣、產(chǎn)品質(zhì)量不佳,逐漸為索爾維法代替。
4.1.3索爾維法 1859年,比利時(shí)人索爾維,用食鹽、氨水、二氧化碳為原料,于室溫下從溶液中析出碳酸氫鈉,將它加熱,即分解為碳酸鈉,人們將此方法稱為索氏制堿法,此法一直沿用至今。
4.1.4 侯德榜法 1943年中國(guó)人侯德榜留學(xué)海外歸來,他結(jié)合中國(guó)內(nèi)地缺鹽的國(guó)情 ,對(duì)索爾維法進(jìn)行改進(jìn),將純堿和合成氨兩大工業(yè)聯(lián)合,同時(shí)生產(chǎn)碳酸鈉和化肥氯化銨,大大地提高了食鹽利用率,是為侯氏制堿法。 廣州純堿
4.2 反應(yīng)原理 索氏制堿法和侯氏制堿法的主要化學(xué)反應(yīng)式均為:
反應(yīng)式一:NaCl + CO2+ NH3·H2O ==== NaHCO3↓+ NH4Cl NaHCO3(碳酸氫鈉)可溶只是在這種條件下,碳酸氫鈉溶解的量大于該條件下的溶解度,所以析出了碳酸氫鈉固體,經(jīng)過濾,得到碳酸氫鈉固體。
反應(yīng)式二:2NaHCO3==Δ== Na2CO3+ CO2↑+ H2O 索氏制堿法和侯氏制堿法所不同的,是索氏法在整個(gè)制取過程中NH3是循環(huán)使用的: 2NH4Cl + Ca(OH)2 ==Δ== 2NH3↑+ CaCl2+ 2H2O
而侯氏法在整個(gè)制取過程中,NH4Cl直接作為純堿的副產(chǎn)品----肥料。
所以,索氏法的產(chǎn)品是碳酸鈉,副產(chǎn)氯化鈣;而侯氏法的產(chǎn)品是碳酸鈉,副產(chǎn)氯化銨。
4.3 侯氏制堿法詳解 即: ?、貼aCl(飽和) + NH3+ H2O + CO2==== NH4Cl + NaHCO3
②2NaHCO3==Δ== Na2CO3+ H2O + CO2↑ 氨氣與水和二氧化碳反應(yīng)生成一分子的碳酸氫銨,這是{dy}步。 廣州純堿
(1)NH3+ H2O + CO2==== NH4HCO3 第二步是:碳酸氫銨與氯化鈉反應(yīng)生成的碳酸氫鈉沉淀和氯化銨,碳酸氫鈉之所以沉淀是因?yàn)樗娜芙舛容^小。
(2) NH4HCO3 + NaCl(飽和) ==== NH4Cl + NaHCO3↓ 合成的碳酸氫鈉部分可以直接出廠銷售,其余的碳酸氫鈉會(huì)被加熱分解,生成碳酸鈉,生成的二氧化碳可以重新回到{dy}步!
(3)2NaHCO3==Δ== Na2CO3+ H2O+ CO2↑ 根據(jù)NH4Cl溶解度比NaCl大,而在低溫下卻比NaCl溶解度小的原理,在 278K ~ 283K(5 ℃~ 10 ℃) 時(shí),向母液中加入食鹽細(xì)粉,而使NH4Cl單獨(dú)結(jié)晶析出供做氮肥。
此法優(yōu)點(diǎn):保留了氨堿法的優(yōu)點(diǎn),xc了它的缺點(diǎn),使食鹽的利用率提高到96 %;NH4Cl 可做氮肥;可與合成氨廠聯(lián)合,使合成氨的原料氣CO 轉(zhuǎn)化成CO2,革除了CaCO3制CO2這一工序。廣州純堿
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