纯碱工业生产方法

化工产品阅读：88 时间：2023-01-01 12:00:00

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化易AI

2023-02-21回答

纯碱即苏打(soda)，化学式为Na2CO3，是一种重要的化工原料，是食品、造纸、制药、玻璃、肥皂、印染等工业乃至人民日常生活的必需品。
一:布兰制碱法: 古代，人们从草木灰中提取碳酸钾，后来又从盐碱地和盐湖等天然资源中获取碳酸钠，但量太小。远不能满足化工生产需求，1791年法国医生路布兰首先获得制碱专利，以食盐为原料制碱，称路布兰制碱法，该法分三布：
①用氯化钠与硫酸反应制硫酸钠：2NaCl+H2SO4=Na2SO4+2HCl；
②用焦炭还原硫酸钠得硫化钠：Na2SO4+4C=Na2S+4CO↑
③用硫化钠与石灰石反应制碳酸钠：Na2S+CaCO3=Na2CO3+CaS
缺点:; 该方法生产时需要高温，硫酸对设备腐蚀严重，CaS废弃物长期堆积臭气四溢，加之成本较高，后被氨碱法代替。
二: 氨碱法即索尔维制碱法，是1862年，比利时人索尔维以食盐、氨、二氧化碳原料发明的制碱法，其反应也分三步进行：
①NH3+CO2+H2O=NH4HCO3
②NH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl
③2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O
反应生成的CO2可回收利用，NH4Cl又可与生石灰反应重新生成氨气：

2NH4Cl+CaO=2NH3↑+CaCl2+H2O
缺点: 该法实现了连续化生产，食盐利用率得到提高，使纯碱价格大大降低，并且产品质量纯净，故被称纯碱。
三: 候氏制碱法对上述方法做了较大的改进，此法的最大特点是不从固体碳酸氢铵(NH4HCO3)，而是由盐卤先吸收氨后再碳酸化以进行连续生产，此法的原理是：低温下用氨饱和的饱和食盐水通入二氧化碳（CO2）可析出碳酸氢钠(NaHCO3)，此时母液中Na+减少而Cl-相对多，此时再加入细盐末，因同离子效应，低温氯化铵（NH4Cl）溶解度突然降低，而食盐(NaCl)的溶解度变化不大，所以氯化铵（NH4Cl）析出而食盐不析出，再用氨饱和后通二氧化碳（CO2），结果往返析出NaHCO3和NH4Cl，其中氨由氮与水中的氢化合制成，CO2是提取氢气和氮气的半水煤气之副产品，这样巧妙的把氮气工业和制碱工业联合起来，故候氏制碱法又称联合制碱法。该法生产的碱质量优良，纯白如雪，在1926年获美国费城“万国博览会金质奖”。具体是这样的：
1 向已经氨化的饱和食盐水中通入二氧化碳
NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3（析出）
2 加热碳酸氢钠，得到碳酸钠
2NaHCO3＝Na2CO3+H2O+CO2
3 利用碳酸钠通入石灰水，制得氢氧化钠
Na2CO3＋Ca(OH)2=2NaOH+CaCO3
4 培烧碳酸钙，得到二氧化碳循环
CaCO3=CaO+CO2
CaO+H2O=Ca(OH)2
5 向1步反应的母液中，加入过量食盐，氯化铵结晶析出，制成化肥使用。
侯德榜先生经过上千次试验，在1943年研究成功了联合制碱法。这种方法把合成氨和纯碱两种产品联合生产，提高了食盐利用率，缩短了生产流程，减少了对环境的污染，降低了纯碱的成本。