纯碱工业_碳酸钠生产

纯碱工业始于18世纪末，随着工业的需要和制碱原料的改变，纯碱(Na2CO3)生产技术得到迅速发展，生产装置趋向大型化、机械化、自动化。1983年世界纯碱产量约30Mt。在碳酸钠工业生产史上，法国人N.吕布兰，比利时人E.索尔维，ZG人侯德榜等，都作出了突出的贡献。

制碱方法摸索

欧洲人也知道从淋过海草灰的汁液中提取碱。可是，随着18世纪中期工业革命从英国开始后，纺织、印染、造纸、制皂和玻璃等工业需求的碱量剧增，单靠从天然碱和植物灰中提取的碱明显不足，这就需要人工制造。

化学家们根据分析，认识到食盐和纯碱中含有共同的成分组成后，就开始着手将食盐转变成纯碱的尝试。这从18世纪前半叶就开始了，但是都未获得成功。

吕布兰法

1783年，法国科学院以1200法郎高额奖金悬赏征求制造纯碱的方法。1789年，法国奥尔良地区封建主公爵的侍从医生吕布兰（N．Leblanc,1742—1806）成功地创造了一种制碱的方法，1791年获得ZL，建立起日产250~300 kg的碱厂。吕布兰制碱法所用的原料除食盐外，还有硫酸、木炭和石灰石。

索尔维制碱法

1861年，比利时人索尔维（Ernest Solvay,1832-1922）以食盐、石灰石和氨为原料，制得了碳酸钠和氯化钙，是为氨碱法（ammonia soda process）。

索尔维制碱法反应步骤为：

NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3+NH4Cl，

CaCO3=高温=CaO+CO2↑，2NH4Cl+CaO===2NH3↑+CaCl2+H2O

2NaHCO3=高温=Na2CO3+CO2 +H2O

反应生成的CO2和NH3可重新作为原料使用。

总反应式为：CaCO3+2NaCl=高温=CaCl2+Na2CO3（注意 不是复分解反应）

索尔维制碱法的缺点，主要在于原料中各有一半的比分没有利用上，只用了食盐中的钠和石灰中碳酸根，二者结合才生成了纯碱。食盐中另一半的氯和石灰中的钙结合生成了氯化钙，这个产物都没有利用上。

侯氏制碱法

侯氏制碱法又称联合制碱法,是我国化学工程专家侯德榜于1943年创立的。是将氨碱法和合成氨法两种工艺联合起来,同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。原料是食盐水、氨气和二氧化碳-合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。此方法提高了食盐利用率,缩短了生产流程,减少了对环境的污染,降低了纯碱的成本,克服了氨碱法的不足,曾在享有盛誉,得到普遍采用。变换气制碱的联碱工艺,是我国duchuang,具有显著的节能效果。

总反应方程式：

NaCl + CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl（可作氮肥）

2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑（CO2循环使用）(以加热作为反应条件)

(在反应中NaHCO3沉淀，所以这里有沉淀符号，这也正是这个方法的便捷之处）

即：①NaCl(饱和溶液)+NH3（先加）+H2O（溶液中）+CO2（后加）=NH4Cl+NaHCO3↓ （NaHCO3能溶于水，但是侯氏制碱法向饱和氯化钠溶液中通入氨气，由于氯化钠溶液饱和，生成的碳酸氢钠溶解度小于氯化钠，所以碳酸氢钠以沉淀析出）

（先添加NH3而不是CO2：CO2在NaCl中的溶解度很小，先通入NH3使食盐水显碱性(用无色酚酞溶液检验)，能够吸收大量CO2气体，产生高浓度的HCO3-,才能析出NaHCO3晶体。）

2NaHCO3（加热）=Na2CO3+H2O+CO2↑

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(氮肥不可与碱性物质混用，但可用草木灰检验其纯度)；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，减少可能造成的环境污染。

侯氏联合制碱法也存在不足。较氨碱法而言，它的用氨量较大，在有些情况下不适用。