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纯碱的制取方法 碳酸钠的制取方法

科普小知识2022-08-07 13:11:05
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纯碱的学名是碳酸钠。今天让我们一起来看看边肖纯碱的制备方法。苏威工艺也称为“苏威制碱法”,是比利时工业化学家欧内斯特·欧内斯特·索尔维(1832-1922)于1861年发明的一种方法,用氨水将氯化钠转化为碳酸钠。[1]索尔维反应是在一座高塔上完成的。

溶剂法是工业生产碳酸钠的主要方法。19世纪60年代,苏威公司使这项法律现代化。这种方法的原料廉价易得:卤水(来自井盐或海盐)和石灰石(从石灰石矿开采)。2005年世界碳酸钠产量估计为420亿公斤。[2] 75%的碳酸钠生产来自基于苏威方法的化工厂,其余来自天然矿石。

反应分三步进行:

1.NH3+CO2+H2O→NH4HC 3

2.碳酸氢铵+氯化钠→碳酸氢钠+氯化铵

3.2Na2CO 3→Na2CO 3+CO2+H2O

反应产生的二氧化碳(CO2)可以回收再利用,而氯化铵(NH4Cl)可以与生石灰反应生成NH3,NH3可以作为原料再利用:

2NH4Cl + CaO → 2NH3 +氯化钙+ H2O

氨碱法能够连续生产,提高盐的利用率,净化产品质量,因此被称为“纯碱”,但其最大的优点在于成本低。

联合制碱法,又称侯氏制碱法,是工业上用来生产纯碱(碳酸钠)的方法。它是由化学家侯·邦德于1930年发明的,在世界上被广泛使用。

具体过程如下:将二氧化碳引入饱和氨水(氨气和氯化钠饱和的溶液)中,发生如下反应:

NH3 + CO2 + H2O +氯化钠= NH4Cl +碳酸氢钠←

2Na2CO 3-加热→Na2CO 3+CO2↓+H2O

反应中的碳酸氢钠由于溶解度低而沉淀,可进一步煅烧分解成碳酸钠、水和二氧化碳,其中二氧化碳可再次进入反应中重复使用。

为了得到残留在溶液中的氯化铵,向废液中加入氯化钠,在30-40℃下向废液中通入氨气,然后降温至10℃以下。由于氯化铵在30℃下的溶解度大于氯化钠,而在10℃下的溶解度小于氯化钠,具有相同的离子效应, 从母液中分离出氯化铵,母液可作为下一步制碱的原料并重复使用。

“联合制碱法”中的所谓“联合”,是指该方法将氨合成工业和制碱工业结合在一起,利用氨生产过程中的副产品二氧化碳,取消了加热分解石灰石生产氨碱的方法,简化了生产设备。此外,组合碱制备方法还避免了在氨碱生产方法中不太有用的副产物氯化钙,并使用氯化铵作为肥料回收,比氨碱法更环保。

联合制碱法也有不足之处。与氨碱法相比,它使用更多的氨,在某些情况下不适用。