聯合制堿法(侯氏制堿法)
NH3+CO2+H20+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓(NaHCO3因溶解度較小,故為沉澱,使反應得以進行)
2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O("="上應有加熱的符号)
要點
是在索爾維制堿法的濾液中加入食鹽固體,并在30℃~40℃下往濾液中通入氨氣和二氧化碳氣,使它達到飽和,然後冷卻到10℃以下,根據NH4Cl在常溫時的溶解度比NaCl大,而在低溫下卻比NaCl溶解度小的原理,結晶出氯化铵(一種化肥),其母液又可重新作為索爾維制堿法的制堿原料。
優點
保留了氨堿法的優點,消除了它的缺點,使食鹽的利用率提高到96%;NH4Cl可做氮肥;可與合成氨廠聯合,使合成氨的原料氣CO轉化成CO2,革除了CaCO3制CO2這一工序。
碳酸鈉用途非常廣泛。雖然人們曾先後從鹽堿地和鹽湖中獲得碳酸鈉,但仍不能滿足工業生産的需要。
1862年,比利時人索爾維(Ernest Solvay,1838-1922)發明了以食鹽、氨、二氧化碳為原料制取碳酸鈉的"索爾維制堿法"(又稱氨堿法)。此後,英、法、德、美等國相繼建立了大規模生産純堿的工廠,并組織了索爾維公會,對會員以外的國家實行技術封鎖。
第一次世界大戰期間,歐亞交通梗塞。由于我國所需純堿都是從英國進口的,一時間,純堿非常缺乏,一些以純堿為原料的民族工業難以生存。1917年,愛國實業家範旭東在天津塘沽創辦了永利堿業公司,決心打破洋人的壟斷,生産出中國的純堿。他聘請正在美國留學的侯德榜先生出任總工程師。
1920年,侯德榜先生毅然回國任職。他全身心地投入制堿工藝和設備的改進上,終于摸索出了索爾維法的各項生産技術。1924年8月,塘沽堿廠正式投産。1926年,中國生産的"紅三角"牌純堿在美國費城的萬國博覽會上獲得金質獎章。産品不但暢銷國内,而且遠銷日本和東南亞。
針對索爾維法生産純堿時食鹽利用率低,制堿成本高,廢液、廢渣污染環境和難以處理等不足,侯德榜先生經過上千次試驗,在1943年研究成功了聯合制堿法。這種方法把合成氨和純堿兩種産品聯合生産,提高了食鹽利用率,縮短了生産流程,減少了對環境的污染,降低了純堿的成本。聯合制堿法很快為世界所采用。
原理
是依據離子反應發生的原理進行的,離子反應會向着離子濃度減小的方向進行。也就是很多初中高中教材所說的複分解反應應有沉澱,氣體和難電離的物質生成。他要制純堿(Na2CO3),就利用NaHCO3在溶液中溶液中溶解度較小,所以先制得NaHCO3。再利用碳酸氫鈉不穩定性分解得到純堿。要制得碳酸氫鈉就要有大量鈉離子和碳酸氫根離子,所以就在飽和食鹽水中通入氨氣,形成飽和氨鹽水,再向其中通入二氧化碳,在溶液中就有了大量的鈉離子,铵根離子,氯離子和碳酸氫根離子,這其中NaHCO3溶解度最小,所以析出,其餘産品處理後可作肥料或循環使用。
氨堿法(索爾維制堿法)
1862年,比利時人索爾維(Ernest Solvay,1832-1922)以食鹽、氨、二氧化碳為原料,制得了碳酸鈉,是為氨堿法(ammomia soda process)。
反應分三步進行:
NH3+CO2+H2O===NH4HCO3
NH4HCO3+NaCl===NaHCO3+NH4Cl
2NaHCO3===Na2CO3+CO2+H2O
反應生成的CO2可以回收再用,而NH4Cl又可以與生石灰反應,産生NH3,重新作為原料使用:2NH4Cl+CaO===2NH3+CaCl2+H2O
氨堿法使生産實現了連續性生産,食鹽的利用率得到提高,産品質量純淨,因而被稱為純堿,但最大的優點還在于成本低廉。1867年索爾維設廠制造的産品在巴黎世界博覽會上獲得銅制獎章,此法被正式命名為索爾維法。此時,純堿的價格大大下降。消息傳到英國,正在從事路布蘭法制堿的英國哈琴森公司取得了兩年獨占索爾維法的權利。
1873年哈琴森公司改組為蔔内門公司,建立了大規模生産純堿的工廠,後來,法、德、美等國相繼建廠。這些國家發起組織索爾維公會,設計圖紙隻向會員國公開,對外絕對保守秘密。凡有改良或新發現,會員國之間彼此通氣,并相約不申請專利,以防洩露。除了技術之外,營業也有限制,他們采取分區售貨的辦法,例如中國市場由英國蔔内門公司獨占。
由于如此嚴密的組織方式,凡是不得索爾維公會特許權者,根本無從問津氨堿法生産詳情。多少年來,許多國家要想探索索爾維法奧秘的廠商,無不以失敗而告終。直到1933年侯德榜著書《純堿制造》,将索爾維制堿法公之于衆。再到後來被更為先進的侯氏制堿法取代。



















