纯碱制造工艺的发展历程

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1、纯碱制造工艺的发展历程纯碱，化学名叫做碳酸钠，俗名苏打。化学式：Na2CO3，普通情况下为白色粉末，为强电解质。密度为2.532g/cm3，熔点为851℃，易溶于水，具有盐的通性。纯碱是一种重要的基本化工原料，广泛应用于建材、轻工、化工、冶金、纺织等工业部门和人们的日常生活。在建材方面主要用于制造平板玻璃；在轻工方面主要用于洗衣粉、三聚磷酸钠、保温瓶、灯泡、白糖、塘瓷、皮革、日用玻璃、造纸等；在化工方面主要用于苛化烧碱、小苏打、红矾钠、硝酸钠、亚硝酸钠、硅酸钠、硼砂等；在冶金方面主要用作冶炼助熔剂等。另外，纯碱还可用于显像管、石油、医药、国防军工等部

2、门。早期纯碱都是取自天然的植物碱或矿物碱，由于技术落后，产量很低，渐渐地无法满足人们的生活需求。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，单靠从植物碱和矿物碱提取的碱明显不足，人工制碱在这个时候诞生了。 一、吕布兰法1.产生背景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年获得专利，建立起日产250—300kg的碱厂。吕布兰制碱法所用的原料主要有食盐、硫

3、酸、木炭和石灰石。直到20世纪20年代被索尔维法所取代。 2.生产工艺第一步利用硫酸将食盐转变为硫酸钠：　　2NaCl+H2SO4===Na2SO4+2HCl第二步将硫酸钠与木炭、石灰石在炉中共热。炉中硫酸钠与木炭作用后生成硫化钠和一氧化碳：　　Na2SO4+4C===Na2S+4CO↑接着硫化钠与石灰石（CaCO3）进行反应，生成碳酸钠和硫化钙：　　Na2S+CaCO3===Na2CO3+CaS由于产物中混有未反应的黑炭，因此产物成黑色灰状物，称为黑灰。黑灰中含40%—45%的碳酸钠。第三步将黑灰用水浸取，溶液经浓缩后碳酸钠结晶析出。硫化钙不易溶于

4、水，沉淀成渣子被弃掉。 吕布兰制碱法掀起了化工制碱，解决了当时严重缺碱的现象，促进了社会发展，具有跨时代的意义。但是由于副产物CaS、HCl未能得到有效的回收，给环境造成了严重影响，产生了不小的负面影响，为了更好的可持续性发展，对吕布兰法的革新迫在眉睫。1836年肥皂制造商科塞（W．Gossage，1799—1877）创造用焦炭填充的洗涤塔。在塔内使从塔底上升的氯化氢气体被下降的水吸收，制得盐酸。1866年生产工作者迪肯（H．Deacon，1822—1876）和胡尔特（F．Hurter，1844—1896）将此氯化氢气体与预热的空气混合通过铜和锰的氧

5、化物，生成氯气：　　4HCl+O2===2H2O+2Cl2然后将氯气通入石灰水中，得到漂白液：　　2Cl2+2Ca(OH)2===Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O工业化学家钱斯（A．M．Chance，1844—1917）将含有二氧化碳的烟道气通入生产废料中，使废料硫化钙转变成硫化氢，然后用氧气氧化成硫磺：　　CaS+CO2+H2O===CaCO3↓+H2S　　2H2S+O2===2S↓+2H2O对吕布兰法进行革新后污染物减少了，有用副产品增加了，此举大大推动了制碱业的发展。3.历史意义面临产业革命的急需，吕布兰法制纯碱等技术应运而生，这使已有的

6、铅室法制硫酸也得到发展，解决了纺织、玻璃、肥皂等工业对酸、碱的需要。有力的带动了工业浪潮的发展，书写了化学史上新的篇章。二、索尔维制碱法1.产生背景欧内斯特·索尔维(E.ErnestSolvay1838-1922)，比利时工业化学家。1860年索尔维到其叔父的煤气厂工作，研究煤气废液的用途。他想从废液中提取碳酸铵，但实验失败。1861年他又用氨溶液、二氧化碳与食盐混合制成碳酸钠（称为氨碱法），但不知此反应已为前人发现过了。当年他获得比利时政府给他的专利，在布鲁塞尔开设一个小厂从事试验。1863年创办一个正式的制碱工厂，实现了氨碱法的工业化，此时他才知

7、道以前已有人取得氨碱法制碱的专利权，但均未能实现工业生产。索尔维制碱法在世界上获得迅速发展，到20世纪20年代，已完全取代吕布兰制碱法。2.生产工艺第一步：使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水，再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。NaCl＋NH3＋H2O＋CO2==NaHCO3↓＋NH4Cl将经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体。第二步：加热煅烧制得纯碱产品。2NaHCO3==Na2CO3＋H2O＋CO2↑放出的二氧化碳气体可回收循环使用。第三步：含有氯化铵的滤液与石灰乳[Ca(OH)2]混合加热，所放出的氨气可回收循环使用。CaO

8、＋H2O==Ca(OH)22NH4Cl＋Ca(OH)2==CaCl2＋2NH3↑＋2H2O3.历史意义氨碱法