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联合制碱法

时间:2012-08-13 09:41 来源:华宇棋牌游戏
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氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵,这是第一步。第二步是:碳酸氢铵与氯化钠反应生成一分子的氯化铵和碳酸氢钠沉淀,碳酸氢钠之所以沉淀是因为它的溶解度较小。根据NH4Cl 在常温时的溶解度比NaCl 大,而在低温下却比NaCl 溶解度小的原理,在278K 283K(5 ℃~10 时,向母液中加入食盐细粉,而使NH4Cl 单独结晶析出供做氮肥。

     

化学原理

索氏制碱法原理 

NH3+CO2+H2ONH4HCO3 

NH4HCO3+NaClNaHCO3+NH4Cl 

总反应方程式:

NaCl + CO2 + H2O + NH3NaHCO3 + NH4Cl 

2NaHCO3→△Na2CO3+H2O+CO2↑(CO2循环使用)

侯氏制碱法又名联合制碱法

1NH3+H2O+CO2=NH4HCO3

2NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3

32NaHCO3(加热)=Na2CO3+H2O+CO2

即:①NaCl(饱和溶液)+NH3(先加)+H2O(溶液中)+CO2(后加)=NH4Cl+NaHCO3(溶解度一般,因为不断添加原料达到溶液饱和才沉淀)

2NaHCO3(加热)=Na2CO3+H2O+CO2

优点

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;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 CO2 这一工序。

注:纯碱就是碳酸钠

侯氏制碱法的产生和发展

1920年,侯德榜先生毅然回国任职。他全身心地投入制碱工艺和设备的改进上,终于摸索出了索尔维法的各项生产技术。19248,塘沽碱厂正式投产。1926年,中国生产的“红三角”牌纯碱在美国费城的万国博览会上获得金质奖章。产品不但畅销国内,而且远销日本和东南亚。

1937年日本帝国主义发动了侵华战争,他们看中了南京的硫酸铵厂,为此想收买侯德榜,但是遭到侯德榜的严正拒绝。为了不使工厂遭受破坏,他决定把工厂迁到四川,新建一个永利川西化工厂。

制碱的主要原料是食盐,也就是氯化钠,而四川的盐都是井盐,要用竹筒从很深很深的井底一桶桶吊出来。由于浓度稀,还要经过浓缩才能成为原料,这样食盐成本就高了。另外,索尔维制碱法的致命缺点是食盐利用率不高,也就是说有30%的食盐要白白地浪费掉,这样成本就更高了,所以侯德榜决定不用索尔维制碱法,而另辟新路。

他首先分析了索尔维制碱法的缺点,发现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。那么怎祥才能使另一半成分变废为宝呢?他想呀想,设计了好多方案,但是—一都被推翻了。后来他终于想到,能否把索尔维制碱法和合成氨法结合起来,也就是说,制碱用的氨和二氧化碳直接由氨厂提供,滤液中的氯化铵加入食盐水,让它沉淀出来。这氯化铵既可作为化工原料,又可以作为化肥,这样可以大大地提高食盐的利用率,还可以省去许多设备,例如石灰窑、化灰桶、蒸氨塔等。设想有了,能否成功还要靠实践。于是地又带领技术人员,做起了实验。l次、2次、10次、100次……一直进行了500多次试验,还分析了2000多个样品,才把试验搞成功,使设想成为了现实。

这个制碱新方法被命名为“联合制碱法”,它使盐的利用率从原来的70%一下子提高到96%。此外,污染环境的废物氯化钙成为对农作物有用的化肥——氯化铵,还可以减少1/3设备,所以它的优越性大大超过了索尔维制碱法,从而开创了世界制碱工业的新纪元

侯氏制碱法的发明特点和原理

发明特点

针对索尔维法生产纯碱时食盐利用率低,制碱成本高,废液、废渣污染环境和难以处理等不足,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。这个新工艺是把氨厂和碱厂建在一起,联合生产。由氨厂提供碱厂需要的氨和二氧化碳。母液里的氯化铵用加入食盐的办法使它结晶出来,作为化工产品或化肥。食盐溶液又可以循环使用。为了实现这一设计,在19411943年抗日战争的艰苦环境中,在侯德榜的严格指导下,经过了500多次循环试验,分析了2000多个样品后,才把具体工艺流程定下来,这个新工艺使食盐利用率从70%一下子提高到96%,也使原来无用的氯化钙转化成化肥氯化铵,解决了氯化钙占地毁田、污染环境的难题。这方法把世界制碱技术水平推向了一个新高度,赢得了国际化工界的极高评价。1943年,中国化学工程师学会一致同意将这一新的联合制碱法命名为“侯氏联合制碱法”。所谓“联合制碱法”中的“联合”,指该法将合成氨工业与制碱工业组合在一起,利用了生产氨时的副产品CO2,革除了用石灰石分解来生产,简化了生产设备。此外,联合制碱法也避免了生产氨碱法中用处不大的副产物氯化钙,而用可作化肥的氯化铵来回收,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。联合制碱法很快为世界所采用。

发明原理

侯氏制碱法的原理是依据离子反应发生的原理进行的,离子反应会向着离子浓度减小的方向进行。也就是很多初中高中教材所说的复分解反应应有沉淀、气体和难电离的物质生成。他要制纯碱(Na2CO3),就利用NaHCO3在溶液中溶解度较小,所以先制得NaHCO3,再利用碳酸氢钠不稳定性分解得到纯碱。要制得碳酸氢钠就要有大量钠离子和碳酸氢根离子,所以就在饱和食盐水中通入氨气,形成饱和氨盐水,再向其中通入二氧化碳,在溶液中就有了大量的钠离子、铵根离子、氯离子和碳酸氢根离子,这其中NaHCO3溶解度最小,所以析出,其余产品处理后可作肥料或循环使用。


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