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纯碱的制取方法 碳酸钠的制取方法

2400 人参与  2017年06月16日 15:11  分类 : 化学知识  评论

纯碱学名碳酸钠,今天就和小编一起来看看纯碱的制取方法吧。

索尔维法

氨碱法(Solvay process、ammonia-soda process;又称“索尔维制碱法”)是1861年比利时工业化学家欧内斯特·索尔维(Ernest Solvay,1832-1922)发明的用氨水来使氯化钠转变为碳酸钠的方法。[1] 索尔维反应在一个高塔中完成。

索尔维法是工业生产碳酸钠的主要方法。此法于19世纪60年代由索尔维公司实现现代化生产。此法原料便宜且易得:盐卤(来自井盐或海盐)和石灰石(开采自石灰石矿)。全世界2005年碳酸钠产量估计为420亿千克。[2]碳酸钠产量的75%源于基于索尔维法的化工厂,其余为天然矿采集而来。

反应分三个步骤进行:

1. NH3 + CO2 + H2O → NH4HCO3

2. NH4HCO3 + NaCl → NaHCO3 + NH4Cl

3. 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O

反应生成的二氧化碳(CO2)可以回收再用,而氯化铵(NH4Cl)又可以与生石灰反应,产生NH3,重新作为原料使用:

2NH4Cl + CaO → 2NH3 + CaCl2 + H2O

氨碱法使生产实现了连续性生产,食盐的利用率得到提高,产品质量纯净,因而被称为“纯碱”,但最大的优点还在于成本低廉。

联合制碱法

联合制碱法又称侯氏制碱法,用于在工业上制取纯碱(Na2CO3),由化学家侯德榜于1930年发明,是世界上广泛采用的制纯碱法。

具体过程为:在饱和氨盐水中(氨气,氯化钠都达到饱和的溶液)通入二氧化碳从而发生如下反应:

NH3 + CO2 + H2O + NaCl = NH4Cl + NaHCO3

2NaHCO3 -加热→ Na2CO3 + CO2↑ + H2O

反应中的碳酸氢钠由于溶解度低而析出,可以进一步煅烧分解为碳酸钠,水和二氧化碳,其中二氧化碳可以再次进入反应重复利用。

为了获取存留在溶液中的氯化铵,在废液中加入氯化钠,并在30-40℃下向废液中通入氨气,然后降温到10℃以下,由于氯化铵在30℃时的溶解度比氯化钠大,而在10℃下溶解度比氯化钠小,以及同离子效应,使氯化铵从母液析出,其母液又可作为下一次制碱的原料,重复利用。

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二氧化碳,革除了用石灰石加热分解来生产的氨碱法,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,相比于氨碱法更环保。

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。

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