壹:麩堿工藝:古代人們從草木灰中提取碳酸鉀,後來從鹽堿地、鹽湖等自然資源中獲得碳酸鈉,但量太少。遠遠不能滿足化工生產的需要,在1791年,法國博士盧布蘭首先獲得了制堿專利,將鹽制成堿,稱為盧布蘭制堿法。該方法分為三個部分:
①硫酸鈉由氯化鈉和硫酸反應制得:2 NaCl+h2so 4 = na2so 4+2 HCl;
(2)用焦炭還原硫酸鈉得到硫化鈉:Na2SO4+4C = Na2S+4Co =
③硫化鈉與石灰石反應生成碳酸鈉:Na2S+CaCO3=Na2CO3+CaS。
缺點:;這種方法生產需要高溫,硫酸對設備腐蝕嚴重,CaS廢料堆積時間長,到處是臭味,成本高,因此被氨堿法取代。
二:氨堿法,即索爾維堿制備法,是比利時索爾維於1862年發明的,以鹽、氨和二氧化碳為原料,其反應也分為三步:
①NH3+CO2+H2O=NH4HCO3
②碳酸氫銨+氯化鈉=碳酸氫鈉+氯化銨
③2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O
反應產生的CO2可以回收利用,NH4Cl可以與生石灰反應再生氨;
2NH4Cl+CaO=2NH3↑+CaCl2+H2O
缺點:這種方法實現了連續生產,提高了鹽的利用率,大大降低了純堿的價格,產品質量純正,故稱純堿。
第三,侯氏制堿法大大改進了上述方法。這種方法最大的特點是不從固體碳酸氫銨(NH4HCO3)中吸氨,而是先從鹵水中吸氨,再碳酸化連續生產。這種方法的原理是在低溫下,可以將二氧化碳(CO2)通入用氨飽和的飽和鹽水中,沈澱出碳酸氫鈉(NaHCO3)。此時母液中Na+減少,Cl-相對較高,再加入。由於同離子效應,低溫氯化銨(NH4Cl)的溶解度突然降低,而食鹽(NaCl)的溶解度變化不大,所以氯化銨(NH4Cl)沈澱但食鹽不沈澱,然後用氨飽和,再通入二氧化碳(CO2)。於是,NaHCO3和NH4Cl來回沈澱,其中氨是氮氣和水加氫制得的,CO2是提取氫氣和氮氣的半水煤氣副產物,從而巧妙地將制氮工業和制堿工業結合起來。用這種方法生產的堿品質優良,純凈如雪,曾獲1926美國費城“世博會金獎”。具體來說,是這樣的:
1向氨化飽和鹽水中引入二氧化碳。
NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3(沈澱)
2.加熱碳酸氫鈉得到碳酸鈉。
碳酸氫鈉=碳酸鈉+H2O+二氧化碳
3.氫氧化鈉是通過將石灰水引入碳酸鈉中制備的。
碳酸鈉+氫氧化鈣= 2氫氧化鈉+碳酸鈣
4、焙燒碳酸鈣,得到二氧化碳循環。
CaCO3=CaO+CO2
氧化鈣+H2O =氫氧化鈣
5.在1步反應的母液中加入過量的鹽,氯化銨會結晶出來制成肥料。
經過上千次的實驗,侯先生在1943中研究成功了聯堿工藝。該方法將合成氨和純堿結合起來,提高了鹽的利用率,縮短了生產流程,減少了對環境的汙染,降低了純堿成本。