第六章 制碱工业(二)
工业制纯碱
侯德榜制碱法 原料： CO2 、NH3、NaCl
△
2NaHCO3 产物的生成：
Na2CO3 + CO2 + H2O
滤液：NaCl 循环使用 滤渣：NH4Cl 化工原料和肥料
滤液的处理 NH3、NaCl （NaCl、NH4Cl）
｛
“联合制碱法” 在联合制碱中，所用原料CO2和NH3是 中“联合”的意 由 ，提供，所以工业生产上 合成氨厂 义？
三、侯氏制碱（联合制碱法） 侯氏制碱法的流程图(联合制碱法）
侯氏制碱法的原理
1、合成氨工厂的反应： N2的制取：空气液化 高温 高温 H2、CO2的制取： C+H2O(g)→ H2+CO 、CO+H2O(g) → H2+CO2 NH3的合成： N2+3H2 → 2NH3 2、向已经氨化的饱和食盐水中通入二氧化碳 3、 加热碳酸氢钠，得到碳酸钠
CO2 ：高温下焦炭与水蒸气的反应 NH3 ：工业合成氨的反应
原 料 来 CO ：石灰石的煅烧 2 源 NH3 ：Ca(OH)2与NH4Cl的反应 循环物 质 优缺点
CO2
NH3
CO2
NaCl
优点： 1、原料（食盐和石灰石）便宜； 2、产品纯碱的纯度高； 3、副产品氨和二氧化碳都可以回收 循环使用； 4、制造步骤简单，适合于大规模生 产。 1、 NaCl利用率低 缺点： 2、生成用途不大的CaCl2
二、索尔维制碱法（氨碱法）： 索氏制碱法的流程图：（氨碱法）
饱 和 食 盐 水 过滤 通NH3 氨 洗涤 盐 通CO2 水 煅 石灰石 沉淀
NaHCO3
煅烧
CO2(循环使用）
Na2CO3产品
滤液
NH4Cl、NaCl
《制碱工业》课件
重要性
制碱工业是现代工业生产过程中不可或缺的 一部分，为许多领域提供了重要的化学物质。
产品种类
制碱工业的产品包括氢氧化钠、氢氧化钾、 重碳酸钠等，用途广泛。
市场需求
随着经济的发展和科技的进步，对制碱产品 的需求不断增长。
环境影响
制碱工业生产过程中产生的废物和排放物可 能对环境造成一定的影响，需要采取有效的 环保措施。
创新研发
制碱工业将继续进行技术创新， 寻求更高效、环保的生产工艺 和装备。
分离和纯化
将反应产物进行分离和纯化， 得到高纯度的碱性物质。
制碱工业中的关键技术和装备
制碱工业依赖于一系列关键技术和高效的装备，以提高生产效率和产品质量。
1
电解法
电解法是制取氢氧化钠和氯气的常用工艺，利用电解槽将盐水分解。
2
氨法
氨法是制取碳酸钠的重要Байду номын сангаас法，通过氨法反应将氯化钠转化为碳酸钠。
3
现代化设备
制碱的定义和原理
制碱是通过一系列化学反应将酸性物质转化为碱性物质的过程。它涉及酸碱中和反应和物质分解反应， 并受到温度、压力和催化剂等因素的影响。
1
物质分解反应
2
制碱过程中还会涉及物质的分解反应，
将原料分解为更简单的化学物质。
3
酸碱中和反应
制碱的基本原理是通过与酸性物质反 应来中和酸性物质，从而产生碱性物 质。
现代制碱工业采用自动化、数字化和智能化的高效设备，提高生产效率和安全性。
制碱工业面临的挑战和发展趋势
制碱工业在不断发展，面临着一些挑战，以及一些未来的发展趋势。
环境保护
制碱工业需要采取更严格的环 保措施，减少废物和排放物对 环境的影响。
制碱工业发展史
制碱工业发展史一、古代制碱工业古代制碱工业可以追溯到5000多年前，早在公元前3500年，古巴比伦和苏美尔人就已掌握了制碱的技术。
其后，古埃及人也开始制碱的生产。
他们利用尼罗河的沉淀物和碳酸钠制取碱，这种碱在制皂和玻璃等行业中得到广泛应用。
古代中国也有制碱的传统，早在春秋战国时期，中国已经开始用木灰和石灰等物质制取碱。
古代希腊罗马时期，碳酸钠已经成为一种重要的商品，使用范围涵盖了许多领域，包括皂类、玻璃类、冶金工业等。
在制碱生产方面，古代人凭借其丰富的实践经验，探索出了一些简单的工艺方法。
这些方法虽然没有现代化工生产技术那么复杂，但通过长期实践和总结，实现了古代社会对碱的需求。
二、近代制碱工业的兴起16世纪后，伴随着工业革命的兴起和科学研究的发展，制碱工业进入了一个新的发展阶段。
这一时期，以法国为代表的欧洲国家开始了制碱工业的兴起。
法国科学家Leblanc于1791年成功发明了蒸馏盐法，这一方法将盐从海水中提取出来，并通过一系列的反应制取出了碳酸钠。
这种方法成为了当时最主要的碱生产工艺。
很快，英国、德国、美国也开始效仿法国的方法大规模生产碱。
在19世纪初期，随着化学工业的发展，碱的需求量逐渐增加，制碱工业也迎来了全面的发展。
当时的制碱工艺主要有盐湖蒸发法、蒸馏法和氯化钠电解法等。
其中氯化钠电解法的发明，开辟了新型制碱工艺的先河。
三、现代制碱工业的发展20世纪初，随着化学工业的迅速发展和科学技术的进步，制碱工业进入了现代化生产阶段。
在20世纪30年代，氯化钠电解法逐渐成为了主流的碱生产工艺。
这种技术具有高效、节能、环保的特点，使得生产成本大大降低，质量也得到了进一步提升。
同时，氯化钠电解法也拓宽了碱的应用领域，使得碱可以广泛应用于化工、冶金、轻工、建材等领域。
20世纪中叶，我国的碱业也逐渐发展起来，成为了国民经济的重要支柱产业。
中国的碱业以天然碱为主，主要有盐湖提碱和碱性泉水提碱两大类。
其中，盐湖提碱主要分布在青海和内蒙古等地，以镁盐、钠硫盐等为原料；碱性泉水提碱主要分布在重庆、西藏、贵州等地，以温泉和电泳泉为原料。
纯碱工业制法
纯碱工业制法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：纯碱，化学名为碳酸氢钠，也称碳酸钠，是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、肥料、洗涤剂等行业。
纯碱工业制法主要分为两种，一种是氢氧化钠法，另一种是自然碱法。
本文将重点介绍氢氧化钠法制备纯碱的工艺流程及相关知识。
氢氧化钠法制备纯碱的工艺流程包括若干步骤，主要包括矿石选矿、石灰石碳化、氢氧化钠提取、碳酸化及回收利用等。
首先是矿石选矿，通常采用天然碱矿石，如矿石中含有氯化钠、氯化钾、硫酸钠等。
选矿过程中，将含碱物质的矿石从其他杂质中分离出来，以确保最终产品的纯度。
接下来是石灰石碳化，将选矿得到的碱矿石和石灰石研磨混合，并在高温下进行反应，生成氢氧化钠。
这一步骤是制备纯碱的关键环节，影响着产品的质量和产量。
然后是氢氧化钠提取，将碳化生成的氢氧化钠进行提取分离，得到高纯度的氢氧化钠溶液。
在纯碱工业制法中，氢氧化钠是十分重要的中间体，它不仅是制备纯碱的关键原料，也广泛应用于其他化工领域，如造纸、皮革、食品等。
氢氧化钠的生产工艺和技术水平也直接影响着纯碱的制备质量和成本。
除了氢氧化钠法，纯碱的另一种制备方法是自然碱法。
自然碱是指天然产生的碳酸盐矿石，如矿砂、矿泉水等。
自然碱法制备纯碱的工艺流程相对简单，主要是通过碳酸盐矿石的热分解、碱液处理等步骤获得纯碱产品。
与氢氧化钠法相比，自然碱法的纯碱产量较低，且质量也不如氢氧化钠法制备的产品。
纯碱工业制法是一个复杂而重要的化工过程，其工艺流程和技术水平直接影响着产品的质量和生产效率。
随着科技的不断进步和发展，纯碱工业制法也在不断创新和改进，以满足市场需求和提高生产效益。
希望通过本文的介绍，读者可以更加全面地了解纯碱的制备工艺及相关知识，进一步推动纯碱工业的发展和进步。
第二篇示例：纯碱，即氢氧化钠，是一种重要的化工产品，广泛用于制造玻璃、肥料、皂类、造纸、化纤等行业。
纯碱工业制法主要是通过电解食盐溶液，制取氢氧化钠和氯气，再通过碱液处理，得到纯碱产品。
2018年学习工业制碱课件PPT
(3)电解原理
阳离子移向阴极，得电子，发生______ 还原反应。 阴极：________
阴离子移向阳极，失电子，发生______ 氧化反应。 阳极：________
2．电解饱和食盐水 (1)离子移动方向
＋ ＋ － － Na 、 H Cl 、 OH __________移向阴极，____________移向阳极。
【提示】 不一定。阳极材料为活性电极时，材料本身失电子而放电，溶 液中阴离子不放电。 ②电解饱和食盐水时，向溶液中滴入酚酞试液，为什么阴极区溶液变红色？
【提示】 阴极：2H＋＋2e－===H2↑，使阴极区溶液碱性增强。
③你知道阳极、阴极上离子的放电顺序吗？ 【提示】 见要点 1、2。
1．阳极产物判断 首先看电极，如果是活性电极(金属活动性顺序中 Ag 以前的金属)，则电极 材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极 (Pt、 Au、石墨)，则要再看溶液中的离子的失电子能力。此时根据阴离子放电顺序加 以判断。 阴离子放电顺序： S2 >I >Br >Cl >OH >含氧酸根。
一
1．粗盐的成分
－ 粗盐中含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO2 4 等杂质，不符合电解要求，因
此必须经过精制。 2．杂质的危害 Ca2＋、Mg2＋等金属离子在碱性环境中会生成沉淀，损坏离子交换膜；此外， 杂质的存在会使得到的产品不纯。
3．除杂质的过程 过量BaCl2 粗盐水 ――――→ － 除SO2 4 过量NaOH 过量Na2CO3 过滤 ――――――→ 2＋ 3＋ ――――――→ 2＋ 2＋ ―――――――→ 除Mg 、Fe 除Ca 、Ba 除泥沙及沉淀
(2)电极反应及总反应
纯碱工业制法实验报告
纯碱工业制法实验报告一、实验目的1. 了解纯碱的工业制法；2. 掌握纯碱的制备方法；3. 熟悉实验室安全操作。
二、实验原理纯碱工业制法采用逆硝化工艺，将天然的碱石经过处理制成纯碱。
碱石中主要成分是碳酸钠，然而其杂质较多。
逆硝化工艺主要分为溶解、结晶和干燥步骤。
三、实验材料与设备1. 碱石；2. 硝酸；3. 滴定管；4. 温度计；5. 烧杯；6. 蒸馏水；7. 烧瓶；8. 华夏净水机；9. 电子天平；10. 恒温水浴。
四、实验步骤1. 将碱石破碎，取适量碱石投入烧瓶中；2. 加入适量硝酸与碱石反应，产生过硝化钠；3. 将反应液倒入烧杯中，加入一定量蒸馏水，充分搅拌溶解；4. 用滴定管取一定量溶液，倒入滴定瓶中；5. 加入酚酞指示剂，并用硝酸标准溶液滴定至溶液由黄变红；6. 记录滴定液的用量；7. 根据滴定液的用量计算溶液中碳酸钠的浓度；8. 将溶液置于恒温水浴中，结晶得到纯碱晶体；9. 进行干燥、称重、贮存等处理；10. 将制成的纯碱样品送至化验室进行质量分析。
五、实验结果与数据分析通过实验可以得到纯碱的质量，根据质量和滴定液的用量可以计算出溶液中碳酸钠的浓度。
实验数据并未涉及纯碱质量分析步骤。
六、实验总结本次实验通过逆硝化工艺制备纯碱，熟悉了实验室的安全操作和纯碱工业制法的基本步骤。
合理地控制实验条件，可获得较纯的碱石，提高制备纯碱的效率。
同时，对实验数据的准确记录和分析也是实验中重要的环节。
七、存在问题与改进意见1. 实验数据收集不全，未涉及纯碱质量分析步骤。
应该更加仔细地记录实验数据；2. 在操作中注意规范化和安全，加强实验室操作技能的培养。
八、参考文献。
工业制纯碱PPT课件
温度 物质
0℃
10℃
20℃
30℃
40℃
50℃
60℃ 100℃
NaCl NH4Cl
35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 39.8 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.3 77.3
12
1.生产原料：
氯化钠、氨气、二氧化碳
2．生产原理：
（1）往饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳：
（2）哪些物质相互间会反应？ H2O+NH3+CO2 （3）NaCl+NH4HCO3混合液中有哪些离子？
可能会形成哪些物质？ Na+，Clˉ，NH4+，HCO3ˉ
NaCl，NH4Cl，NH4HCO3，NaHCO3
（4）为什么NaHCO3会以沉淀的形式析出？
4
四种盐在不同温度下的溶解度（g/100g水）表
NH4HCO3 + NaCl → NaHCO3↓+ NH4Cl （2）过滤出碳酸氢钠经煅烧制碳酸钠：
2NaHCO3
Na2CO3+ CO2↑+ H2O
（3）原料CO2、NH3的生产与循环：
CaCO3
CaO + CO2C↑aO + H2O → Ca(OH)2
2NH4Cl + Ca(OH)2
CaCl2 + 2NH3↑+ H2O
0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 100℃
NaCl
35.7 35.8 36.0 36.6 36.6 37.0 37.3 39.8
NH4Cl NH4HCO3 NaHCO3
29.4 33.3 37.2 11.9 15.8 21.0 6.9 8.1 9.6
纯碱的工业制备及应用实验
纯碱的工业制备及应用实验纯碱，又称为氢氧化钠（NaOH），是一种重要的化学品，广泛应用于工业和实验室中。
纯碱的工业制备主要是通过电解氯化钠溶液来获得，以下将详细介绍纯碱的工业制备及应用实验。
工业制备纯碱的方法之一是草木灰碱法。
这种方法是通过焚烧植物的木材，将产生的灰渣与水混合，随后通过滴定硫酸来中和酸性物质，最终得到纯碱。
这种方法在过去曾经广泛应用，是传统的纯碱制备方法之一，但现在已经被淘汰，因为它效率低下且对环境造成污染。
目前，工业中主要采用的制备纯碱的方法是氯碱法。
这种方法通过电解氯化钠溶液来制备纯碱。
在电解槽中，将氯化钠溶液加热至高温，通入电流，经过电解反应，产生氢气、氯气和氢氧化钠。
通过控制反应条件和收集处理副产物，可以得到高纯度的纯碱。
纯碱在工业中有广泛的应用。
首先，纯碱是一种重要的化学原料，在制造肥皂、造纸、合成纤维等行业中都有应用。
其次，纯碱也被用作中和剂，用于处理酸性废水和废气。
此外，纯碱还被用作食品添加剂，例如在面粉的加工中起调节酸碱度的作用。
除了在工业中的应用，纯碱也可以在实验室中进行应用实验。
以下是一些常见的纯碱应用实验：1. 中和实验：纯碱是一种碱性物质，可以与酸发生中和反应。
在实验室中，可以用纯碱溶液来中和酸溶液，以确定酸的浓度和反应的终点。
这是一种常见的实验，也是学习酸碱中和反应的基础。
2. 酸碱滴定实验：滴定是一种确定溶液中酸碱浓度的方法。
在滴定实验中，使用纯碱溶液作为滴定剂，逐渐滴加到含有酸溶液的容器中，直到出现颜色变化。
通过记录滴定剂的使用量，可以计算出酸溶液的浓度。
3. 碳酸氢盐分解实验：碳酸氢盐是一种在纯碱溶液中常见的盐类。
在实验室中，可以将碳酸氢盐溶液加热至高温，观察其分解产物。
碳酸氢盐分解实验可以用来说明纯碱的碱性特征以及与酸的中和反应。
总结起来，纯碱的工业制备方法主要是通过电解氯化钠溶液，应用范围广泛，包括化学原料、废水处理、食品添加剂等。
在实验室中，纯碱也可以用于中和实验、酸碱滴定实验以及碳酸氢盐分解实验等。
纯碱的工业制法
CO2含 量高的 空气
CaO颗粒
CO2含 量低的 空气
步骤一
步骤二
利用太阳能将反应器加热到400℃，
利用太阳能将反应器加热到
CaO与CO2反应形成CaCO3
900℃，释放出CO2。
问题1 假如你是CCS技术研发人员，用Na2O或Na2O2是否
可以替换CaO？
Na2O+CO2= Na2CO3
2Na2O2+2CO2= 2Na2CO3 +O2
① NaCl + NH3 +CO2 + H2O = NaHCO3+ NH4Cl ② 2NaHCO3加=热 Na2CO3 +CO2↑+H2O
NH3 饱和食盐水 石灰窑 CO2 沉淀池 NaHCO3
CO2 煅烧炉
Na2CO3
工业制纯碱的原理
问题1
如何理解工业制碱法:NaCl + NH3 +CO2 + H2O = NaHCO3 + NH4Cl的发生，即为什么能析出NaHCO3晶体？
煅烧石灰石能耗高；
大量CaCl2废弃； NaCl利用率低。
问题3 设计实验方案鉴别Na2CO3固体和NaHCO3固体。 1.加热法 2.测相同物质的量浓度溶液的pH 3.相同物质的量浓度的溶液中加入同浓度的盐酸 4.相同物质的量浓度的溶液中加入CaCl2溶液
左侧试管为NaHCO3+CaCl2；右侧试管为Na2CO3+ CaCl2
方法二、另一些科学家利用NaOH溶液的喷淋“捕捉”空气中 的CO2，如下图所示。
Na2CO3+Ca(OH)2 =CaCO3↓+2NaOH
吸收塔
分离池
煅烧炉
制碱工艺
纯碱俗名苏打、石碱、碳酸钠、洗涤碱，化学式为Na2CO3。
纯碱是重要的化工原料，广泛用于玻璃、日用化学、化工、搪瓷、造纸、医药、纺织、印染、制革等工业部门以及人们的日常生活，在国民经济中占有重要地位。
制碱工业中通过氨盐水吸收二氧化碳可得到得碳酸氢钠（俗称小苏打），再送煅烧工序，得到的即为轻质纯碱（轻灰）。
轻质纯碱溶于水中，达到饱和后结晶生成一水碱，再经煅烧就成为重质纯碱（重灰）。
轻重灰最明显的区别是重度堆密度不同，即相同体积重量不一样，轻灰≥500公斤/立方，重灰≥900公斤/立方。
轻灰多用于食品，冶炼及玻璃制造，用的最多的是日化洗涤用品。
重灰多用于浮法玻璃等高档玻璃的制造。
目前纯碱的生产方法有氨碱法、联碱法、天然碱法、芒硝制碱法、霞石制碱法等，其中最重要、国内最常用的是氨碱法和联碱法。
（一）氨碱法在很早以前，人们就开始使用天然碱湖中的碱以及海草灰中的碱供洗涤和制造玻璃之用，到18世纪末，随着生产力的发展，天然碱的产量已远不能满足玻璃、肥皂、皮革等工业需要，因此人工制碱的问题就被提出来了。
1861年，比利时人索尔维原是一名工人，在煤气厂从事稀氨水的浓缩工作，发现用食盐水吸收氨和二氧化碳时可以得到碳酸氢钠，于是获得用海盐和石灰石为原料制取纯碱的专利，这种方法也就被称之为“索尔维制碱法”。
因为在生产过程中需用氨作为媒介，故又称为“氨碱法”。
氨碱法主要工艺流程如下：饱和食盐水氨盐水沉淀NaHCO3沉淀NH4Cl NaClCO2（循环使用）Na2CO3产品通NH3过滤洗涤通CO2Ca(OH)2煅烧NH3（循环使用）废液CaCl2，NaCl Δ石灰石CaCO3CO2CaO 煅烧石灰乳Ca(OH)2氨碱法制碱工艺的原理如下：NH4Cl NaHCO3H2O CO2NH3NaCl +↓→+++↑+→CO2CaO CaCO3，H2O 2CaCl NH32CaO NH4Cl 2++↑→+H2O CO2CO32Na NaHCO32+↑+→但是氨碱法存在着比较严重的缺点，即其对原料NaCl 的利用率低，且大量氯化物以废液形式排弃，不但原料无法完全利用，而且严重污染环境。
纯碱的工业制法
纯碱的工业制法
纯碱的工业制法主要有氯碱法、天然石碱法和氨法。
1. 氯碱法：氯碱法是目前主要用于纯碱生产的工业制法。
该方法是通过电解食盐水（氯化钠溶液）制取氯气和氢气，然后利用氯气和氢气的反应生成氢氧化钠（苛性钠），随后将苛性钠与二氧化碳反应制取纯碱。
2. 天然石碱法：天然石碱法是通过矿石石碱（纯碱矿石）进行加热和浸出制取纯碱。
首先，将天然石碱进行粉碎，并加热到一定温度，使其中的碳酸钠分解为氧化钠和二氧化碳。
然后，将氧化钠与水进行浸出，得到纯碱溶液。
随后，通过蒸发水分、结晶和干燥等步骤，将纯碱从溶液中提取出来。
3. 氨法：氨法是利用氨和二氧化碳的反应制取纯碱的方法。
首先，将氨气和二氧化碳气体通入硝酸铵溶液中，发生化学反应生成尿素。
接着，对尿素进行加热分解，生成碳酸氢铵。
最后，将碳酸氢铵与钠盐反应，得到纯碱。
需要注意的是，不同的工业制法可能在不同地区或企业中使用，具体的工业制法也可能会因为技术的进步而有所变化。
以上是一般情况下常见的纯碱工业制法的简要介绍。
高中化学工业生产之工业制碱法
❖ 中学化学工业生产之工业制碱法一、氨碱法（索尔维制碱法）（一）基本操作流程（二）基本化学思维1、先用氨气通入饱和食盐水，使之成为氨盐水，在通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠，有沉淀析出* 反应中的二氧化碳是碳酸钙煅烧所生成的 ④23CO CaO CaCO +−→−∆ 2、过滤洗涤得到碳酸氢钠沉淀；同时将滤液作为母液，溶于其中的是氯化铵、氯化钠 （三）氨碱法（索尔维制碱法）的优缺点：1、优点：（1）原料便宜（石灰石、生石灰、氯化钠等）（2）产品纯碱较为纯净（3）副产品二氧化碳、氨气等都可以被循环利用（4）制造步骤简洁、易于操作（5）可用与大规模生产2、缺点：（1）氯离子（氯化钠）和钙离子（石灰石）的利用率极低大多生成氯化钙作为废液排出，虽然没有什么污染但是是一个很大的负担（2）原料氯化钠的利用率只有72% ~ 74%二、联合制碱法（一）基本操作流程（二）基本化学思维1、先用氨气通入饱和食盐水，使之成为氨盐水，在通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠，有沉淀析出2、过滤洗涤得到碳酸氢钠沉淀；同时将滤液作为母液，溶于其中的是氯化铵、氯化钠3、最终加氯化钠细末的缘由：细粉末状增大接触面积；冷却主要考虑到其溶解度4、原母液：氯化铵、氯化钠、碳酸氢钠+--+→+42333NH CO NH HCO其中溶液中的铵根离子过多，所以母液中再加入碳酸根生成碳酸氢根，才能最大利用溶液中的碳酸根（三）联合制碱法的优点：① 用氨厂的废气二氧化碳，转变为碱厂的主要原料来制取纯碱，可以节约了碱厂里用于制取二氧化碳的石灰窑② 将碱厂的无用的成分氯离子来代替价格较高的硫酸固定氨厂里的氨，制取氮肥氯化铵。
③ 从而不再生成没有多大用处，又难于处理的氯化钙，削减了对环境的污染，并且大大降低了纯碱和氮肥的成本，充分体现了大规模联合生产的优越性。
氨碱法制纯碱ppt课件
已经成为制碱工业的主要技术支柱和方法之一。 • 原料：食盐，氨，二氧化碳。 • 产品：纯碱，氯化铵。 • 优点：原料利用率，质量好，成本低，连续生产。
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联合法原则工艺流程：
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任务一 石灰石煅烧及石灰乳制备
一、石灰石煅烧
作用：产物二氧化碳用于氨盐水碳化；
结构设置： 1.吸氨塔分为数段， 尾气处为理什：么洗？掉含氨 尾2气.塔中间的液氨体管道做 成U形，为什么？
初步吸氨 温度？
保持较高温度（50 ℃） 对氨和沉的足积进够物多一大经次步1体常吸吸.便积清收收于理更操充作，分，
（沉淀充不分多利于用0位.1差g/，L）节省 动力 2.防止压力变化时气
冷却氨体澄盐倒清水压桶，现象 提高吸收效率
的发展水平。自2003年起，我国纯碱工业在世界上稳居6个第一 。
4
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• 二、工业生产方法 • 生产历史：天然碱，草木灰→ 1791年路布兰法→1861年氨碱法（苏维尔法）
→1942联合制碱法（侯德榜） • (一)路布兰法 • 化学反应：
2NaCl+ H2SO4=Na2SO4+2HCl Na2SO4+2C =Na2S+2CO2 Na2S+CaCO3 = Na2CO3 + CaS • 缺点：原料利用低，质量差，成本高，间歇生产。
理论上NH3/NaCl之比应为1:1(mol比)。 而生产实践中NH3/NaCl的比为1.08～1.12。
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2.温度的选择 ➢ 低稀温释有程利度盐。水吸NH3，也有利于降低氨气夹带的水蒸气含量，降低对盐水的 ➢ 但和温设度备也。不宜太低，否则会生成(NH4)2CO3·2H2O，NH4HCO3等结晶堵塞管道 盐水进吸氨塔之前用冷却水冷至25～30℃， 氨气进吸收塔的气温一般控制在55～60℃， 氨盐水最后离塔时的温度为60～65℃ 3.吸收塔内压力 • 为了防止和减少吸氨系统的泄漏，吸氨操作是在微负压条件下进行，其压力
高中化学制碱工业教案
高中化学制碱工业教案教学内容：制碱工业教学目标：1. 了解制碱的生产原理和工艺流程。
2. 掌握制碱工业的重要产品、用途和应用。
3. 理解制碱生产对环境和资源的影响。
教学重点：1. 制碱的原理和工艺流程。
2. 制碱工业的重要产品和用途。
教学难点：1. 制碱工业对环境和资源的影响。
2. 制碱工业的未来发展趋势。
教学准备：1. 教材：化学教材2. 实验器材：碱性氧化物溶液、盐酸溶液、PH试纸教学步骤：第一步：引入1. 教师介绍制碱工业的概念，并与学生讨论制碱的重要性及在日常生活中的应用。
2. 引导学生思考，制碱工业如何影响我们的生活和社会。
第二步：制碱原理1. 讲解制碱的原理：碱性氧化物与水反应生成碱性溶液的过程。
2. 进行实验：将碱性氧化物溶液与盐酸溶液反应，观察产生的碱性溶液的性质。
第三步：制碱工艺流程1. 介绍制碱工业的基本流程：氯碱法、氨氯法等。
2. 对比不同工艺流程的优缺点，引导学生思考如何选择合适的生产工艺。
第四步：制碱工业产品和应用1. 讲解制碱工业的主要产品：氢氧化钠、氢氧化钾等。
2. 探讨这些产品在生活中的应用，如肥皂制造、玻璃生产等。
第五步：环境和资源问题1. 讨论制碱工业对环境和资源的影响，如废水处理、资源耗竭等问题。
2. 引导学生思考如何减少制碱工业对环境和资源的影响，提出建议和解决方案。
第六步：总结1. 回顾本节课的主要内容，强调制碱工业的重要性和影响。
2. 鼓励学生积极思考，关注制碱工业的未来发展趋势和挑战。
教学反思：通过本节课的教学，学生能够全面了解制碱工业的原理、工艺流程、产品和应用，同时深入思考制碱工业对环境和资源的影响。
在教学过程中，可以加入实验、讨论和案例分析等方式，激发学生的兴趣和潜力，培养他们的创新和探究精神。
同时，引导学生树立环保意识和资源节约意识，促进他们积极参与社会建设和可持续发展。
工业制碱的三种方法
工业制碱的三种方法工业制碱是指利用化学反应的方法大规模生产碱性物质的过程。
在工业生产中，制碱的方法有多种，其中比较常用的有盐湖卤水法、氯碱法和氧化铝法。
下面将分别介绍这三种工业制碱的方法。
一、盐湖卤水法盐湖卤水法是利用含有丰富盐碱资源的盐湖卤水进行制碱的方法。
具体步骤如下：1. 提取盐湖卤水：将盐湖卤水提取出来，通常采用蒸发结晶或离心等方式。
2. 氯化钙反应：将提取的盐湖卤水与氯化钙反应，生成氯化钠和氯化镁。
3. 碳酸钠析出：将氯化钠溶液与二氧化碳反应，生成碳酸钠溶液。
4. 结晶分离：将碳酸钠溶液进行蒸发结晶，得到固体碳酸钠。
盐湖卤水法的优点是原料丰富，生产成本低，但同时也存在一些问题，如资源的限制和环境污染等。
二、氯碱法氯碱法是利用氯气和氢气通过电解盐溶液制取碱性物质的方法。
具体步骤如下：1. 电解盐溶液：将盐溶液注入电解槽中，通入氯气和氢气。
2. 电解反应：在电解槽中，氯气在阳极上发生氧化反应，生成氯气和氧气，氢气在阴极上发生还原反应，生成氢气。
3. 氢氧化钠析出：由于阴极反应生成的氢气和氢氧化钠反应，生成氢氧化钠溶液。
氯碱法是目前工业生产碱性物质最常用的方法之一，因其原料广泛，生产过程稳定，成本相对较低。
三、氧化铝法氧化铝法是利用氧化铝和碳酸钠反应制取碱性物质的方法。
具体步骤如下：1. 氧化铝制备：将铝矾土经过破碎、煅烧等工艺制成氧化铝。
2. 碳酸钠反应：将氧化铝与碳酸钠溶液反应，生成氢氧化铝和碳酸钠溶液。
3. 氢氧化铝析出：将碳酸钠溶液进行蒸发结晶，得到固体氢氧化铝。
氧化铝法在工业生产中应用较少，因为其原料稀缺，生产成本较高。
盐湖卤水法、氯碱法和氧化铝法是工业制碱的三种常用方法。
每种方法都有其特点和适用范围。
随着科技的发展，工业制碱的方法也在不断改进和创新，以提高生产效率和降低成本，为人们的生活和工业生产提供更多碱性物质的需求。
工业制碱的三种方法方程式
工业制碱的三种方法方程式宝子，今天咱来唠唠工业制碱的三种方法和它们的方程式呀。
一、氨碱法（索尔维制碱法）氨碱法可是个很经典的制碱法呢。
它的原料主要是食盐（氯化钠）、石灰石（碳酸钙）和氨。
这个过程呀，首先是把石灰石煅烧，方程式是CaCO_3 {高温}{===} CaO + CO_2↑。
这一步就得到了二氧化碳呢。
然后呀，氨气、二氧化碳和水、氯化钠反应，化学方程式是NaCl + NH_3+ CO_2 + H_2O = NaHCO_3↓+ NH_4Cl。
碳酸氢钠溶解度比较小就沉淀出来啦。
最后再把碳酸氢钠加热分解得到纯碱（碳酸钠），方程式是2NaHCO_3 {}{===} Na_2CO_3 + H_2O+ CO_2↑。
氨碱法在工业上曾经可是非常重要的制碱方法哦。
二、联合制碱法（侯氏制碱法）侯氏制碱法可就更厉害了呢。
它把制碱和制氨肥结合起来了。
这个反应的主要方程式和氨碱法有点像。
也是先有NH_3+ CO_2 + H_2O = NH_4HCO_3，然后NH_4HCO_3 + NaCl = NaHCO_3↓+ NH_4Cl。
这里碳酸氢钠沉淀出来，再加热分解得到纯碱，2NaHCO_3 {}{===} Na_2CO_3 + H_2O+ CO_2↑。
不过呀，侯氏制碱法能把氯化铵这个副产物利用起来做氮肥，这就比氨碱法更环保、更经济啦。
三、天然碱法。
天然碱法就比较简单直接啦。
如果能找到天然的碱矿，比如有的碱矿里有碳酸钠的水合物。
要是是十水碳酸钠（Na_2CO_3·10H_2O），只要把它开采出来，经过一些简单的加工，像加热去除结晶水就可以得到碳酸钠啦，方程式就是Na_2CO_3·10H_2O {}{===} Na_2CO_3 + 10H_2O。
这种方法就比较依赖天然的碱矿资源，如果有这样的资源，那成本相对就会低一些呢。
这就是工业制碱的三种方法和它们的方程式啦，是不是还挺有趣的呀？。
制碱工业PPT教学课件
故宫角楼
故宫所具有的独特的我国古代建筑艺术风 格则在建筑材料、彩画、雕饰及建筑物式 样上都很明显地表现了出来。如汉白玉石 桥、汉白玉栏杆、琉璃瓦、红色大圆柱、 金琐窗、朱漆门、龙凤雕饰、太和殿民族 味道浓郁的造型等。故宫在北京城的中轴 线上，三大殿在故宫的中轴线上，这种严 整的布局，以及同组建筑物之间讲究同中 有异、不同组建筑物之间讲究对比与呼应， 使得故宫的布局严整而不失于死板，这都 是我国传统审美观的表现。
面 对 明 清 皇 宫 紫 禁 城，你 也 许 只 能 用 两 个 字 来 表 达 你 的 感 受， 这就是
故宫座落在什么地方？ 故宫的规模有多大？ 故宫为什么又叫“紫禁城”？ 故宫中最大的殿堂叫什么？ 学子们在什么地方参加殿试？ 你知道共有多少个皇帝居住过故宫 吗？
这是因为“紫”字取名于紫宫，紫宫又 是天帝之宫。古时，人们天上的星宿划分为 三垣二十八宿和其他星座，“三垣”是指三 个宫城的意思，即太微垣、紫微垣、天市垣。 紫微垣在中间，称为中垣，在北斗星的东北 方向，于是古人便认为这是天帝居住的地方， 即天帝之宫。封建帝王在封建时代被认为是 天帝之子，即天子，那么天子理朝政和居住 的地方——皇宫自然应该是人间的“天上宫 阙”。又因为皇宫是禁区，非一般人敢涉足， 所以故宫又叫紫禁城。
NaCl NaHCO3 NH4HCO3 NH4Cl
0℃
35.7
100℃ 39.12
0℃时饱和溶
液中的物质的 量(100gH2O)
0.61
6.9 16.4
0.08
11.9 分解
0.15
29.7 75.8
0.56
思考：
在室温条件下，向已被NaCl饱和的浓氨 水中通入CO2，首先会析出的物质是什么？ ______。为什么？_____________。
化工碱工业
2．盐水吸氨
❖ 盐水精制完成后即进行吸氨。
❖ 吸氨操作称为氨化，目的是制备符合碳酸化过程 所需浓度的氨盐水、最后除去盐水中钙镁等杂质 的作用。
1)吸NH3的化学原理
❖ 精制盐水与NH3反应 NH3(g) H2O(l) NH 4OH(l)
❖ 有CO2存在时
2NH 3(g) CO 2 (g) H2O(l) (NH 4 )2 CO 3(l)
❖ 实际生产中进入吸氨塔的温度一般控制在55～60℃。
(3)吸收塔内的压力。
❖ 为防止和减少吸氨系统的泄露，加速蒸氨塔中CO2和NH3 的蒸出，提高蒸氨效率和塔的生产能力，减少蒸气用量， 吸氨操作是在微负压条件下进行。
❖ 压力大小以不妨碍盐水下流为限。
6.2.4 氨盐水碳酸化
❖ 氨盐水吸收CO2的过程称之为碳酸化，又称碳化， 是纯碱生产过程中一个重要的工序，它集吸收、 结晶和传热等化工单元操作过程于一体
6.1 概述 6.2 氨碱法制纯碱 6.3 联合法生产纯碱和氯化铵 6.4 电解法制烧碱
６.1 概述
6.1.1纯碱工业在国民经济中的重要性及其发展简史 ❖ 无水碳酸钠（Na2CO3）俗称纯碱，是重要的化工
原料。 ❖ 以纯碱为原料的工业，如玻璃工业、肥皂制造业、
工业用水的净化、造纸工业、纺织与印染、纤维 工业、制革工业以及钢铁和有色金属冶炼等，都 需要大量的纯碱，即使是日常生活所需纯碱量亦 颇为可观。
NH3(g) CO 2 (g) H2O(l) NH 4HCO 3(l)
❖ 残余Mg2+、Ca2+存在时
Ca 2+
+(NH4
)2CO3 =CaCO3
+2NH
+ 4
Mg 2+
第六章制碱工业二-文档资料
2. 隔膜法电解原理
(4)在阳极附近OH- 离子浓度升高后, OH-在阳极放电:
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4OH- O2 +2H2O + 4e
(5)盐水中含有硫酸盐时,在一定条件下,如氯离子浓度局部降低时,硫酸根 会放电而释放氧气:
SO24-
+H2O
SO24-
+
1 2
O2
+2H +
+
2e
总之,电解过程中副反应的结果,不仅消耗了产品Cl2、H2和NaOH， 还生成了次氯酸盐、氯酸盐、氧等，降低了产品Cl2和NaOH的纯度，而 且增大了电能消耗。
电解饱和食盐水反应原理
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实验现象及结论：
1.两极均产生气体。 2.阴极区附近溶液出现红色，有碱生成。 3.阳极淀粉碘化钾试纸变蓝，有刺激性气味的气体，分析应是Cl2。
电解的总化学反应方程式：
电解 2NaCl＋2H2O === H2↑＋Cl2↑＋2NaOH
上述装置的弱点：
1.H2和Cl2 混合不安全 2.Cl2会和NaOH反应，使得到的NaOH不纯
6.4.1 隔膜法电解
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隔膜法是在阳极与阴极之间设置种多孔渗透性隔膜，把阴、阳 极产物隔开。当输入直流电进行电解后，食盐水溶液中的部分氯离 子在阳极上失去电子生成氯气并逸出。阳极溶液中剩下的钠离子随 溶液一同向阴极迁移，流入阴极的电解液，溶液中所剩的氢氧根离 子与钠离子形成碱溶液。
索氏制碱法的流程图:（氨碱法）
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饱 和通 食 NH3 盐 水
过滤
氨 洗涤 盐通 水 CO2
石灰石
煅烧 CO2 CaO
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索氏制碱法的流程图:（氨碱法）
饱 和 食 盐 水 过滤 沉淀
NaHCO3
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煅烧 CO2(循环使用） Na2CO3产品 NH3(循环使用）
Ca(OH)
2
通 NH3
氨 洗涤 盐 通 水 CO2
煅烧 CO 2
滤液
NH4Cl、NaCl
废液CaCl2、NaCl
石灰石 CaO Ca(OH)2石灰乳
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（3）保持隔膜的多孔型和良好的渗透率，使阳极液正常均匀地透过
隔膜，阻止两极产物的混合和反应；
（4）保持阳极液面高于阴极液面，用一定的液面差促进盐水的定向
流动，以阻止OH-由阴极室扩散到阳极室。
3. 电极及隔膜材料
1）阳极材料
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由于电解槽的阳极是直接地持续地与化学性质十分活泼，且腐蚀性较强 的湿氯气、[O]、盐酸和次氯酸等接触，因此阳极材料应具有较强的耐化学 腐蚀性，同时具有对氯的过电压低，导电性能良好，机械强度高而且易于加
6.3.4 氯化铵结晶与生产流程
(2)影响氯化铵结晶粒径的因素
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a．溶液的成分。不同母液组成具有不同的过饱和极限，氨母液I的介稳 区铰宽，而母液Ⅱ的介稳区较窄。 b．搅拌强度。适当增强搅拌，可以降低溶液的过饱和度，并使其不超
过饱和极限，从而减少骤然大量析品的可能。但过分激烈搅拌特使介稳
NaClO H2 NaCl H2O
2. 隔膜法电解原理
(4)在阳极附近OH- 离子浓度升高后, OH-在阳极放电:
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4OH- O2 +2H2O + 4e
(5)盐水中含有硫酸盐时,在一定条件下,如氯离子浓度局部降低时,硫酸根 会放电而释放氧气:
1 SO +H2O SO + O 2 +2H + + 2e 2
补充：芒硝制碱
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补充：芒硝制碱
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6.4 电解法制烧碱
概述：
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电解法生产烧碱在制得烧碱的同时还生产氯气和氢气，所以工业 上电解法生产烧碱也称氯碱工业。 它是基础化学工业之一，它的产品烧碱和氯气在国民经济中占有 重要地位，广泛用于纺织工业、轻工业、冶金和有色冶金工业、化学 工业和石油化学工业等部门。 电解法生产烧碱，根据电解槽结构、电极材料和隔膜材料的不同 可分为水银法、隔膜法和离子交换膜法。
6.3.4 氯化铵结晶与生产流程
1. 影响氯化铵结晶的因素
(1)过饱和度
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在碳化塔中，由于溶液连续不断地吸收CO2而产生NaHCO3，当其 浓度超过了该温度下的溶解度，并且形成过饱和时才合结晶析出。氯化 铵的析出并不是由于逐步增加浓度而使其超过溶解度的，而是在一定浓
度条件下降低温度而形成过饱和后桥出的结晶。
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2NaOH + Cl2 = NaClO + H2O
电解饱和食盐水反应原理
NaClO + 2HClO ＝NaClO3 + 2HCl 12ClO- + 6H2O -12e＝4HClO3 + 8HCl + 3O2↑ HClO3 + NaOH＝NaClO3 + H2O HCl + NaOH＝NaCl + H2O 4OH- - 4e＝ O2↑ + 2H2O ②阴极室和阴极上的副反应 NaClO + 2[H] = NaCl + H2O
(2)逆料流程
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将盐析结晶器的结晶借助于晶浆泵或气升设备送回冷析结晶器的
晶床中，而产品全部从冷析结晶器中取出。半母液 则由冷析结晶器
溢流到盐析结晶器中，经加盐再析结晶，因此结晶须经过两个结晶 器，停留时间较长，故加盐量可以接近饱和。
6.3.4 氯化铵结晶与生产流程
(2)逆料流程 优点：
阳极室
阴极室
1. 电极反应与副反应
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阴极的Na+不参加反应与留在溶液中的OH-形成NaOH溶液,并聚集在阴 极附近，使阴极附近的碱浓度不断增大。与此同时，阳极附近的NaCl浓度 不断降低。 阴极实际反应： 2H 副反应： (1)阳极上产生的Cl2部分溶于阳极液中,与水反应生成次氯酸与盐酸:
6.4.1 隔膜法电解
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隔膜法是在阳极与阴极之间设置种多孔渗透性隔膜，把阴、阳 极产物隔开。当输入直流电进行电解后，食盐水溶液中的部分氯离 子在阳极上失去电子生成氯气并逸出。阳极溶液中剩下的钠离子随
溶液一同向阴极迁移，流入阴极的电解液，溶液中所剩的氢氧根离
子与钠离子形成碱溶液。
6.4.1 隔膜法电解
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2HClO NaClO NaClO3 2HCl
次氯酸根浓度增大时,还会参加阳极反应放出氧气:
3 6ClO +6OH 2ClO +4Cl + O2 +6e 2
3 -
(3)阳极液中的次氯酸钠和氯酸钠也会由于扩散作用,通过隔膜进入阴极室,被 阴极上产生的新生态[H]还原为氯化钠:
侯氏制碱法与索氏制碱法的异同点： 1、相同点：原理相同 NaCl＋NH3＋H2O＋CO2→NaHCO3↓＋NH4Cl 2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑
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2、不同点：
索氏制碱法（氨碱法）
滤液处理 方法
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侯氏制碱（联合Cl →2NH3+CaCl2+2H2O 1、通入NH3： a、增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析 Ca(OH)2来源： 出 CaCO3→CaO+CO2 b 、使 NaHCO3 转化为 Na2CO3 ，提高析 CaO+H2O →Ca(OH)2 出NH4Cl的纯度 2 、 降 温 , 并 加 入 过 量 NaCl ： 低 温 时 NH4Cl 溶解度比NaCl小，所以可 以使NH4Cl析出，同时补充Na+ CO2 ：石灰石的煅烧 NH3 ：Ca(OH)2与NH4Cl的反应 CO2 ：高温下焦炭与水蒸气的反应 NH3 ：工业合成氨的反应
区缩小，又易出现纫品，同时颗粒问的互相康接撞击会使结晶粉碎，因 此搅拌强度要适当。 c．冷却速度。冷却越快，过饱和度必然有很快增大的趋势，容易超出 介稳区极限而析出大量晶核，从而不能得到大晶体。
6.3.4 氯化铵结晶与生产流程
(2)影响氯化铵结晶粒径的因素
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d．晶浆固液比。母液过饱和度的消失需要一定的结晶表面。固液比高， 结晶表面积大，过饱和度消失较完全。这样不仅可使已有结晶长大，可 防止过饱和度积累，减少细品出现，故应保持适当的固浓比。 e．结晶停留时间。停留时间为结晶器内结晶盘存量与单位时间产量之 比。在结晶器内结晶停留时间长，有利于结晶粒子的长大。当结晶器内 晶浆固液比一定时，结晶盘存量也一定。当单位时间的产量小时，则停 留时间就长，从而可获得大颗粒晶体。
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(1)由于盐析结晶器中的结晶送至冷析结晶器悬浮层内，使固体洗盐在 Na+浓度较低的半母液Ⅱ中可以充分溶解。 (2)逆料流程对原盐的粒度要求不高，不像并料流程那样严格，而仍能 得到合格产品，可使盐析结晶器在接近饱和NaCl条件下进行操作，相 对盐析结晶器的控制也较容易掌握。 (3)由于盐析结晶器内 接近饱和NaCl ，因此，可提高γ值，使母液Ⅱ的 结合氨可以降低，从而提高了产率，母液的当量体积可以减少。
2e H2
Cl2O H2O HClO HCl
(2)阴极的NaOH随浓度的增大必然向阳极扩散,与次氯酸与盐酸反应:
2NaOH HCl NaCl H2O
NaOH HClO NaClO H2O
2. 隔膜法电解原理
当溶液中的HClO和NaClO的含量增大时,又可能发生下列反应:
1. 电极反应与副反应
隔膜法电解制碱原理 食盐水溶液中，主要存在四种离子：Na+、Cl-、H+、OH-。 石墨或涂 RuO2-TiO2阳 极 铁阴极 阳极上：
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4OH 4e 2H2O O2
2Cl 2e Cl2
阴极上：
2H2O 2e H2 2OH
6.3.4 氯化铵结晶与生产流程
(3)主要设备—结晶器 冷析结晶器 盐析结晶器
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6.3.4 氯化铵结晶与生产流程
2. 氯化铵结晶分离流程
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(1)并料流程 在母液 中析出氯化 铵分为两步，先冷析后盐析，然后分别 取出晶浆，再稠厚分离出氯化铵，此即“并料流程”。
6.3.4 氯化铵结晶与生产流程
24 24
总之,电解过程中副反应的结果,不仅消耗了产品Cl2、H2和NaOH， 还生成了次氯酸盐、氯酸盐、氧等，降低了产品Cl2和NaOH的纯度，而 且增大了电能消耗。
2. 隔膜法电解原理
减少副反应发生通常采取的措施： （1）采用经过精制的饱和食盐水溶液； （2）控制较高的电解液温度以减少氯气在阳极液中的溶解度；
6.3.5 氨碱法和联碱法的比较
1、氨碱法的优点：
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原料易于取得且价廉，生产过程中的氨可循环利用，损失较少；能够 大规模连续生产，易于机械化，自动化；可得到较高质量的纯碱产品。 2、氨碱法缺点： 原料利用率低，造成大量废液废渣排出，严重污染环境；碳化后母液 中含有大量的氯化铵，需加入石灰乳使之分解，然后蒸馏以回收氨，这样 就必须设置蒸氨塔并消耗大量的蒸汽和石灰，从而造成流程长，设备庞大 和能量上的浪费。 3、联合制碱法与氨碱法都有下列优点： 原料利用率高；不需石灰石及焦碳，降低了很多成本；纯碱部分不需要 蒸氨塔、石灰窖、化灰机等笨重设备，缩短了流程，建长投资花费减少；无 大量废液、废渣排出，可在内地建厂。