工业制纯碱

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Ca(OH)2
滤液
NH4Cl、NaCl
废液CaCl2、NaCl
索氏制碱原理: 索氏制碱原理: 制碱原理
Ca(OH)2石灰乳
NH3+CO2+H2O→NH4HCO3 NH4HCO3+NaCl→NaHCO3↓+NH4Cl 总反应方程式: 总反应方程式: NaCl + CO + H O + NH → NaHCO ↓ + NH Cl 3 4 2 2 3 2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑(CO2循环使用) 循环使用) ( 循环使用
溶解性(体积比) 溶液的密度 (g · cm-3) 饱和溶液的物质的量 浓度(mol · L-1)
CO2 1 : 1.7 ~1 ~0.076
NH3 1 : 700 0.88 ~18
以下是在一定温度下一些物质的溶解度 溶解性 物质 0℃ 100℃
0℃时饱和溶 液中的物质的 量(100gH2O)
固体的溶解度(/100g H2O)
NaCl
原料(食盐和石灰石)便宜; 优点: 优点: 1、原料(食盐和石灰石)便宜; 产品纯碱的纯度高; 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; 循环使用; 制造步骤简单, 4、制造步骤简单,适合于大规模生 产。 1、 NaCl利用率低 、 利用率低 缺点: 、生成用途不大的CaCl2 缺点: 2、生成用途不大的
联合制碱工业
一、纯碱工业的发展史: 纯碱工业的发展史
纯碱是重要的化工原料之一, 纯碱是重要的化工原料之一,也是大众消费 广泛应用于玻璃工业 钢铁工业、 玻璃工业、 品,广泛应用于玻璃工业、钢铁工业、化学 工业、医药工业、搪瓷、纺织、印染、造纸、 工业、医药工业、搪瓷、纺织、印染、造纸、 食品等多种工业的生产 1983年 等多种工业的生产。 食品等多种工业的生产。1983年,世界纯碱 产量为30Mt 纯碱工业始于18世纪末, 30Mt。 18世纪末 产量为30Mt。 纯碱工业始于18世纪末,法 国人勒布朗,比利时人索尔维, 国人勒布朗,比利时人索尔维,中国人侯德 都先后作出了突出的贡献。 榜等,都先后作出了突出的贡献。
NH4Cl
NaCl
思考2:在滤液中 在滤液中加入固体NaCl目的 在滤液中 同离子效应, Cl沉降 在降温至t 沉降, 同离子效应,使NH4Cl沉降,在降温至t1℃以下分 离析出更多的NH Cl沉淀 沉淀, 离析出更多的NH4Cl沉淀,同时又补充了下一过程 中所要的N 中所要的N a+
侯德榜制碱法 原料: CO2 、NH3、NaCl
2NaHCO3→Na2CO3+H2O+CO2 NH3+H2O+CO2+NaCl→NH4Cl+NaHCO3↓(析出) → (析出)
思考1 在滤液中通入氨气的目的? 思考1:在滤液中通入氨气的目的?
Cl更多地析出 1、增大NH4+的浓度,使NH4Cl更多地析出 增大NH 的浓度, 提高析出NH Cl的纯度 2、使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出NH4Cl的纯度 转化为Na
NaCl NaHCO3 NH4HCO3 NH4Cl
35.7 39.12 0.61
6.9 16.4 0.08
11.9 分解 0.Fra Baidu bibliotek5
29.7 75.8 0.56
索尔维制碱法
原料: CO2 、 NaCl、 NH3 产物的生成: 2NaHCO3 滤液的处理 △
Na2CO3 + CO2 + H2O
( NH4Cl、NaCl) )
将侯氏制碱和合成氨联合在一起,所以, 将侯氏制碱和合成氨联合在一起,所以, 称为“ 称为“ 。 联合制碱法” 联合制碱法”
侯氏制碱法的优 侯氏制碱法的优 点 提高了NaCl NaCl利用率 1、提高了NaCl利用率
2、产生了有用的化工原料 和肥料 NH4Cl
索氏制碱法的流程图:(氨碱法) 索氏制碱法的流程图:(氨碱法) :(氨碱法
二、索尔维制碱法(氨碱法): 索尔维制碱法(氨碱法): 索氏制碱法的流程图:(氨碱法) :(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 煅烧 石灰石 CO2 CaO 沉淀
NaHCO3
煅烧
CO2(循环使用) Na2CO3产品 NH3(循环使用)
饱 和 食 盐 水 过滤 通NH3 氨 洗涤 盐 通CO2 水 煅烧 石灰石 CO2 CaO 沉淀
NaHCO3
煅烧
CO2(循环使用) Na2CO3产品 NH3(循环使用)
Ca(OH)2
滤液
NH4Cl、NaCl
废液CaCl2、NaCl
Ca(OH)2石灰乳
侯氏制碱法的流程图(联合制碱法) 侯氏制碱法的流程图(联合制碱法)
四、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↑
2、不同点:
索氏制碱法(氨碱法) 索氏制碱法(氨碱法)
侯氏制碱(联合制碱法) 侯氏制碱(联合制碱法) 1、通入NH3: 、通入 a、增大 4+的浓度,使NH4Cl更多地析 、增大NH 的浓度, 更多地析 出 b、 使 NaHCO3 转化为 2CO3 , 提高析 转化为Na 、 出NH4Cl的纯度 的纯度 2 、 降 温 , 并 加 入 过 量 NaCl : 低 温 时 NH4Cl 溶解度比 溶解度比NaCl小,所以可 小 以使NH 析出 同时补充Na 析出, 以使 4Cl析出,同时补充 + CO2 :高温下焦炭与水蒸气的反应 NH3 :工业合成氨的反应
Na2CO3
(4) 使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上,主要是设计 了 I (填上述流程中的编号)的循环。从沉淀池中取出沉 淀的操作是 过滤 。 (5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠,可取少量试样溶于水后, 稀硝酸和硝酸银溶液 再滴加 。 (6) 向母液中通氨气,加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品,通氨 a、c。 气的作用有 (a)增大NH4+的浓度,使NH4Cl更多地析出 (b)使NaHCO3更多地析出 (c)使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出NH4Cl的纯度
NH4Cl又可以与生石灰反应,产生 3,重新作为原料使用: 又可以与生石灰反应, 又可以与生石灰反应 产生NH 重新作为原料使用:
2NH4Cl+Ca(OH)2→2NH3↑+CaCl2+2H2O (NH3循环使用) 循环使用 使用)
思考: 思考:为什么在饱和食盐水中先通入氨气?
标准状况下CO2和NH3在水中的溶解度如下表所示 标准状况下
滤液处 理方法 Ca(OH)2+2NH4Cl →2NH3+CaCl2+2H2O Ca(OH)2来源: 来源: CaCO3→CaO+CO2 CaO+H2O →Ca(OH)2
原 料 来 CO 2 :石灰石的煅烧 源 NH3 :Ca(OH)2与NH4Cl的反应 的反应 循环物 质 优缺点
CO2
NH3
CO2
谢谢观赏
索尔维国际会议
索尔维国际会议
勒布朗制碱法的原料: 勒布朗制碱法的原料: NaCl、 H2SO4浓、 C、CaCO3 、 、 浓
NaCl
+H2SO4浓 浓
Na2SO4
2NaCl+H2SO4─→Na2SO4+2HCl
Na2SO4
+C
Na2S
Na2SO4+2C─→Na2S+2CO2
Na2S
勒布朗制碱法
NaCl
+H2SO4浓 浓
+C
原料: 原料 NaCl、 H2SO4浓、 C、CaCO3 、 、 浓
Na2SO4
Na2SO4 Na2S
+CaCO3
Na2S Na2CO3
缺点:此法因难于连续生产,又需浓硫酸作原料,设备腐蚀
严重,产品质量不纯,原料利用不充分,价格较贵,所以在投 产不久后不敌索尔维法的竞争,而被淘汰。虽然如此他的制碱 法在历史上曾盛行一时,是化学工业发展史的一个里程碑。
课堂练习2:工业生产的纯碱中常含有少量的NaCl杂质。某校研 究性学习活动小组为了测定混合物中纯碱的质量分数,拟使用下 图实验装置,先测定一定量的样品和酸反应放出二氧化碳的质量, 再计算混合物中纯碱的质量分数。
乙 丙 (1)甲装置的作用是 吸收空气中的二氧化碳 ; 丙装置的作用是 吸收二氧化碳中的水蒸气 (2)乙装置反应前先通数分钟空气的作用是 排出装置中的二氧化碳气体 ,
+CaCO3
Na2CO3
Na2S+CaCO3─→Na2CO3+CaS
缺点:此法因难于连续生产,又需硫酸作原料,设备腐蚀严
重,产品质量不纯,原料利用不充分,价格较贵,所以在投产 50年后不敌索尔维法的竞争,于20世纪20年代被淘汰。虽被索 尔维法和其他方法所代替,但在历史上曾盛行一时,是化学工 业发展史的一个里程碑。
甲装置反应的离子方程式是 CO2+2OH。 CO32-+H2O




(填“偏
偏大 (3)若去掉丙装置,测得的CO2质量会 大”或“偏小”)。
(4)若取ng样品装入广口瓶,且反应前填满碱石灰的干 燥管丁总质量为mg,实验结束后称得干燥管丁的总质 量为w,则Na­2CO3
53( w − m) × 100% 质量分数的计算式为 22n 。
Ca(OH)2
索尔维法的优点: 1、原料(食盐和石灰石)便宜;
NH3 + CaCl2
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、 缺点: NaCl利用率低
2、生成用途不大的CaCl2
侯德榜介绍: 侯德榜介绍: 在中国化学工业史上,有一位杰出的科学家,他为祖国的化 学工业事业奋斗终生,并以独创的制碱工艺闻名于世界,他 就像一块坚硬的基石,托起了中国现代化学工业的大厦,这 位先驱者就是被称为“国宝”的侯德榜。 侯德榜制碱背景: 侯德榜制碱背景: 1937年,抗日战争爆发,由于当时内地盐价昂贵,用传统的 索尔维法制碱成本太高,无法维持生产,为寻找适应内地条 件的制碱工艺,永利公司准备向德国购买新的工艺,但德国 与日本暗中勾结,除了向侯德榜一行高价勒索外,还提出了 种种对中国人来说是丧权辱国的条件,为了维护民族尊严, 侯德榜与永利的工程技术人员一起,认真剖析了察安法流程, 终于确定了具有自己独立特点的新的制碱工艺,1941年,这 种新工艺被命名为“候氏制碱法”。

2NaHCO3 产物的生成:
Na2CO3 + CO2 + H2O
滤液: 滤液:NaCl 滤渣: 滤渣:NH4Cl
滤液的处理 NH3、NaCl (NaCl、NH4Cl) 、

联合制碱法” 在联合制碱中,所用原料CO “联合制碱法” 在联合制碱中,所用原料CO2和NH3是 联合” 中“联合”的意 由 合成氨厂 提供的,所以工业生产上常 提供的, 义?
作氮肥(了解:电镀液、焊药、祛痰药等)
CO2
。 NH3 + CO2 + H2O + NaCl → NH4Cl + NaHCO3↓ (2) 沉淀池中发生的化学反应方程式是 。 。
(3) 写出上述流程中 物质的分子式 写出上述流程中X物质的分子式
食盐水 CO2 合成氨厂 NH3 沉淀池 X 循环II 循环I NH3 母液 (提取副产品) 煅烧炉
三、侯氏制碱(联合制碱法) 侯氏制碱(联合制碱法) 侯氏制碱法的流程图(联合制碱法) 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: 合成氨工厂的反应: N2的制取:空气液化 的制取: 高温 高温 H2、CO2的制取: C+H2O(g)→ H2+CO 、CO+H2O(g) → H2+CO2 的制取: (g)→ 、 NH3的合成: N2+3H2 → 2 3 的合成: 2NH 2、向已经氨化的饱和食盐水中通入二氧化碳 加热碳酸氢钠, 3、 加热碳酸氢钠,得到碳酸钠
优点:1、提高了 、提高了NaCl利用率 利用率
2、产生了有用的化工原料 和肥 、 料 NH4Cl
课堂练习1: (05上海)我国化学侯德榜改革国外的纯碱生产工艺, 生产流程可简要表示如下
食盐水 CO2 X
NH3 合成氨厂 沉淀池
循环II 煅烧炉 Na2CO3
循环I NH3 母液 (提取副产品)
, (1) 上述生产纯碱的方法称 联合制碱法或侯德榜制碱法 副产品的一种用途为
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