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1、侯氏制堿法與索爾維制堿法(也叫做氨堿法與聯(lián)堿法)的比較
一、氨堿法(又稱索爾維法)
以食鹽(氯化鈉)、石灰石(經(jīng)煅燒生成生石灰和二氧化碳)、氨氣為原料來(lái)制取純堿 先使氨氣通入飽和食鹽水中而成氨鹽水,再通入二氧化碳生成溶解度較小的碳酸氫鈉沉 淀和氯化銨溶液。其化學(xué)反應(yīng)原理是:NaCl+NH+HO+CO =NaHCO j+NHCl
3 2 2 3 4
將經(jīng)過(guò)濾、洗滌得到的NaHCO微小晶體,再加熱煅燒制得純堿產(chǎn)品。2NaHCO =Na CO
3 3 2 3
+HO+CO f放出的二氧化碳|氣體可回收循環(huán)使用。含有氯化銨的濾液與石灰乳[Ca(OH)]
2 2 I I °
混合加熱
2、,所放出的氨氣可回收循環(huán)使用。CaO+HO = Ca(OH) , 2NHCl+Ca(OH)
2 2 4
+2NHf+2HO。
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氨堿法的優(yōu)點(diǎn)是:原料(食鹽和石灰石)
22
2
= CaCl
22
便宜;產(chǎn)品純堿的純度高;副產(chǎn)品氨和二
氧化碳都可以回收循環(huán)使用;制造步驟簡(jiǎn)單,
適合于大規(guī)模生產(chǎn)。但氨堿法也有許多缺
點(diǎn):首先是兩種原料的成分里都只利用了一半一食鹽成分里的鈉離子(Na +)和石灰石
成分里的碳酸根離子(CO 2-)結(jié)合成了碳酸鈉,可是食鹽的另一成分氯離子(Cl-)和
3
石灰石的另一成分鈣離子(Ca2 +)卻結(jié)合成了沒(méi)有多大用途的氯化鈣(Ca
3、Cl ),因此如
2
何處理氯化鈣成為一個(gè)很大的負(fù)擔(dān)。氨堿法的最大缺點(diǎn)還在于原料食鹽的利用率只有 72%?74%,其余的食鹽都隨著氯化鈣溶液作為廢液被拋棄了,這是一個(gè)很大的損失。
二、聯(lián)合制堿法(又稱侯氏制堿法)
將氨堿法和合成氨法兩種工藝聯(lián)合起來(lái),同時(shí)生產(chǎn)純堿和氯化銨兩種產(chǎn)品的方法
原料是食鹽、氨和二氧化碳—合成氨廠用水煤氣制取氫氣時(shí)的廢氣。其化學(xué)反應(yīng)原理是:
C+HO=CO+H CO+HO=CO+H
2 2 2 2 2
聯(lián)合制堿法包括兩個(gè)過(guò)程:第一個(gè)過(guò)程與氨堿法相同,將氨通入飽和食鹽水而成 氨鹽水,再通入二氧化碳生成碳酸氫鈉沉淀,經(jīng)過(guò)濾、洗滌得NaHCO微小晶體,再煅燒
4、3
制得純堿產(chǎn)品,其濾液是含有氯化銨和氯化鈉的溶液。第二個(gè)過(guò)程是從含有氯化銨和氯 化鈉的濾液中結(jié)晶沉淀出氯化銨晶體。由于氯化銨在常溫下的溶解度比氯化鈉要大,低 溫時(shí)的溶解度則比氯化鈉小,而且氯化銨在氯化鈉的濃溶液里的溶解度要比在水里的溶 解度小得多。所以在低溫條件下,向?yàn)V液中加入細(xì)粉狀的氯化鈉,并通入氨氣,可以使 氯化銨單獨(dú)結(jié)晶沉淀析出,經(jīng)過(guò)濾、洗滌和干燥即得氯化銨產(chǎn)品。此時(shí)濾出氯化銨沉淀 后所得的濾液,已基本上被氯化鈉飽和,可回收循環(huán)使用。
聯(lián)合制堿法與氨堿法比較,其最大的優(yōu)點(diǎn)是使食鹽的利用率提高到96%以上,應(yīng) 用同量的食鹽比氨堿法生產(chǎn)更多的純堿。另外它綜合利用了氨廠的二氧化碳和堿廠的
5、氯 離子,同時(shí),生產(chǎn)出兩種可貴的產(chǎn)品——純堿和氯化銨。將氨廠的廢氣二氧化碳,轉(zhuǎn)變 為堿廠的主要原料來(lái)制取純堿,這樣就節(jié)省了堿廠里用于制取二氧化碳的龐大的石灰 窯;將堿廠的無(wú)用的成分氯離子(Cl-)來(lái)代替價(jià)格較高的硫酸固定氨廠里的氨,制取 氮肥氯化銨。從而不再生成沒(méi)有多大用處,又難于處理的氯化鈣,減少了對(duì)環(huán)境的污染, 并且大大降低了純堿和氮肥的成本,充分體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性。
由氨廠提供堿廠需要的氨和二氧化碳。 母液里的氯化銨用加入食鹽的辦法使它 結(jié)晶出來(lái),作為化工產(chǎn)品或化肥。食鹽溶液又可以循環(huán)使用。這個(gè)新工藝使食鹽利 用率從70%提高到96%,也使原來(lái)無(wú)用的氯化鈣轉(zhuǎn)化成化肥氯化銨,解
6、決了氯 鈣占地毀田、污染環(huán)境的難題。所謂“聯(lián)合制堿法”中的“聯(lián)合”,指該法將合成氨工 業(yè)與制堿工業(yè)組合在一起,利用了生產(chǎn)氨時(shí)的副產(chǎn)品 CO2,革除了用石灰石分解來(lái) 生產(chǎn),簡(jiǎn)化了生產(chǎn)設(shè)備。此外,聯(lián)合制堿法也避免了生產(chǎn)氨堿法中用處不大的副產(chǎn) 物氯化鈣,而用可作化肥的氯化銨來(lái)回收,提高了食鹽利用率,縮短了生產(chǎn)流程, 減少了對(duì)環(huán)境的污染,降低了純堿的成本。
侯氏原理是依據(jù)離子反應(yīng)發(fā)生的原理進(jìn)行的, 離子反應(yīng)會(huì)向著離子濃度減小的 方向進(jìn)行。也就是所說(shuō)的復(fù)分解反應(yīng)應(yīng)有沉淀,氣體和難電離的物質(zhì)生成。他要制 純堿(Na2CO3),就利用NaHCO3在溶液中溶液中溶解度較小,所以先制得NaHCO3。 再利用碳酸氫鈉不穩(wěn)定性分解得到純堿。 要制得碳酸氫鈉就要有大量鈉離子和碳酸 氫根離子,所以就在飽和食鹽水中通入氨氣,形成飽和氨鹽水,再向其中通入二氧 化碳,在溶液中就有了大量的鈉離子,銨根離子,氯離子和碳酸氫根離子,這其中 NaHCO3 溶解度最小,所以析出,其余產(chǎn)品處理后可作肥料或循環(huán)使用。 所不同的
是索氏法在整個(gè)制取過(guò)程中NH3是循環(huán)使用的:2NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3+CaCl2+2H2O, 而侯氏法在整個(gè)制取過(guò)程中, NH4Cl 直接做為純堿的副產(chǎn)品 肥料。