《侯氏制堿法原理》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《侯氏制堿法原理（2頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、侯氏制堿法
第一次世界大戰(zhàn)后，中國從歐洲進(jìn)口純堿的道路被阻斷,而當(dāng)時壟斷中國純堿市場的英國卜內(nèi)門洋堿公司卻囤積居奇,堿價暴漲?？吹竭@種情況，范旭東先生于1917年在實驗室成功制出了堿。1920年成立“永利制堿公司”，1922年請來侯德榜先生作為技術(shù)指導(dǎo),他全身心的投入制堿工藝和設(shè)備的改進(jìn)上，終于
摸索出了索爾維法的各項生產(chǎn)技術(shù)。1924年8月,塘沽堿廠正式投產(chǎn)。1926年，中國生產(chǎn)的“紅三角”牌純堿在美國費(fèi)城的萬國博覽會上獲得金質(zhì)獎?wù)?。產(chǎn)品不但暢銷國內(nèi)，而且遠(yuǎn)銷日本和東南亞。
1937年日本帝國主義發(fā)動了侵華戰(zhàn)爭，把工廠遷到四川，新建了永利川西化工廠。
制堿的主要原料是食鹽，也就是氯化
2、鈉，而四川的鹽都是井鹽，要用竹筒從很深很深的井底一桶桶吊出來。由于濃度稀，還要經(jīng)過濃縮才能成為原料，這樣食鹽成本就高了。另外，索爾維制堿法的致命缺點(diǎn)是食鹽利用率不高，也就是說有30%的食鹽要白白地浪費(fèi)掉，這樣成本就更高了，所以侯德榜決定不用索爾維制堿法，而另辟新路。
他首先分析了索爾維制堿法的缺點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)主要在于原料中各有一半的比分沒有利用上，只用了食鹽中的鈉和石灰中碳酸根，二者結(jié)合才生成了純堿。食鹽中另一半的氯和石灰中的鈣結(jié)合生成了氯化鈣，這個產(chǎn)物都沒有利用上。那么怎祥才能使另一半成分變廢為寶呢？他想呀想，設(shè)計了好多方案，但是—一都被推翻了。后來他終于想到，能否把索爾維制堿法和合成氨法結(jié)合起
3、來，也就是說，制堿用的氨和二氧化碳直接由氨廠提供，濾液中的氯化銨加入食鹽水，讓它沉淀出來。這氯化銨既可作為化工原料，又可以作為化肥，這樣可以大大地提高食鹽的利用率，還可以省去許多設(shè)備，例如石灰窯、化灰桶、蒸氨塔等。設(shè)想有了，能否成功還要靠實踐。于是他又帶領(lǐng)技術(shù)人員，做起了實驗。一直進(jìn)行了500多次試驗，還分析了2000多個樣品，才把試驗搞成功，使設(shè)想成為了現(xiàn)實。
這個制堿新方法被命名為“聯(lián)合制堿法”，它使鹽的利用率從原來的70%一下子提高到96%。此外，污染環(huán)境的廢物氯化鈣成為對農(nóng)作物有用的化肥——氯化銨，還可以減少1/3設(shè)備，所以它的優(yōu)越性大大超過了索爾維制堿法，從而開創(chuàng)了世界制堿工業(yè)的新
4、紀(jì)元。[1]
發(fā)明特點(diǎn)
針對索爾維法生產(chǎn)純堿時食鹽利用率低，制堿成本高，廢液、廢渣污染環(huán)境和難以處理等不足，侯德榜先生經(jīng)過上千次試驗，在1943年研究成功了聯(lián)合制堿法。這個新工藝是把氨廠和堿廠建在一起，聯(lián)合生產(chǎn)。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，作為化工產(chǎn)品或化肥。食鹽溶液又可以循環(huán)使用。為了實現(xiàn)這一設(shè)計，在1941一1943年抗日戰(zhàn)爭的艱苦環(huán)境中，在侯德榜的嚴(yán)格指導(dǎo)下，經(jīng)過了500多次循環(huán)試驗，分析了2000多個樣品后，才把具體工藝流程定下來，這個新工藝使食鹽利用率從70%一下子提高到96%，也使原來無用的氯化鈣轉(zhuǎn)化成化肥氯化銨，解決了氯化鈣占
5、地毀田、污染環(huán)境的難題。這方法把世界制堿技術(shù)水平推向了一個新高度，贏得了國際化工界的極高評價。1943年，中國化學(xué)工程師學(xué)會一致同意將這一新的聯(lián)合制堿法命名為“侯氏聯(lián)合制堿法”。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)氨時的副產(chǎn)品CO2，革除了用石灰石分解來生產(chǎn)，簡化了生產(chǎn)設(shè)備。此外，聯(lián)合制堿法同時也避免了生產(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回收，提高了食鹽利用率，縮短了生產(chǎn)流程，減少了對環(huán)境的污染，降低了純堿的成本。聯(lián)合制堿法很快為世界所采用。
發(fā)明原理
氨氣與水和二氧化碳反應(yīng)生成一分子的碳酸氫銨，這是第一步。第二步是：碳酸
6、氫銨與氯化鈉反應(yīng)生成一分子的氯化銨和碳酸氫鈉沉淀。 根據(jù) NH4Cl 在常溫時的溶解度比 NaCl 大，而在低溫下卻比 NaCl 溶解度小的原理，在 278K ～ 283K(5 ℃～ 10 ℃ ) 時，向母液中加入食鹽細(xì)粉，而使 NH4Cl 單獨(dú)結(jié)晶析出供做氮肥。
化學(xué)原理
總反應(yīng)方程式：
NaCl + CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl（可作氮肥）
2NaHCO3=加熱=Na2CO3+H2O+CO2↑（CO2循環(huán)使用）
(在反應(yīng)中NaHCO3沉淀，所以這里有沉淀符號，這也正是這個方法的便捷之處）
即：①NaCl(飽和溶液)+NH3（先加）+H2O（溶液中）+CO2
7、（后加）=NH4Cl+NaHCO3↓ （NaHCO3能溶于水，但是侯氏制堿法向飽和氯化鈉溶液中通入氨氣，由于氯化鈉溶液飽和，生成的碳酸氫鈉溶解度小于氯化鈉，所以碳酸氫鈉以沉淀析出）
（先添加NH3而不是CO2：CO2在NaCl中的溶解度很小，先通入NH3使食鹽水顯堿性，能夠吸收大量CO2氣體，產(chǎn)生高濃度的HCO3-,才能析出NaHCO3晶體。）
②2NaHCO3（加熱）=Na2CO3+H2O+CO2↑
優(yōu)點(diǎn)
保留了氨堿法的優(yōu)點(diǎn)，消除了它的缺點(diǎn)，使食鹽的利用率提高到 96 %； NH4Cl 可做氮肥；可與合成氨廠聯(lián)合，使合成氨的原料氣 CO 轉(zhuǎn)化成 CO2，革除了 CaCO3制 CO2這一工序，減少可能造成的環(huán)境污染。
注：純堿就是碳酸鈉（Na2CO3）
在制堿過程中向濾出NaHCO3晶體后的NH4Cl溶液中加熟石灰以回收氨，使之循環(huán)使用：
2NH4Cl+Ca（OH）2（加熱）= CaCl2+2NH3↑+2H2O
侯氏制堿法原理
