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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: NaCI + NH3 +出0 + CO2 = NaHCO 3 J4NH4CI 將經(jīng)過濾、洗滌得到的 NaHCO 3微小晶體,再加熱煅燒制得純堿產(chǎn)品。2NaHCO 3
=Na2CO3 + H2O + CO2 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]混合加熱,所放出的 氨氣可
2、回收循環(huán)使用。CaO + H2O = Ca(OH) 2, 2NH 4CI+ Ca(OH) 2 = CaCl2 + 2NH 3 f+2H2O。
氨堿法的優(yōu)點是:原料(食鹽和石灰石)便宜;產(chǎn)品純堿的純度高;畐產(chǎn)品氨和二
氧化碳都可以回收循環(huán)使用;制造步驟簡單,適合于大規(guī)模生產(chǎn)。但氨堿法也有許多缺 點: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(CO32-)結(jié)合成了碳酸鈉,可是食鹽的另一成分氯離子( CI-) 和石灰石的另一成分鈣離子(Ca2 +)卻結(jié)合成了沒有多大用途的氯化鈣 (CaCl2),因此 如何處理氯化鈣成為一個很大的負擔(dān)。氨
3、堿法的最大缺點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, 同時生產(chǎn)純堿和氯化銨兩種產(chǎn)品的方法。
原料是食鹽、氨和二氧化碳一合成氨廠用水煤氣制取氫氣時的廢氣。其化學(xué)反應(yīng)原理是: C+ H2O = CO + H2 CO + H2O = CO2 + H2
聯(lián)合制堿法包括兩個過程:第一個過程與氨堿法相同,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)過濾、洗滌得 NaHCO 3微小晶體,再
煅燒制得純堿產(chǎn)品,其濾液是含有氯化銨和
4、氯化鈉的溶液。第二個過程是從含有氯化銨 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,向濾液中加入細粉狀的氯化鈉,并通入氨氣, 可以使氯化銨單獨結(jié)晶沉淀析出,經(jīng)過濾、洗滌和干燥即得氯化銨產(chǎn)品。此時濾出氯化 銨沉淀后所得的濾液,已基本上被氯化鈉飽札可回收循環(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氯 離子,同時,生產(chǎn)出兩種可貴的
5、產(chǎn)品一一純堿和氯化銨。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;將堿廠的無用的成分氯離子(Cl -)來代替價格較高的硫酸固定氨廠里的氨,制取 氮肥氯化銨。從而不再生成沒有多大用處,又難于處理的氯化鈣,減少了對環(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,作為化工產(chǎn)品或化肥。食鹽溶液又可以循環(huán)使用。這個新工藝使食鹽利 用率從70 %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| |
鈣占地
6、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。
侯氏原理是依據(jù)離子反應(yīng)發(fā)生的原理進行的, 離子反應(yīng)會向著離子濃度減小的
方向進行。也就是所說的復(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NaHCO 3在溶液中溶液中溶解度較小,所以先制得 NaHCO 3。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 NaHCO 3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制取過程中NH3是循環(huán)使用的: 2NH 4CI+Ca(OH) 2=2NH 3+CaCI 2+2H 2O ,而侯氏法在整個制取過程中,NH 4CI直接做