5.3化工生产--侯氏制碱法1-lu.ppt

纯碱工业的发展史 纯碱是重要化工原料 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 食品等 纯碱工业始于18世纪末 法国人勒布朗 比利时人索尔维 中国人侯德榜等 都先后作出了突出的贡献 侯氏制碱法 索氏制碱原理 总反应方程式 NH3 CO2 H2O NH4HCO3 NaCl CO2 H2O NH3 NaHCO3 NH4Cl 2NaHCO3 Na2CO3 H2O CO2 CO2循环使用 NH4Cl又可以与熟石灰反应 产生NH3 重新作为原料使用 2NH4Cl Ca OH 2 2NH3 CaCl2 2H2O NH3循环使用 NH4HCO3 NaCl NaHCO3 NH4Cl 饱和食盐水 氨盐水 沉淀NaHCO3 滤液NH4Cl NaCl 石灰石 Ca OH 2石灰乳 通NH3 过滤洗涤通CO2 煅烧 CO2 循环使用 Na2CO3产品 煅烧 CO2 CaO NH3 循环使用 废液CaCl2 NaCl Ca OH 2 一 索尔维制碱法 氨碱法 流程图 标准状况下CO2和NH3在水中的溶解度如下表所示 0 076 18 思考 为什么在饱和食盐水中先通入氨气 CO2在NaCl中溶解度很小 先通NH3使食盐水显碱性 能吸收大量CO2气体 产生高浓度的HCO3 才能析出NaHCO3晶体 即 NaCl 饱和 NH3 先加 H2O CO2 后加 NH4Cl NaHCO3 一定温度下的溶解度 0 61 0 08 0 15 0 56 运用离子反应的知识解释氨碱法原理 1 通入氨气和二氧化碳后的溶液中哪些溶质离子大量存在 2 Na NH4 CI HCO3 四种离子可以大量共存吗 它们可以组成几种物质 NaCl NH4HCO3 NaHCO3 NH4Cl 3 为什么能够得到碳酸氢钠固体呢 Na NH4 CI HCO3 20 时 NaHCO3的溶解度最小 索尔维制碱法 CO2 NaCl NH3 索尔维法的优点 缺点 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CO2都可循环使用 4 步骤简单 适合于大规模生产 1 NaCl利用率低2 生成用途不大的CaCl2 原料 产物的生成 滤液的处理 侯德榜 福建闽侯人 是我国著名的化学家 制碱工业的先驱和奠基人 1926年 他用氨碱法生产的 红三角 牌纯碱获美国费城万国博览会金质奖章 1932年 他撰写 纯碱制造 一书 彻底公开了索尔维法制碱的秘密 人物介绍 凡是黄头发蓝眼睛的人能办到的 我们黑头发黑眼睛的人也一定能办到 1937年 抗战爆发 为不使天津碱厂落入侵略者之手 工厂迁至川西岷江 但内地食盐稀缺 导致成本上升 如何进一步提高食盐的利用率 不生成无用的CaCl2就成了必须要解决的问题 放在了侯先生的面前 历史背景 1939年 侯德榜改良了索尔维制碱法 摒弃了氨碱法的缺点 被称为侯德榜制碱法 二 侯氏制碱 联合制碱法 流程图 联合制碱法 1 合成氨工厂的反应 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 NH3 H2O CO2 NaCl NH4Cl NaHCO3 析出 思考1 在滤液中通入氨气的目的 1 增大NH4 的浓度 使NH4Cl更多地析出 2 使NaHCO3转化为Na2CO3 提高析出NH4Cl的纯度 思考2 在滤液中加入固体NaCl目的 同离子效应 使NH4Cl沉降 在降温至t1 以下分离析出更多的NH4Cl沉淀 同时又补充了下一过程中所要的Na NH4Cl NaCl 如何使NH4Cl从NaCl的饱和溶液中结晶析出 且不夹带NaHCO3固体 措施 1 通入NH3 3 降温至 0 10 分析 2 加入磨细的食盐 饱和食盐水 通氨气 氨盐水 过滤洗涤 通CO2 碳酸氢钠 煅烧 纯碱 产品 二氧化碳 循环使用 滤液 NH4ClNaCl 加氯化钠细粉 通氨气 冷却 过滤 洗涤 干燥 氯化铵 产品 饱和NaCl 循环使用 合成氨工厂 二氧化碳 氨气 侯氏制碱法工业流程图 在制小苏打的第一步操作中应在饱和食盐水中先通 气体 后通 气体 3 在析出小苏打的母液中通入 加入 使NH4Cl结晶析出 NaCl循环利用 通氨气的作用有 NH3 CO2 2 侯德榜制碱法简要步骤 NH3 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 提高析出的NH4Cl纯度 a c 1 制小苏打 NH3 CO2 NaCl H2O NaHCO3 NH4Cl 2 煅烧小苏打制纯碱 CO2循环使用 细小食盐颗粒 降温 侯德榜制碱法 CO2 NH3 NaCl 滤液 NaCl 原料 产物的生成 NH3 NaCl 滤渣 NH4Cl 联合制碱法 名称由来 所用原料CO2和NH3是由合成氨厂提供的 故工业上常将侯氏制碱和合成氨联合在一起 所以 称为 联合制碱法 侯氏制碱法的优点 1 提高了NaCl利用率 96 以上 2 同时得到了纯碱和氯化铵两种产品3 综合利用氨厂废弃物CO2 简化操作 降低成本 三 侯氏制碱法与索氏制碱法的异同点 1 相同点 NaCl NH3 H2O CO2 NaHCO3 NH4Cl2NaHCO3 Na2CO3 H2O CO2 原理相同 2 不同点 Ca OH 2 2NH4Cl 2NH3 CaCl2 2H2OCa OH 2来源 CaCO3 CaO CO2CaO H2O Ca OH 2 1 通入NH3 a 增大NH4 的浓度 使NH4Cl更多地析出b 使NaHCO3转化为Na2CO3 提高析出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 CO2NH3 CO2NaCl 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 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 1 NaCl利用率低2 生成用途不大的CaCl2 优点 1 提高了NaCl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 1 上述生产纯碱的方法称 副产品的一种用途为 2 沉淀池中发生的化学反应方程式是 3 写出上述流程中X物质的分子式 联合制碱法或侯德榜制碱法 作氮肥 NH3 CO2 H2O NaCl NH4Cl NaHCO3 CO2 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 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 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 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 通氨气的作用有 增大NH4 的浓度 使NH4Cl更多地析出使NaHCO3更多地析出 c 使NaHCO3转化为Na2CO3 提高析出NH4Cl的纯度 I 过滤 稀硝酸和硝酸银溶液 a c 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 1 甲装置的作用是 2 乙装置反应前先通数分钟空气的作用是 甲装置反应的离子方程式是 甲乙丙 吸收空气中