化工生产纯碱的制备

1、5.3 化工生产,二、联合制碱工业,玻璃,制 皂,纺织,食品,造纸,纯碱的用途,自然界中有纯碱吗？,鄂尔多斯天然碱厂,内蒙古鄂尔多斯 合同查汗淖碱湖,纯碱的制法,天然盐湖制碱法 索尔维法(氨碱法) 侯氏制碱法(联合制碱法),目前纯碱的生产方法有索尔维法（氨碱法）、联碱法及天然碱法。美国是世界纯碱生产第一大国，纯碱全部来自天然碱。亚洲纯碱以合成碱为主，主要生产国家为中国、印度和日本。,比利时化学家索尔维,（一）氨碱法生产纯碱（索尔维制碱法）,1862年比利时人索尔维以NaCl、CaCO3、NH3和H2O为主要原料，制得纯净的碳酸钠，叫索尔维制碱法。其主要操作是： 在氨化饱和食盐水中通入二氧化碳，

2、制得 小苏打；,索尔维制碱法（氨碱法）,NaCl + NH4HCO3 NaHCO3+ NH4Cl,NH3+CO2 +H2O NH4HCO3,NaCl + NH3 + CO2 + H2O NaHCO3+ NH4Cl,把小苏打在250下焙烧以制得碳酸钠，,CO2循环利用,问题1： 20时，由NH4HCO3、NaCl和H2O配制成一混合溶液，当把溶液加热蒸发后冷却至20 ，首先析出的物质是什么？,问题2 ：在纯碱的生产中饱和食盐水中先通入氨气还是先通入二氧化碳？原因是什么？,在工业生产流程中，将饱和的食盐溶液在冷却后通入足量的 氨气 ，然后在加压条件下通入 二氧化碳 。 原因是：先通氨气使溶液碱性增

3、强，能溶解更多的二氧化碳，生成较多的碳酸氢钠，使碳酸氢钠晶体析出。,CaCO3CO2+CaO,NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3+NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O,CaO+H2OCa(OH)2,2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3+CaCl2+2H2O,产品,副产品,（一）氨碱法生产纯碱（索尔维制碱法）,NaCl,NaCl,NaCl,优点：,原料便宜易得，产品纯度高，氨和部分二氧化碳可以循环使用，制作步骤简单。,请你分析一下氨碱法的优缺点？,缺点：,副产物氯化钙的处理，食盐的利用率不高，大约只有70%。,如何进一步提高食盐的利用率，不生成无用的CaCl2是必须

4、要解决的问题。,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。,侯德榜,2、候氏制碱法联合制碱法 原理：同索尔维法,NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl,氨碱法制纯碱,产生用途不大的CaCl2,NaCl 利用率低,饱和食盐水,通氨气,氨盐水,通CO2,过滤 洗涤,碳酸氢钠,煅烧,纯碱（产品）,二氧化碳 (循环使用),滤液: NH4Cl NaCl,侯德榜制碱法,改进方案,使NH4Cl单独结晶出来,由合成氨厂提供,如何使NH4Cl从含有NH4Cl和NaCl的母液中结晶析出，且不夹带NaHCO3固体？,措施：,1、通入NH3,3、降温至(010)

5、,分析：,2、加入磨细的食盐,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,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+,联合制碱法二氧化碳来源？氨来源？,C+H2O(g) CO + H2 CO+H2O(g) CO2 + H2,二氧化碳、氨均来自合成氨厂，故称为“联合制碱法”。,侯德榜制碱法的优点：,1、提高了氯化钠的利用率,2、同时得到了纯碱和氯化铵两种产品,3、综合利用了氨厂的废弃物 CO2，工厂设备比氨碱法简单,联合制碱法,3、氨碱法和联合制碱法比较,1、下

6、图为纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：,(1）上述生产纯碱的方称 ， 副产品的一种用途为 。,侯德榜制碱法,化 肥,（2）沉淀池中发生的化学反应方程式:,（3）写出上述流程中X物质的分子式 。,。,CO2,NaCl+NH3+CO2 +H2O ,NaHCO3+NH4Cl,练习,（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_。,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，再滴加_。,稀硝酸和硝酸银溶液,A、E,Ca(OH)2+2NH4Cl CaCl2+2NH3+2H2O,2,3,4,

7、5,Ca(OH)2 NH4Cl,HCl CaCO3,饱和NaHCO3溶液,冰水,产生白色沉淀,正反应是放热，降低温度平衡向右移动,3、已知纯碱试样中含有NaCl杂质。为测定纯碱的质量分数，可用图中装置进行实验。,主要实验步骤如下： 按图组装仪器，并检查装置的气密性 将a g试样放入锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，得到试样溶液 称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到 b g 从分液漏斗滴入6 mol / L的硫酸，直到不再产生气体时为止 从导管A处缓缓鼓入一定量的空气 再次称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到c g 重复步骤和的操作，直到U型管的质量基本不变，为d g,1）在用托盘天平称量样品时，如果天平

8、的指针向左偏转，说明： 2）装置中干燥管B的作用是： 3）如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸，测试的结果： 4）步骤的目的是： 5）步骤的目的是 6）该试样中纯碱的质里分数的计算式为 7）设计种不同的实验方法测定试样中纯碱的质量分数。,样品重，砝码轻,防止空气中的CO2和是进入U型管中,偏高,把反应产生的CO2全部导入U型管中,判断反应产生的CO2是否全部排出，并被U型管中的碱石灰吸收,106(d - b)/44a,化工生产的一些基本原理,一、充分利用原料,1、原料的循环利用,是使化工生产降低成本、提高产量、增加 经济效益的关键。,2、利用廉价的空气来提高预料气的转化率,二、充分利用能量,1、利用放出的热量对需加热的物料进行预热 （热交换器）,既降低能耗，又提高生产效