纯碱即碳酸钠,国际贸易中又名苏打或碱灰,是一种重要的有 机化工原料,被称为“化工之母”。碳酸钠的形成过程涉及到石灰石的煅烧、生石灰的消化、二氧化碳的吸收、碳酸钙的转化和碳酸钠的生成等多个步骤,具体的形成过程如下:
1. 煅烧石灰石:将石灰石(主要成分是碳酸钙)在高温下煅烧,生成生石灰(主要成分是氧化钙)和二氧化碳。
2. 消化生石灰:将生石灰与水混合,发生消化反应,生成氢氧化钙。
3. 吸收二氧化碳:将氢氧化钙溶液与二氧化碳气体混合,发生化学反应,生成碳酸钙沉淀和水。
4. 转化碳酸钙:将碳酸钙沉淀过滤、干燥,然后在高温下煅烧,生成氧化钙和二氧化碳。
5. 碳酸钠生成:将氧化钙与水混合,发生消化反应,生成氢氧化钙。然后将氢氧化钙溶液与碳酸钠溶液混合,发生化学反应,生成碳酸钠和水。
生产纯碱的主要方法:
1、天 然碱法:以天 然碱矿为原材料,通过对天 然碱矿物进行一系列溶解、过滤、蒸发、结晶等工序来制取纯碱。
2、氨碱法:又称索尔维制碱法,主要制备原料包括食盐、石灰石、焦炭及氨等,通过在室温下从溶液中分离出碳酸氢钠,再加热煅烧得到纯碱,属于合成碱法。
3、烧碱法:烧碱法(也称为苛化法)将碳酸钠和氢氧 化钠反应生成纯碱。生产纯碱的烧碱法使用的主要原料是碳酸钠(纯碱)和氢氧 化钠(烧碱),这两种原料在工业上比较容易获得。
4、联合制碱法:也称为侯氏制碱法,是中国化学家侯德榜于 1943 年发明的。联合制碱法将氨碱法和合成氨法联合起来,利用合成氨生产过程中产生的二氧化碳和氨气,与NaCl和水反应生成碳酸氢钠,再经过过滤、洗涤、煅烧等过程,然后得到碳酸钠。联合制碱法的优点是可以利用合成氨过程中产生的二氧化碳,减少了二氧化碳的排放,同时提高了NaCl利用率。
5、离子交换膜法:也称为膜分离法,是利用离子交换膜的选择透过性,将NaCl和碳酸氢钠分离。离子交换膜法的优点是生产过程中不需要石灰石和氨气,减少了污染,同时提高了NaCl的利用率。