侯氏制碱法+勒布朗制碱法+索尔维制碱法.ppt
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侯氏制碱法+勒布朗制碱法+索尔维制碱法.ppt
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纯碱工业的发展史:
纯碱是重要的化工原料之一,也是大众消费品,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、食品等多种工业的生产。
1983年,世界纯碱产量为30Mt。
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。
NaClNa2SO4Na2SO4Na2SNa2SNa2CO3,+H2SO4浓,+C,+CaCO3,一、勒布朗制碱法原料:
NaCl、H2SO4浓、C、CaCO3,2NaCl+H2SO4Na2SO4+2HCl,Na2SO4+2CNa2S+2CO2,Na2S+CaCO3Na2CO3+CaS,缺点:
此法因难于连续生产,又需硫酸作原料,设备腐蚀严重,产品质量不纯,原料利用不充分,价格较贵,所以在投产50年后不敌索尔维法的竞争,于20世纪20年代被淘汰。
虽被索尔维法和其他方法所代替,但在历史上曾盛行一时,是化学工业发展史的一个里程碑。
二、索尔维制碱法(氨碱法):
索氏制碱法的流程图:
(氨碱法),索氏制碱原理:
总反应方程式:
NH3+CO2+H2ONH4HCO3,NaCl+CO2+H2O+NH3NaHCO3+NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3+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)22NH3+CaCl2+2H2O(NH3循环使用),NH4HCO3+NaClNaHCO3+NH4Cl,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?
即:
NaCl(饱和溶液)+NH3(先加)+H2O(溶液中)+CO2(后加)=NH4Cl+NaHCO3(溶解度一般,因为不断添加原料达到溶液饱和才沉淀)(先添加NH3而不是CO2:
CO2在NaCl中的溶解度很小,先通入NH3使食盐水显碱性,能够吸收大量CO2气体,产生高浓度的HCO3-,才能析出NaHCO3晶体。
),以下是在一定温度下一些物质的溶解度,0.61,0.08,0.15,0.56,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。
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,三、侯氏制碱(联合制碱法),侯氏制碱法的流程图(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,N2的制取:
空气液化H2、CO2的制取:
C+H2O(g)H2+CO、CO+H2O(g)H2+CO2NH3的合成:
N2+3H22NH3,高温,高温,NH3+H2O+CO2+NaClNH4Cl+NaHCO3(析出),2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2(循环使用),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,侯德榜制碱法,CO2、NH3、NaCl,滤液:
NaCl,NH4Cl,),原料:
产物的生成:
NH3、NaCl,滤渣:
NH4Cl,侯氏制碱法的优点:
1、提高了NaCl利用率2、产生了有用的化工原料和肥料NH4Cl,“联合制碱法”中“联合”的意义?
在联合制碱中,所用原料CO2和NH3是由合成氨厂提供的,所以工业生产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”。
四、侯氏制碱法与索氏制碱法的异同点:
1、相同点:
NaClNH3H2OCO2NaHCO3NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2,原理相同,2、不同点:
Ca(OH)2+2NH4Cl2NH3+CaCl2+2H2OCa(OH)2来源:
CaCO3CaO+CO2CaO+H2OCa(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+NaClNH4Cl+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,吸收空气中的二氧化碳,吸收二氧化碳中的水蒸气,排出装置中的二氧化碳气体,CO2+2OH-CO32-+H2O,丙装置的作用是,(3)若去掉丙装置,测得的CO2质量会(填“偏大”或“偏小”)。
(4)若取ng样品装入广口瓶,且反应前填满碱石灰的干燥管丁总质量为mg,实验结束后称得干燥管丁的总质量为w,则Na2CO3质量分数的计算式为。
甲乙丙,偏大,谢谢大家!
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