普通高中课程标准实验教科书—化学选修第二册[人教版]
第1单元 走进化学工业
课题3 纯碱的生产
教学目的：
1.了解我国纯碱工业的现状，掌握相关的化学原理；
2.结合侯氏制碱法，对学生进行爱国主义教育；
3.了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概况。
教学重点、难点：掌握与纯碱工业相关的化学原理；
探究建议：
1、实验：用碳酸氢铵和氯化钠制取碳酸钠，对产品进行检验；
2、查阅资料：侯德榜制碱法。
课时划分：一课时
教学过程：
见PPT 文件
[课堂练习]
1、盛放NaOH 溶液的试剂瓶口部，时间长了会有白色固体附着，这固体的成分是 B
A.NaOH
B.Na 2CO 3
C.NaHCO 3
D.Na 2CO 3·10H 2O
2.下列实验中，没有白色沉淀或晶体析出的是CD
A.饱和石灰水中加入少量NaOH 固体
B.饱和碳酸钠溶液中通入足量的CO 2
C.氯化钙溶液中通入少量CO 2
D.碳酸氢钠溶液中加入氯化钡溶液
3.下列关于NaHCO 3的叙述，不正确的是AD
A ．它是一种白色粉末，溶解度大于Na 2CO 3
B ．加热至200℃左右，可完全分解，利用这种性质，可由NaHCO 3制取纯碱
C ．与Na 2CO 3相似，当质量相同，分别跟足量盐酸反应后，NaHCO 3可得到较多的二氧化
碳
D ．其分子为NaHCO 3·10H 2O 在空气中会风化
4.下列物质中，可用于治疗胃酸过多的是A
A.碳酸钠
B.氢氧化钠
C.氧化钠
D.碳酸钡
5.纯碱和小苏打是厨房中两种常见的用品，它们都是白色固体，下列区分这两种物质的说法正确的是C
A.分别用炒锅加热两种样品，全部分解挥发，没有残留物的是小苏打
B.用洁净铁丝蘸取两种样品在煤气火焰上灼烧，使火焰颜色发生明显变化的是小苏打
C.用两只小玻璃杯，分别加入少量的两种样品，再加入等量的食醋，产生气泡快的是小苏打
D.先将两样品配成溶液，分别加入石灰水，无白色沉淀生成的是小苏打
6.某学生拟用溶液吸收气体，制备溶液，为了防止通入的
NaOH 2CO 32CO Na 2CO 气
体过量生成，他设计了如下的实验步骤：
3NaHCO 用25mL 溶液吸收过量的气体，至气体不再溶解；
NaOH 2CO 2CO
小心煮沸溶液1～2分钟；
●在 得到的溶液中加入25mL 相同的 溶液，使溶液充分混合。
NaOH 按他的设计，第 步实验装置如下图：
A B C
（1）他能否制得较纯净的 ，理由是
32CO Na （2）装置A 使用的试剂是石灰石和稀盐酸，可否用纯碱代替石灰石 原因是
（3）装置B 使用的试剂是 作用是
（4）有人认为实验步骤②③的顺序对调，即先混合，再煮沸，更合理，你认为对吗？为什么？_________________________________________________。
答案：（1）能 理由是：实验①生成3NaHCO ，其中溶解的2CO 气体煮沸时除去，在实验③3NaHCO 恰好被NaOH 中和完全，转化生成32CO Na （2）不能 原因是：实验中使用的2CO 气体发生器，只适用于块状固体和液体反应，32CO Na 是粉末状固体，反应过于剧烈（3）3NaHCO 饱和溶液 除去2CO 中的HCl 气体（4）不合理若不先驱除溶液中溶解的2CO 气体，实验③加入NaOH 将有一部分消耗于与2CO 气体的反应，使3NaHCO 不能完全转化为3
2CO Na 7．化学活动课上，三组学生分别用图示甲、乙两装置探究“NaHCO 3和Na 2CO 3与稀盐酸的反应”，按表中的试剂用量，在相同条件下，将两个气球中的固体粉末同时倒入试管中(装置的气密性已检查)。
请回答：
⑴ 各组反应开始时，____装置中的气球体积先变大，该装置中反应的离子方程
式是________________________________________。
⑵ 当试管中不再有气体生成时，三组实验出现不同现象，填写下表的空格。组数试剂用量实验现象(气球体积变化)
分析原因
①0.42 g NaHCO3
0.53g Na2CO3
3mL 4 mol·L－1盐
酸
甲中气球与乙中
气球的体积相等
甲、乙盐酸均过量
n(NaHCO3)=n(Na2CO3)
ν甲(CO2)=ν乙(CO2)
②0.3 g NaHCO3
0.3 g Na2CO3
3mL4 mol·L－1盐
酸
甲中气球比乙中
气球的体积大
甲中气球比乙中
气球的体积大
③0.6 g NaHCO3
0.6 g Na2CO3
3mL2 mol·L－1盐
酸
片刻后，乙中气
球
又缩小，甲中气
球
的体积基本不变
(用离子方程式表示)
答案：⑴甲HCO3－+H＋=CO2↑+H2O ⑵②甲、乙盐酸均过量n(NaHCO3)
>n(Na2CO3) V甲(CO2)> V乙 (CO2) ③甲、乙盐酸均不足量消耗的n(NaHCO3) >n(NaCO3) V甲(CO2) > V乙(CO2)；CO2+ CO32－+H2O=2HCO3－
解析：⑵根据化学方程式计算可知第①组中NaHCO3和Na2CO3都已完全反应。对比
第①组数据知第②组中盐酸一定过量，NaHCO3和Na2CO3一定完全反应，且NaHCO3产生
的CO2比Na2CO3的多。第③组中，n(Na2CO3)=0.0057mol，n(NaHCO3)=0.0071mol，n(HCI)
=0.006mol。把Na2CO3缓慢加入到盐酸中，在盐酸反应完以前，盐酸是过量的而Na2CO3
是少量的。因此开始发生的反应是：
Na2CO3+2HCI =2NaCI+CO2↑+H2O，根据化学方程式，有：
Na2CO3+ 2HCI == 2NaCI + CO2↑+H2O
0.003mol 0.006mol 0.003mol
NaHCO3+ HCI == NaCI + CO2↑+H2O
0.006mol 0.006mol 0.006mol
说明Na2CO3、NaHCO3都过量，NaHCO3产生的CO2较Na2CO3的多。因为气体收集于气
球中，乙中CO2又与过量的Na2CO3溶液反应。
8、根据侯德榜制碱法原理并参考下表的数据，实验室制备纯碱Na2CO3的主要步骤是：
将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温度在30℃～35℃，搅拌下分批加入研细
的NH4HCO3固体，加料完毕后，继续保温30分钟，静置、过滤得NaHCO3晶体。用少量蒸馏水
洗涤除去杂质，抽干后，转入蒸发皿中，灼烧2小时，制得Na2CO3固体。
43
请回答：
（1）反应温度控制在30℃～35℃，是因为若高于35℃，则 ，若低于30℃，则 ；为控制此温度范围，采取的加热方法为 。
（2）加料完毕后，继续保温30分钟，目的是 。静置后只析出NaHCO 3晶体的原因是 。用蒸馏水洗涤NaHCO 3晶体的目的是除去 杂质（以化学式表示）。
（3）过滤所得的母液中含有 （以化学式表示），需加入 ，并作进一步处理，使NaCl 溶液循环使用，同时可回收NH 4Cl 。
（4）测试纯碱产品中NaHCO 3含量的方法是：准确称取纯碱样品W g ，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加1滴～2滴酚酞指示剂，用物质的量浓度为c (mol / L)的HCl 溶液滴定至溶液
由红色到无色（指示＋H ＋＝反应的终点），所用HCl 溶液体积为V 1 mL ，再加1
-23CO -3HCO 滴～2滴甲基橙指示剂，继续用HCl 溶液滴定至溶液由黄变橙，所用HCl 溶液总体积为V 2 mL 。写出纯碱样品中NaHCO 3质量分数的计算式：NaHCO 3（％）＝
答案：（1）NH 4HCO 3分解； 反应速率降低； 水浴加热
（2）使反应充分进行； NaHCO 3的溶解度最小； NaCl 、NH 4Cl 、NH 4HCO 3
（3）NaHCO 3、NaCl 、NH 4Cl 、NH 4HCO 3； HCl
（4）%1001000)(12??-W
M v v c 侯氏制碱法
碳酸钠用途非常广泛。虽然人们曾先后从盐碱地和盐湖中获得碳酸钠，但仍不能满足工业生产的需要。
1862年，比利时人索尔维（Ernest Solvay 1838—1922）发明了以食盐、氨、二氧化碳为原料制取碳酸钠的“索尔维制碱法”（又称氨碱法）。此后，英、法、德、美等国相继建立了大规模生产纯碱的工厂，并组织了索尔维公会，对会员以外的国家实行技术封锁。 第一次世界大战期间，欧亚交通梗塞。由于我国所需纯碱都是从英国进口的，一时间，纯碱非常缺乏，一些以纯碱为原料的民族工业难以生存。1917年，爱国实业家范旭东在天津塘沽创办了永利碱业公司,决心打破洋人的垄
断，生产出中国的纯碱。他聘请正在美国留
学的侯德榜先生出任总工程师。
1920年，侯德榜先生毅然回国任职。他
全身心地投入制碱工艺和设备的改进上，终
于摸索出了索尔维法的各项生产技术。1924
年8月,塘沽碱厂正式投产。1926年，中国
生产的“红三角”牌纯碱在美国费城的万国
博览会上获得金质奖章。产品不但畅销国内，
而且远销日本和东南亚。
针对索尔维法生产纯碱时食盐利用率低，
制碱成本高，废液、废渣污染环境和难以处理等不足，侯德榜先生经过上千次试验，在1943年研究成功了联合制碱法。这种方法把合成氨和纯碱两种产品联合生产，提高了食盐利用率，缩短了生产流程，减少了对环境的污染，降低了纯碱的成本。联合制碱法很快为世界所采用。 由于侯德榜对制碱技术做出了重大贡献，所以人们把他所发明的联合制碱法称做“侯氏制碱法”。他本人也荣获“中国工程学会化工贡献最大者奖”，并被聘为英国化学工业学会名誉会员，以及英国皇家学会和美国化学工程学会荣誉会员。
侯德榜先生对英、法、德、美等国垄断技术十分愤慨，将自己多年来研究制碱技术的心得写成《纯碱制造》一书，于1933年在美国出版，将保密达70年之久的索尔维法公诸于世，为中外学者所钦佩。该书被誉为首创的制碱名著，为祖国争得了荣誉
附：“索尔维法”和“侯氏制碱法”
十九世纪六十年代，比利时人苏尔维，发明用氨、二氧化碳和食盐饱和液共同作用，
制得碳酸氢钠。经分滤并煅烧分解，得到高纯度的碳酸钠，这就是有名的氨碱法，又称为苏尔维法。氨碱法产出的碳酸钠的质量，比天然碱和路布兰法产的碱都好得多，因此，人们把它叫作“纯碱”。
苏尔维法比过去的路布兰法有明显的优点。但是，它对原料氯化钠的利用率却比较低（仅28%左右），氯化钠中的氯完全没有被利用，全变为废物氯化钙无法处理，占用土地，
污染环境。我国著名的化学家侯德榜，1938年发明了“联合制碱法”，较好地解决了这个问题。它是联合氨碱法与合成氨法，同时制造纯碱和氯化氨的方法。它以食盐和二氧化碳（合成氨工业的副产品）为原料，将氨与二氧化碳先后通人饱和的食盐溶液中，生成碳酸氢钠沉淀，经过滤、煅烧等工序而得产品纯碱。在滤液中，再通入氨，并加食盐，将它所含的氯化氨析出，经过滤、干燥，就得到氯化铵。采用这种方法，盐的饱和溶液可循环使用。同氨碱法比较，它的优点是能充分利用食盐中的钠和氯，避免产生大量的氯化钙的废液和废渣，并可节省一些设备。
纯碱生产工艺简介 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】
纯碱生产工艺简介纯碱生产工艺主要分天然碱法和合成碱法，而合成碱法又分氨碱法和联碱法。 1．天然碱 目前全世界发现天然碱矿的仅有美国、中国、土耳其、肯尼亚等少数国家，其中以美国的绿河天然碱矿最有名。绿河地区的天然碱矿床,有42个含倍半碳酸钠的矿层。已知矿层厚度在1.2m以上(最厚达11m),含矿面积在670km2(最大达2007km2)的有25层,位于地表以下198～914m,,计算倍半碳酸钠储量为613亿t,即使全世界所有碱厂全部停产,美国天然碱也可供世界1300年纯碱用量。绿河地区各公司主要采用机械化开采。地面加工装置,主要采用一水碱流程生产重质纯碱。美国各天然碱厂目前的市场运作方法是:国内,各厂进行有序竞争;国外出口,各厂联合,成立一个专营出口的组织“ANSAC”(美国天然碱公司)，美国天然碱不但质量好，而且生产成本仅为60美元／吨左右，远低于我国合成纯碱成本90美元／吨-100美元／吨左右，因此它具有很强的竞争力。 而位于河南省桐柏县的天然碱矿，总储量达１．５亿吨，远景储量３亿～５亿吨，占全国天然碱储量的８０％，位居亚洲第一、世界第二位。内蒙古伊化集团在桐柏建立了以天然碱为主的化工园区,其优质的低盐重质纯碱设计年产量达１0０万吨。 天然碱生产工艺主要有三种： a. 倍半碱流程
矿石开采－溶解－澄清除去杂质－循环母液－三效真空结晶－240度煅烧 b. 卤水碳化流程 天然卤水－碳化塔碳化为重碱－干燥－煅烧为粗碱－用硝酸钠在155度漂白－煅烧，煅烧用二氧化碳由自备电厂提供 c. 一水碱流程 矿石开采－破碎到7厘米以下－200度停留30分钟－粗碱－溶解、澄清－三效真空结晶－240度煅烧 天然碱法的主要优点是： a.成本低，每吨约60美元左右，而合成碱为90-100美元，完全可 以抵消运输成本。 b.质量方面盐分非常低，往往小于％，产品粒度也非常好。 缺点是因为倍半碱矿容易和芒硝矿共生，产品中硫酸根含量比氨碱法要高，但现在用户对硫酸根的要求基本不高，所以这个缺点影响不大。 2．氨碱法（索尔维法） 我公司使用的就是氨碱法，中国的大碱厂中，潍坊、唐山、连云港，大化和天碱的一部分，青海，吉兰泰都是采用氨碱法。 a.氨碱法主要优点是产品质量好，可以生产低盐碱，硫酸盐的含量 也非常低。缺点是：a.有石灰和蒸馏工序，原材料消耗高，原盐 的利用率低，而氨碱法只能达到73-76％（就是转化率），氯的利 用率为0，总利用率只有28％。产品成本高。
新人教版化学选修2高中《纯碱的生产》教案二单元走 进化学工业 课题3 纯碱的生产 教学目标 知识与技能 1.了解纯碱的生产及发展过程。 2.了解体验天然碱的生产与化工生产之间的联系及体验技术的发展过程。 3.了解路布兰法，掌握氨碱法（索尔维法）及联合制碱法（侯氏制碱法）。 过程与方法 学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息，并运用比较、分类、归纳、概括等方法对知识进行加工分析，逐步培养独立思考的能力和提高自主学习化学的能力。 情感态度与价值观 在讨论与交流中培养与别人合作的能力，培养团队精神，并且注意加强化学与生活的联系，激发学生学习化学的兴趣，从而提高学化学、爱化学的自觉性。 教学重点 氨碱法的生产原理 教学难点 复杂盐溶液体系中固体物质的析出结晶即离子反应的实质 教学工具 多媒体课件黑板 教学方法 讲授法讨论法分析法总结法 教学设计 【引课】 这一节课，我们一起来讨论“纯碱的生产”的相关问题。 【板书】 课题3 纯碱的生产
纯碱的化学名称是？（碳酸钠） 那碳酸钠有哪些用途呢？（图片） 发酵粉、洗碗、制肥皂、制药、制松花蛋、纺织、玻璃、造纸、漂染，还可以用于其他含钠化合物的制备。 自然界中是否存在天然的碳酸钠？（图片） 碱湖。 我们如何能够获得这些天然的纯碱呢？ （1）一些生长在盐碱地和海岸附近的植物中含有碳酸钠，可以从植物的灰烬中提取。 （2）当冬季来临时，碱湖中所含的碳酸钠结晶析出，经过简单的加工就可以使用。 历史上，一般经过张家口和古北口转运到全国各地，因此，在我国素有“口碱”之说。 【思考与交流】 1.从天然碱的形成推测碳酸钠在水中结晶析出主要受到哪些因素的影响？ 改变温度、结晶水合物的组成以及溶剂水的质量等因素，可以改变碳酸钠在水中的溶解情况，提高结晶析出的速率和质量（纯度）。 【过渡】18世界中期工业革命以后，天然碱和从植物的灰烬中提取的碱已经不能满足生产发展的需要，纯碱工业随之发展起来。 2.根据天然碱的存在及其主要化学成分，请你设想工业生产碳酸钠的主要原料是什么？为什么？ 碳酸钠中含有钠离子和碳酸根离子。自然界中存在的含钠离子的化合物很多，大量存在的、最常见的是氯化钠；因此，氯化钠是比较理想的生产原料之一。碳酸根可以有碳酸盐直接提供，也可有由二氧化碳制取，较为理想的原料是碳酸钙。 【过渡】世界上最早实现碳酸钠的工业生产的路布兰法的原料就是用的氯化钠和碳酸钙。我们简单的了解一下： 【资料卡片】 世界上最早是通过路布兰法实现了碳酸钠的工业生产。其生产原理是： 1.用硫酸将食盐转变成硫酸钠 120℃ NaCl+H2SO4=======NaHSO4+HCl↑ 600～700℃ NaCl+NaHSO4==============Na2SO4+ HCl↑
纯碱工业发展简史 在很早以前，人们就开始使用天然碱湖中的碱以及海草灰中的碱供洗涤和制造玻璃之用，现在保存下来的最古老的埃及玻璃大约是公元前1800 年制造的。在我国1700 年前的著名药书“本草纲目”中记载“菜蒿蓼之属、晒干、烧灰、以原水淋汁，去垢发面。”可见当时对碱的制造和用途都有一定程度的了解。无论中外，在18 世纪中叶以前，碱的来源不外是植物灰或碱湖中的天然碱。到18 世纪末叶，随着生产力的发展，天然碱的产量已远不能满足玻璃、肥皂、皮革等工业需要。因此人工制碱的问题就被提出来了。在英法七年战争时法国所需的植物碱来源断绝，于是在1775 年法国科学院悬赏征求制碱方法。1787 年医生路布兰经四年多的研究获得var cpro_psid ="u2572954"; var cpro_pswidth =966; var cpro_psheight =120; 了成功。他的方法是先用硫酸和食盐互相作用得到硫酸钠，然后再将硫酸钠和石灰石、煤炭在900 ～1000 ℃共熔得碳酸钠。这一方法的成功，不仅为工业提供了纯碱，而且由于一种化学产品通过人工合成，因而对化学和化工的发展以及人类对客观世界的认识，都起了重要的作用。这一制碱方法，通常称为路布兰法或硫酸钠法。但是路布兰法存在着不少缺点：熔融过程系在固相中进行，并且需要高温；设备生产能力不充分；设备腐蚀程度严重；工人的劳动条件恶劣及所得到的纯碱质量不高。这些缺点促使人们去研究新的制碱方法。1861 年，比利时人索尔维原是一名工人，在煤气厂从事稀氨水的浓缩工作，发现用食盐水吸收氨和二氧化碳时可以得到碳酸氢钠，于是获得用海盐和石灰石为原料制取纯碱的专利，这种方法也就被称之为索尔维制碱法。因为在生产过程中需用氨起媒介作用，故又称为氨碱法。其主要过程是氨盐水吸收二氧化碳而得碳酸氢钠，然后将碳酸氢钠煅烧放出CO 2 和H 2 O 而成碳酸钠。1863 年建厂，1872 年获得成功。由于氨碱法可以连续生产，生产能力大，原料利
纯碱生产工艺简介 纯碱生产工艺主要分天然碱法和合成碱法，而合成碱法又分氨碱法和联碱法。 1．天然碱 目前全世界发现天然碱矿的仅有美国、中国、土耳其、肯尼亚等少数国家，其中以美国的绿河天然碱矿最有名。绿河地区的天然碱矿床,有42个含倍半碳酸钠的矿层。已知矿层厚度在1.2m以上(最厚达11m),含矿面积在670km2(最大达2007km2)的有25层,位于地表以下198～914m,,计算倍半碳酸钠(Na2CO3.NaHCO3.2H2O)储量为613亿t,即使全世界所有碱厂全部停产,美国天然碱也可供世界1300年纯碱用量。绿河地区各公司主要采用机械化开采。地面加工装置,主要采用一水碱流程生产重质纯碱。美国各天然碱厂目前的市场运作方法是:国内,各厂进行有序竞争;国外出口,各厂联合,成立一个专营出口的组织“ANSAC”(美国天然碱公司)，美国天然碱不但质量好，而且生产成本仅为60美元／吨左右，远低于我国合成纯碱成本90美元／吨-100美元／吨左右，因此它具有很强的竞争力。 而位于河南省桐柏县的天然碱矿，总储量达１．５亿吨，远景储量３亿～５亿吨，占全国天然碱储量的８０％，位居亚洲第一、世界第二位。内蒙古伊化集团在桐柏建立了以天然碱为主的化工园区,其优质的低盐重质纯碱设计年产量达１0０万吨。 天然碱生产工艺主要有三种：
a. 倍半碱流程 矿石开采－溶解－澄清除去杂质－循环母液－三效真空结晶－240度煅烧 b. 卤水碳化流程 天然卤水－碳化塔碳化为重碱－干燥－煅烧为粗碱－用硝酸钠在155度漂白－煅烧，煅烧用二氧化碳由自备电厂提供 c. 一水碱流程 矿石开采－破碎到7厘米以下－200度停留30分钟－粗碱－溶解、澄清－三效真空结晶－240度煅烧 天然碱法的主要优点是： a.成本低，每吨约60美元左右，而合成碱为90-100美元，完 全可以抵消运输成本。 b.质量方面盐分非常低，往往小于0.10％，产品粒度也非常好。 缺点是因为倍半碱矿容易和芒硝矿共生，产品中硫酸根含量比氨碱法要高，但现在用户对硫酸根的要求基本不高，所以这个缺点影响不大。 2．氨碱法（索尔维法） 我公司使用的就是氨碱法，中国的大碱厂中，潍坊、唐山、连云港，大化和天碱的一部分，青海，吉兰泰都是采用氨碱法。 a.氨碱法主要优点是产品质量好，可以生产低盐碱，硫酸盐的 含量也非常低。缺点是：a.有石灰和蒸馏工序，原材料消耗 高，原盐的利用率低，而氨碱法只能达到73-76％（就是转化
纯碱生产工艺简介 YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】
纯碱生产工艺简介 纯碱生产工艺主要分天然碱法和合成碱法，而合成碱法又分氨碱法和联碱法。 1．天然碱 目前全世界发现天然碱矿的仅有美国、中国、土耳其、肯尼亚等少数国家，其中以美国的绿河天然碱矿最有名。绿河地区的天然碱矿床,有42个含倍半碳酸钠的矿层。已知矿层厚度在1.2m以上(最厚达11m),含矿面积在670km2(最大达2007km2)的有25层,位于地表以下198～914m,,计算倍半碳酸钠储量为613亿t,即使全世界所有碱厂全部停产,美国天然碱也可供世界1300年纯碱用量。绿河地区各公司主要采用机械化开采。地面加工装置,主要采用一水碱流程生产重质纯碱。美国各天然碱厂目前的市场运作方法是:国内,各厂进行有序竞争;国外出口,各厂联合,成立一个专营出口的组织“ANSAC”(美国天然碱公司)，美国天然碱不但质量好，而且生产成本仅为60美元／吨左右，远低于我国合成纯碱成本90美元／吨-100美元／吨左右，因此它具有很强的竞争力。 而位于河南省桐柏县的天然碱矿，总储量达１．５亿吨，远景储量３亿～５亿吨，占全国天然碱储量的８０％，位居亚洲第一、世界第二位。内蒙古伊化集团在桐柏建立了以天然碱为主的化工园区,其优质的低盐重质纯碱设计年产量达１0０万吨。 天然碱生产工艺主要有三种：
a. 倍半碱流程 矿石开采－溶解－澄清除去杂质－循环母液－三效真空结晶－240度煅烧 b. 卤水碳化流程 天然卤水－碳化塔碳化为重碱－干燥－煅烧为粗碱－用硝酸钠在155度漂白－煅烧，煅烧用二氧化碳由自备电厂提供 c. 一水碱流程 矿石开采－破碎到7厘米以下－200度停留30分钟－粗碱－溶解、澄清－三效真空结晶－240度煅烧 天然碱法的主要优点是： a.成本低，每吨约60美元左右，而合成碱为90-100美元，完 全可以抵消运输成本。 b.质量方面盐分非常低，往往小于％，产品粒度也非常好。 缺点是因为倍半碱矿容易和芒硝矿共生，产品中硫酸根含量比氨碱法要高，但现在用户对硫酸根的要求基本不高，所以这个缺点影响不大。 2．氨碱法（索尔维法） 我公司使用的就是氨碱法，中国的大碱厂中，潍坊、唐山、连云港，大化和天碱的一部分，青海，吉兰泰都是采用氨碱法。 a.氨碱法主要优点是产品质量好，可以生产低盐碱，硫酸盐的 含量也非常低。缺点是：a.有石灰和蒸馏工序，原材料消耗 高，原盐的利用率低，而氨碱法只能达到73-76％（就是转
小苏打生产 第一节小苏打生产原理 一、相平衡 工业上通常用碳酸钠溶液碳酸化制造小苏打，也称为重碳酸化，化学反应式如下所示： Na2CO3(aq)+CO2(g)+H2O(l)=2NaHCO3(s)+59.789kJ/mol 这个反应并不能完全进行，反应程度取决于Na2CO3、NaHCO3的相互平衡条件，碳酸钠、碳酸氢钠-H2O系统相图的研究，提供了上述碳酸化过程制定工艺条件的依据。 由系统相图可以看出，ABCD区域为碳酸氢钠结晶区，AB线以上为倍半碳酸钠Na2CO3·NaHCO3·2H2O结晶区，AC线左侧为水的结冰区和十水碱Na2CO3·10H2O结晶区，左上侧为七水碱结晶区，右上侧还存在Na2CO3·3NaHCO3结晶区。 表中数据表明，进塔碱液Na2CO3浓度应控制在77~81tt以下。
二、反应动力学 碳酸钠溶液吸收二氧化碳生产碳酸氢钠的反应，取决于温度、溶液浓度、气体分压和反应平衡常数。碳酸氢钠的结晶速度常数与温度有关，因此控制温度是控制结晶速度的重要因素之一；同时尽可能提高气体CO2浓度，这是制取大粒结晶的重要因素。
第二节小苏打生产工艺流程和工艺条件小苏打的生产工艺流程可分为两部分：①碳酸钠溶液制备；②碳酸化及其他工序。 碳酸钠溶液的制备： 生产小苏打的碳酸钠溶液通常可以用轻质纯碱溶解、天然碱溶解、重碱湿分解以及炉气碱粉回收四种方法。对于大中型纯碱厂附设小苏打车间，采取重碱湿分解和回收炉气碱粉两种方法作为小苏打生产原料来源，具有重大经济意义。 轻质纯碱为原料：将轻质纯碱或次品碱、扫地碱等回收至纯碱加入化碱槽，加入小苏打滤液和补充冷凝液，进行溶解，在搅拌下以间接蒸汽加热。为出去铁分等杂志，通常加入硫化钠，保持温度80~85℃，制备成含碱度100~105tt，Na2CO370~80tt，含硫化钠0.004~0.010tt的碱液备用。 碳酸化及其他工序： 首先，在碳酸化前先进入澄清桶进行澄清，出去不溶性杂质，沉淀物定期从锥底排放；澄清液送过滤器除去更细微的杂质颗粒。过滤器一般采用刚玉管或纹石管过滤器，也可以采用烧结管过滤器。 过滤后碱液用泵送入碳酸化塔上部，由上而下与底部通入的CO2气体逆流接触，进行碳酸化反应，生成碳酸氢钠结晶。 碱液吸收CO2进行反应生成碳酸氢钠放出热量使溶液自身升温，在塔高2/3出（旧式塔不冷却），以利于加速CO2吸收和促进结晶成长，NaHCO3晶浆从塔底取出。
课题3 纯碱的生产 ●掌握氨碱法制取纯碱的原料、原理及工艺流程。 ●了解联合制碱法的原理。 ●了解氨碱法和联合制碱法的优缺点及侯德榜对氨碱法所做的改进。 〔知识梳理〕 1．氨碱法生产纯碱的原料是、。 2．氨碱法的生产过程为 ①在精制的饱和食盐水中通入氨气， ②将二氧化碳通入氨的饱和食盐水中，写出反应的化学方程式 ； ③过滤出碳酸氢钠后，煅烧得到纯碱。写出反应的化学方程式。3．在食盐精制过程中，加入熟石灰和纯碱，以除去食盐水的、（填离子符号），写出反应的离子方程式、。 4．氨碱法中在过滤出碳酸氢钠后的母液中，加石灰乳，以回收氨气进行循环利用。写出反应的化学方程式。 5．氨碱法生产纯碱的主要优点：①；②； ③；④。 6．侯氏制碱法的原料是、、；产品是、。7．我国著名的化工专家侯德榜对氨碱法做了怎样的改进？这种改进有什么意义？ 〔方法导引〕 氨碱法——工业制备纯碱的方法 工业上是先在冷却的条件下将氨气通入饱和的食盐水，制得氨化盐水，再在加压条件下通入CO2，得到NaHCO3晶体，最后将滤出的NaHCO3经焙烧得到纯碱。氨气极易溶于水，先溶在食盐中，可在碱性条件下吸收更多CO2。 NH3＋H2O＋CO2＝NH4HCO3 NH4HCO3＋NaCl＝2NaHCO3↓＋NH4Cl〔用C a(O H)2回收氨〕
△ 2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑＋H2O（CO2可回收利用） 我国著名化学化工专家侯德榜发明了侯氏制碱法，对氨碱法加以改进。他将析出NaHCO3的母液选在5℃～10℃加入食盐粉末，使不易结晶的NH4Cl结晶出来，这不仅使原料NaCl得到充分利用，又获得大量的化肥，也使氨碱法中用C a(O H)2回收氨时所产生的大量用途不大的C a Cl2的难题得以解决。侯德榜为制碱做出了卓越的贡献，是值得我们骄傲和敬佩的。 在加压通入CO2时温度选在200C～260C左右，因为此时NaHCO3的溶解度最小。 例题1]在饱和Na2CO3溶液中通入CO2会有晶体析出。向饱和NaCl溶液中通入CO2并不发生化学反应，若在饱和NaCl溶液中先通入NH3后，再通入CO2则会有晶体析出。简述其原因，并写出相应的化学方程式。 解析]本题要求学生具有相当的分析能力，思维也要求相当灵活，由于 Na2CO3＋CO2＋H2O＝2NaHCO3 106g 18g 168g 一方面，通入CO2时消耗了水，另一方面，生成NaHCO3质量比消耗的Na2CO3质量大，且Na2CO3的溶解度比NaHCO3还大，因此往Na2CO3饱和溶液中通入CO2会有晶体析出。 答案]由于Na2CO3转化为成NaHCO3导致溶质质量增大，反应中消耗了部分水，减少了溶剂，相同温度下NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，故向Na2CO3饱和溶液中通入CO2可以析出NaHCO3晶体。Na2CO3＋CO2＋H2O＝2NaHCO3↓；在饱和NaCl溶液中通入NH3后，由于NH3＋H2O NH3·H2O NH4 ＋＋OH－，再通入CO 2， CO2＋H2O H2CO3 H＋＋HCO3－，因H＋和OH－结合成水，使上述两种平衡都向右移动，c(HCO3 －)增大，而溶液中Na＋的浓度也很大，就使溶解度小的NaHCO 3成为晶体而析出。NaCl＋NH3＋H2O ＋CO2＝2NaHCO3↓＋NH4Cl 例题2]在饱和食盐水中先通入氨气进行氨化，再通入二氧化碳，可制得小苏打。在析出小苏打晶体滤掉的母液中加入生石灰，可将氨气回收利用。小苏打在2500C下焙烧可得纯碱，分解所得二氧化碳也可以回收利用。以上所述称为索尔维制碱法。 ⑴饱和食盐水先氨化，再通CO2的原因是 ；反应的化学方程式是。 ⑵在析出小苏打的母液中加入生石灰以回收氨气的化学方程式是。 ⑶我国著名化学家侯德榜在析出小苏打的母液里在一定条件下加入NaCl粉末，使母液中的NH4Cl结晶析出，可生产化肥NH4Cl。在析出NH4Cl的母液中再通入氨气氨化，又可通CO2制取小苏打。创立了举世闻名的“侯氏制碱法”。简答侯氏制碱法的主要优点。 。
氨碱法纯碱生产的主要原料概述
氨碱法纯碱生产的主要原料概述 一、原盐（食盐） 1、原盐的物化性质及成份规格： 原盐是氨碱法纯碱生产的主要原料。原盐的主要成份为氯化钠，化学分子式为NaCL，纯氯化钠为无色等轴晶体，但是由于原盐是由许多晶体机和而成，晶体之间的缝隙中往往含有卤水或者空气，因而变成白色而且不透明体，同时又因含有泥沙等杂质，使原盐常呈现灰褐色，氯化钠晶体通常是正六面体。 （1）食盐的物化性质： 氯化钠的分子量 58.45 熔点 800℃ 沸点 1440℃ 20℃时比热 0.867(J/g℃) 25℃时密度 2.161t/m3 原盐中因为含有氯化镁等杂质，容易吸收空气中的水分而潮解。氯化钠易溶于水，其溶解热为——4.9KJ/mol，溶解过程为吸热反应，当制成饱和盐水时，可使溶液温度降低6℃多。氯化钠的溶解度随温度升高没有明显的变化，这一性质与绝大多数易溶物质溶解度随着温度升高而增加的性质不同，所以其水溶液（卤水）在冷冻工业中被用作载冷体。 （2）食盐的质量标准： 作为制碱工业的原料，要求原盐中的主要成份NaCL含量尽可能高，而泥沙及其他杂质，特别是钙、镁杂质越低越好。因为食盐中的氯化镁、硫酸镁、硫酸钙等杂质，在盐水精制、吸氨、碳化过程中，会生成炭酸镁、碳酸钙及其他
复盐等，使塔器与管道堵塞，这些杂质如不能在碳化以前清除掉，就会较多地混入纯碱中，使产品的品位降低，因此用于氨碱法的食盐一般需要符合以下标准： NaCL% ≥ 90%；水分% ≤ 4.2%；Mg2+% ≤0.8%；SO 4 2-%≤ 0.8%。 2、原盐的需要用量 氨碱法纯碱生产的全过程，可以归结为一个综合的化学反应方程式。即 CaCO 3+2NaCL= CaCL 2 +Na 2 CO 3 2×58.45 106 X 1000kg 按照上述反应方程式,可以计算出生产1t纯碱理论上所需要的氯化钠量 X=58.45×2×1000/106=1103kg 所求出的X 是指生产每吨纯碱(含Na 2CO 3 100%) 所需要的纯的氯化钠(折 NaCL100%) 的量。实际生产中,由于食盐中只有90%左右的氯化钠,而且又只能有70-75%的NaCL可以转化为Na2CO3, Na+离子至少损失27%以上，加之过程中跑、冒、滴、漏等各项损失，实际耗用食盐的量远远超过上述理论用量，这样使每生产1吨工业纯碱所需耗用的原盐实物量高达1.6—1.7t之多。氨碱法制碱的食盐消耗量是很大的，纯碱工业从来就是用盐大户，因此必须保证有大量、廉价的原盐供应，才能维持生产并在经济上获益。就其纯度而言，矿盐多数要比海盐为高，并可以采用注入高压水压裂地下化盐方法进行开采，得到接近饱和的卤水，节省设备和人力，降低成本。十分适用于由湿法精制盐水的氨碱法生产，不过要铺设卤水输送管道或久盐矿附近建厂均存在其他制约因素，而我国又以盛产海盐为主，尽管其质量不如矿盐，也仍然是氨碱厂原料的天然宝库，所以我国大多数碱厂是以海盐为原料，临海发展纯碱生产。
纯碱工艺设备 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
纯碱 纯碱，学名碳酸钠，俗名苏打、石碱、洗涤碱，化学式NaCO，属于盐类，含十个结 晶水的碳酸钠为无色晶体，结晶水不稳定，易风化，变成白色粉末Na 2CO 3 ，为强电解质， 具有盐的通性和热稳定性，易溶于水，其水溶液呈碱性。是一种重要的化工原料，很多工业都要用到纯碱。 关于纯碱的一些常识： 碳酸钠的用途：发酵粉、洗碗、制肥皂、制药、制松花蛋、纺织、玻璃、造纸、漂染，还可以用于其他含钠化合物的制备。
碱生产方法自路布兰法至今二百多年 来，已经有很多变革和进步。因原料的不同 而产生不同的新方法，例如原盐、天然碱、 钾石盐、芒硝等作原料，生产方法自然各不 相同。原料相同，因路线不同而变迁的有氨 碱法、联合制碱法（候氏制碱法）。新旭法 等，都是以食盐为原料，而工艺路线不同。 在天然碱加工方面也有不同的原料和工艺路 线，如倍半碳酸钠法和一水碳酸钠法、天然 碱卤水的碳酸化法生产纯碱等。 本课程重点讲联合制碱法，又名候氏制碱法（联合制碱这一专用名称，国际上尽管各不相同，其实质上是一样的）。所谓联合，就是将氨减法与合成氨工艺进行联合的改进 工艺，在合成氨生产中有CO生成，我们是将其转化为CO 2 ,在进行排放等处理，但是排空 的CO 2 使原料利用不尽合理，而且对空气也有一定的污染，在联合制碱法中我们综合利用 了合成氨的原料CO 2和NH 3 ，用来生产纯碱，既充分利用了合成氨的原料，也减少环境污 染。
一、联合制碱法的原理总反应方程式： NaCl + CO 2+NH 3 +H 2 O=NaHCO 3 ↓+NH 4 Cl（可作氮肥） 2NaHCO 3=加热=Na2CO 3 +H 2 O+CO 2↑ （CO 2 循环使用） (在反应中NaHCO 3 沉淀，所以这里有沉淀符号，这也正是这个方法的便捷之处） 即：①NaCl(饱和溶液)+NH 3（先加）+H 2 O（溶液中）+CO 2 （后加）=NH 4 Cl+NaHCO 3 ↓ （NaHCO 3 能溶于水，但是侯氏制碱法向饱和氯化钠溶液中通入氨气，由于氯化钠溶液饱和，生成的碳酸氢钠溶解度小于氯化钠，所以碳酸氢钠以沉淀析出） 先添加NH 3而不是CO 2 ：CO 2 在NaCl中的溶解度很小，先通入NH 3 使食盐水显碱性，能 够吸收大量CO 2气体，产生高浓度的HCO 3 -,才能析出NaHCO 3 晶体。） ②2NaHCO 3（加热）=Na 2 CO 3 +H 2 O+CO 2 ↑ 优点 保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到 96 %； NH 4 Cl 可做 氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气 CO 转化成 CO 2，革除了 CaCO 3 制 CO 2 这一 工序，减少可能造成的环境污染。 注：纯碱就是碳酸钠（Na 2CO 3 ）
1.3 纯碱的生产 目标要求： 了解纯碱的生产及发展过程 了解体现天然碱的生产与化工生产之间的联系及体现技术的发展过程 掌握路布兰法-索尔维法-联合制碱法(候氏制碱) 学习过程： 复习回顾 碳酸钠的俗名叫________________________ ，是重要的____________________________________ ，可用来 制____________ 、 __________ 、__________ 、___________ 和__________ ，碳酸钠作为原料可用来生产 的化合物，还大量应用于_____________ 中。我国素有“_______________ ”之称 思考与交流 1.碳酸钠在水中结晶析出主要由哪些因素影峋？ 2?你认为工业生产碳酸钠的主要原料是什么？ 一、氨碱法生产纯碱 氨碱法是由比利时人___________________ 发明的，氨碱法是以________________ 和___________ 为原料生产碳酸钠的过程。 1. ______________________________________________________________ 生产碳酸氢钠和氯化铵的主要反应方程式是______________________________________________________________ 、 2.制取碳酸钠的反应方程式是_______________________________________________________ 3.思考与交流 (1)
(2)用食盐水洗涤煤气(废水中含氨和二氧化碳)时，可能会有白色沉淀，请用化学方程式表示、 (3 )氨碱法中加入氨的主要作用是什么? 4.氨碱法制纯碱的优点是 ______________________________________________________ 缺点是。 二、联合制碱法 N I ■ Hi未自合班眩〕co： 1 1 NnO 1 NUt* cc t 1IIQ NaltCOi * 喝心? 1 CO-.I1X 联合制碱法生产原理示意图 1.根据上图，写出生产纯碱的化学方程式 2?思考与交流： (1)根据联合制碱法生产原理示意图，分析比较它与氨碱法的主要区别是什么? (2)联合制碱法有哪些优点? 参与答案
纯碱的生产 一、Na2CO3、NaHCO3性质的比较 1.下列关于NaHCO3的叙述,不正确的是() A.它是一种白色粉末,相同温度下溶解度小于Na2CO3 B.加热至200 ℃左右,可完全分解,利用这种性质,可由NaHCO3制取纯碱 C.与Na2CO3相比,当质量相同时,分别跟足量盐酸反应后,NaHCO3可得到较多的二氧化碳 D.其晶体的化学式为NaHCO3·10H2O,在空气中会风化 解析:Na2CO3·10H2O在干燥的空气中容易风化,没有NaHCO3·10H2O这种物质。 答案:D 2.在制小苏打(NaCl+CO2+NH3+H2O NaHCO3↓+NH4Cl)的操作中,应在饱和食盐水中() A.先通入CO2,达到饱和后再通入NH3 B.先通入NH3,达到饱和后再通入CO2 C.CO2和NH3同时通入 D.以上三种方法都行 解析:CO2在NaCl溶液中溶解度小,先通入NH3后使溶液呈碱性,能溶解大量的CO2,生成大量的HC,从而有利于析出大量的NaHCO3晶体。 答案:B 3.向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2,结果有晶体析出,对析出晶体的原因分析不正确的是() A.相同温度下,Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的 B.溶液中溶剂减少了 C.溶质质量增加了 D.反应过程放热 解析:本题考查的是Na2CO3与CO2反应的知识,根据化学方程式Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3可以得出:通过反应,溶剂质量减少,溶质质量增加,由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3的,因此有NaHCO3晶体析出。 答案:D 4.为了确定小苏打中是否含有纯碱,下列实验操作及判断正确的是() A.将固体加热,观察是否有水生成 B.滴加盐酸,观察是否放出气体 C.将固体溶于蒸馏水配成溶液,滴加少量BaCl2溶液,观察是否有白色沉淀生成 D.将固体溶于蒸馏水配成溶液,滴加澄清石灰水,观察是否有白色沉淀生成 解析:A中加热有H2O生成是NaHCO3的性质;B中加盐酸两者都放出气体;C中Na2CO3能与BaCl2发生复分解反应生成BaCO3沉淀而NaHCO3则不能;D中加澄清石灰水两者都能生成白色沉淀,无法确定含Na2CO3。 答案:C 二、纯碱的工业生产 5.纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有氨碱法和联合制碱法两种工艺。请按要求回答问题: (1)氨碱法产生大量CaCl2废弃物,请写出该工艺中产生CaCl2的化学方程式: 。
纯碱的生产工艺 系部：轻化系 专业班级：普高06应用化工(2)班姓名：油卫华 指导老师：祁新萍 时间：2008年12月29日新疆轻工职业技术学院
目录 摘要 (1) 关键词 (2) 前言 (1) 1、纯碱的发展 (2) 2、纯碱的用途 (2) 3、碳酸钠的流程 (3) 4、盐水精制 (6) 5、国内外纯碱生产技术水平和污染控制情况分 (10) 小结 (12) 参考文献 (13) 致谢 (14)
摘要：近年来，中国纯碱工业迅速发展，原有氯碱企业纷纷扩大了生产能力，一些新的企业也相继投产，产能快速提升，纯碱工业呈现出加速向规模化，高技术含量方面发展的态势。本文主要介绍了纯碱工艺流程。 关键词：碳酸钠 前言 纯碱即碳酸钠（Na 2CO 3 ），是重要的基本工业原料，被称为“化工之母”，其产 量和消费量通常被作为衡量一个国家工业发展水平的标志之一。山东海化股份有限公司纯碱厂是目前国内最大的纯碱生产企业，生产岗位全部实现了DCS控制。由于纯碱生产过程工艺流程长，连续性强，而且处理的物料为气、液、固三相物质，部分装置如碳化塔、石灰窑等具有较强的变量关联和耦合特性，常规的单变量控制难以有效地解决这类复杂工业过程控制问题。 我厂于2004年6月通过招标，在国内外众多供应商中选择“浙大中控”的APC-Adcon先进控制产品，双方共同合作在国内纯碱装置上实施了第一个先进控制项目，经过近1年的努力，项目组结合纯碱生产装置的生产工艺特点和实际的工艺操作经验，开发了纯碱装置先进控制系统，提高了装置操作平稳性和控制性能，降低了能耗，减少了操作人员的劳动强度。先进控制技术极大地提升了纯碱生产过程控制效果，引起了纯碱行业和社会各界的广泛关注。
广东南方制碱有限公司生产工艺流程简介 一、南碱公司概况 广东南方制碱有限公司分为厂区和矿区，厂区位于广州市东部黄埔区南岗，北接广深公路和高速公路，南濒东江，水陆交通便利，占地面积17.22万平方米，该地区是广东省规划的经济技术发展区，目前已具规模，有多个世界著名企业在此投资建厂，仅玻璃行业就有八条生产线投入运行。矿区位于广州市北郊龙归镇，占地面积3.75万平方米，通过46公里的输卤管道与厂区连接。公司自有盐矿、4个500吨级泊位码头、热电装置和完善的基础设施。 南碱公司纯碱工程是广州市“八五”计划重点建设项目之一，设计生产规模为年产纯碱15万吨、芒硝5.6万吨，概算总投资7.84亿元人民币，是华南地区唯一的大、中型化工原材料生产企业，全国十大纯碱生产企业之一，现为广州市国际信托投资公司（广州国际集团有限公司）直属企业。纯碱装置于91年1月开工建设，94年2月一次投料试车成功，97年生产纯碱20万吨，达到设计生产能力，97年9月正式竣工验收。硝盐矿区位于西郊白云区龙归镇，矿产丰富，具有每年开采160万立方米卤水的能力。 南碱公司纯碱生产采用氨碱法工艺，引进比利时索尔维公司具有世界先进水平的工艺技术和部分国外先进的单机设备及检测仪表，综合了国内制碱行业的先进技术；自备热电站、能源运用合理，曾被广州外经贸委评为“先进技术企业”。 南碱公司产品有轻质纯碱、重质纯碱、食品纯碱和付产品芒硝。公司在广东省内已建立拥有两百多家厂商的销售网络，并在努力开拓国外销售市场。 经过十余年的不断改造和调整，南碱公司目前纯碱生产装置能力已达30万吨／年，芒硝8万吨/年。公司现有职工1028余人，各类专业技术人员170人，拥有固定资产7.6亿元，连续多年盈利。2006年销售收入3.2亿元，实现利税3000万元，企业发展面临较好的内、外部环境。 二、南碱工艺选择 2．1 南碱工艺路线确定的原则和依据 目前我国纯碱生产主要采用氨碱法和联碱法两种生产工艺，少量以天然碱为原料加工制作。氨碱法因不需要配套合成氨装置，纯碱产品质量优异而备受欢迎，目前国内大规模的纯碱生产装置仍以氨碱法为主。 氨碱法与联合制碱法相互比较 ⑴氨碱法生产纯碱以合成氨作为中间媒介始终在系统中循环利用，联合制碱法是将中间产物氯化铵作为产品分离出来。
课题3 纯碱的生产 1．了解纯碱的生产及发展过程。 2．了解天然碱的生产与化工生产之间的联系及技术发展的过程。 3．掌握路布兰法—索尔维法—联合制碱法(侯氏制碱法)。 一、氨碱法生产纯碱 氨碱法是由比利时人索尔维发明的，氨碱法是以碳酸钙和食盐为原料生产碳酸钠的过程。 1.制取碳酸氢钠和氯化铵 将CO 2通入含氨的饱和食盐水中 现象 有白色晶体析出 反应方程式 NH 3＋CO 2＋H 2O===NH 4HCO 3、NaCl ＋NH 4HCO 3===NaHCO 3↓＋NH 4Cl 2.制取碳酸钠的反应方程式是 2NaHCO 3=====△ Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O ↑。 3.氨碱法制纯碱的优点是原料食盐和石灰石易得，产品纯度高，氨和部分CO 2可循环使用，制造步骤简单。缺点是生成的氯化钙不易处理，食盐利用率才70%。 氨碱法中加入氨的主要作用是什么？ 提示：主要作用是让氨与二氧化碳作用NH 3＋CO 2＋H 2O===NH 4HCO 3，然后再与饱和食盐水反应NaCl ＋NH 4HCO 3===NaHCO 3↓＋NH 4Cl ，进而制纯碱2NaHCO 3=====△ Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O ↑。
二、联合制碱法 根据上图，写出生产纯碱的化学方程式： (1)NaCl ＋NH 3＋CO 2＋H 2O===NaHCO 3＋NH 4Cl 、 (2)2NaHCO 3=====△ Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O ↑。 1.我国著名的化工专家侯德榜在20世纪20年代所创立的“侯氏制碱法”誉满全球。“侯氏制碱法”中的碱是指下列的( ) A ．NaOH B ．K 2CO 3 C ．Na 2CO 3 D ．NaHCO 3 解析：选C 。“侯氏制碱法”中的碱是指Na 2CO 3 。 2.与氨碱法比较，下列关于联合制碱法优点的判断中不正确的是( ) A ．提高了原料的原子利用率 B ．降低了生产成本 C ．减少了环境污染 D ．减轻了对设备的腐蚀 解析：选D 。联合制碱法把氯化氨和纯碱两种产品联合生产，提高了食盐利用率，缩短了生产流程，减少了对环境的污染。 3.下列属于侯氏制碱法的优点的是( ) A ．氨和二氧化碳由合成氨厂提供 B ．母液可回收制氯化铵 C ．氯化钠的利用率达96% D ．以上全是 解析：选D 。侯氏制碱法的优点有原料易得，NaCl 的利用率高，而且产生的NH 4Cl 可以作肥料。
纯碱碳化过程的DCS控制方案 纯碱生产的方法主要有三种：天然碱加工、氨碱法、联合制碱法（侯氏制碱法）。而氨碱法（即索尔维制碱）是当今世界大规模制造纯碱的通用工业方法之一其生产工艺经过百多年的生产实践考验，工艺包的技术成熟，稳定可靠。 一.氨碱法纯碱生产流程概述： 氨碱法是一种复杂的化学制造工艺，它主要包括一系列的化工单元操作，共 分九个工序：盐水精制工序、盐水吸氨工序、碳化工序、过滤工序、蒸馏工序、压缩工序、石灰工序、煅烧工序、包装工序。氨碱法生产纯碱的主要原料：石灰石、食盐、焦碳、氨等。 氨碱法生产工艺流程： 首先用水将原盐溶解制成饱和粗盐水，再用石灰—纯碱法除去杂质得精盐水。 精盐水吸氨得氨盐水，冷却在吸收塔内与由蒸馏塔蒸出的氨逆流吸收制成氨盐水，冷却后氨盐水在碳化塔内与二氧化碳作用生成碳酸氢钠，带有结晶的悬浮液由塔低压出，经出碱液槽送往真空过滤机分离出重碱。 过滤得到的NaHCO3滤饼在煅烧工序经加热分解，制得轻质纯碱和炉气，轻质 纯碱通过运输设备送往水合机，采用固相水合法或液相水合法制得重质纯碱， 经干燥、包装得商品重质纯碱（重灰）；轻质纯碱经凉碱塔冷却，包装即为商 品轻质纯碱（轻灰）。 分解过程逸出的二氧化碳经分离、冷却、净化后，由压缩机抽吸和压缩返回碳化过程。 由真空过滤机抽出的过滤母液，被送往蒸馏塔与由石灰石煅烧分解和消化 所得的石灰乳兑和反应蒸出氨，返回吸收塔循环使用。 蒸馏废液则排入渣场。 石灰石用焦炭在石灰窑内煅烧制得生石灰，再通过化灰机与水反应制成石灰乳，分别送至蒸馏工序和盐水工序使用。 石灰窑产生含40%CO2的窑气与煅烧炉产生的含80%以上CO2的炉气通过压缩机 送碳化工序使用。 二系统配制 1系统配制图
课题3 纯碱的生产 名师导航 知识梳理 1.索尔维法制碱原理 （1）生成碳酸氢钠和氯化铵 （2）制取碳酸钠 2NaHCO3Na2CO3+__________↑+__________↑（可以循环使用） 2NH4Cl+__________CaCl2+2H2O+2__________↑（可以循环使用） 索尔维法优点： 原料易得、产品__________高、__________和__________可循环、步骤__________； 索尔维法缺点： 副产物氯化钙难处理、氯化钠利用率只有70%左右。 2.联合（_________与_________）制碱法 ——侯氏制碱法（Hou’s process for soda manufacture） 流程：_________________________________________________________________________。 联合制碱法优点： 原料易得、产品_________高、_________可循环、步骤简单；副产品_________是氮肥、氯化钠利用率大于______________，利用___________废料成本低。 联合制碱法缺点：必须与合成氨工业联合进行，独立性差。 3.碳酸钠与碳酸氢钠性质比较 （1）俗名：Na2CO3：纯碱、苏打（Soda）；NaHCO3：小苏打。 （2）色态：Na2CO3：白色固体；NaHCO3；白色晶体。 （3）溶解度 在水中的溶解度：____________＞___________。 （4）和盐酸反应 ①Na2CO3和NaHCO3都能和盐酸反应放出CO2气体。 ②__________的反应要比__________的反应剧烈得多。 ③Na2CO3和盐酸反应分两步进行： +H+====；+H+====H2O+CO2↑ （5）热稳定性 ①______________受热不分解。 ②______________受热易分解。 ③热稳定性规律：_____________＞难溶性正盐＞_____________＞碳酸。如：Na2CO3＞CaCO3＞NaHCO3＞H2CO3。 （6）Na2CO3与NaHCO3性质的差异性 ①与某些盐（如：CaCO3、BaCO3）的反应： Na2CO3+BaCl2====BaCO3+2NaCl，而NaHCO3与之不反应。 ②与碱的反应： Na2CO3+ Ca（OH）2====CaCO3↓+ 2NaOH
氨碱法纯碱生产的主要原料概述 一、原盐（食盐） 1、原盐的物化性质及成份规格： 原盐是氨碱法纯碱生产的主要原料。原盐的主要成份为氯化钠，化学分子式为NaCL，纯氯化钠为无色等轴晶体，但是由于原盐是由许多晶体机和而成，晶体之间的缝隙中往往含有卤水或者空气，因而变成白色而且不透明体，同时又因含有泥沙等杂质，使原盐常呈现灰褐色，氯化钠晶体通常是正六面体。 （1）食盐的物化性质： 氯化钠的分子量 58.45 熔点 800℃ 沸点 1440℃ 20℃时比热 0.867(J/g℃) 25℃时密度 2.161t/m3 原盐中因为含有氯化镁等杂质，容易吸收空气中的水分而潮解。氯化钠易溶于水，其溶解热为——4.9KJ/mol，溶解过程为吸热反应，当制成饱和盐水时，可使溶液温度降低6℃多。氯化钠的溶解度随温度升高没有明显的变化，这一性质与绝大多数易溶物质溶解度随着温度升高而增加的性质不同，所以其水溶液（卤水）在冷冻工业中被用作载冷体。 （2）食盐的质量标准： 作为制碱工业的原料，要求原盐中的主要成份NaCL含量尽可能高，而泥沙及其他杂质，特别是钙、镁杂质越低越好。因为食盐中的氯化镁、硫酸镁、硫酸钙等杂质，在盐水精制、吸氨、碳化过程中，会生成炭酸镁、碳酸钙及其他复盐等，使塔器与管道堵塞，这些杂质如不能在碳化以前清除掉，就会较多地混入纯碱中，使产品的品位降低，因此用于氨碱法的食盐一般需要符合以下标准： NaCL% ≥ 90%；水分% ≤ 4.2%；Mg2+% ≤0.8%；SO42-%≤ 0.8%。 2、原盐的需要用量 氨碱法纯碱生产的全过程，可以归结为一个综合的化学反应方程式。即 CaCO3+2NaCL= CaCL2 +Na2CO3 2×58.45 106 X 1000kg 按照上述反应方程式,可以计算出生产1t纯碱理论上所需要的氯化钠量
纯碱 纯碱，学名碳酸钠，俗名苏打、石碱、洗涤碱，化学式Na?CO?，属于盐类，含十个结晶水的碳酸钠为无色晶体，结晶水不稳定，易风化，变成白色粉末Na2CO3，为强电解质，具有盐的通性和热稳定性，易溶于水，其水溶液呈碱性。是一种重要的化工原料，很多工业都要用到纯碱。 关于纯碱的一些常识： 碳酸钠的用途：发酵粉、洗碗、制肥皂、制药、制松花蛋、纺织、玻璃、造纸、漂染，还可以用于其他含钠化合物的制备。
碱生产方法自路布兰法至今二百 多年来，已经有很多变革和进步。因原 料的不同而产生不同的新方法，例如原 盐、天然碱、钾石盐、芒硝等作原料， 生产方法自然各不相同。原料相同，因 路线不同而变迁的有氨碱法、联合制碱 法（候氏制碱法）。新旭法等，都是以食 盐为原料，而工艺路线不同。在天然碱 加工方面也有不同的原料和工艺路线， 如倍半碳酸钠法和一水碳酸钠法、天然碱卤水的碳酸化法生产纯碱等。 本课程重点讲联合制碱法，又名候氏制碱法（联合制碱这一专用名称，国际上尽管各不相同，其实质上是一样的）。所谓联合，就是将氨减法与合成氨工艺进行联合的改进工艺，在合成氨生产中有CO 生成，我们是将其转化为CO2,在进行排放等处理，但是排空的CO2使原料利用不尽合理，而且对空气也有一定的污染，在联合制碱法中我们综合利用了合成氨的原料CO2和NH3，用来生产纯碱，既充分利用了合成氨的原料，也减少环境污染。
一、联合制碱法的原理 总反应方程式： NaCl + CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl（可作氮肥） 2NaHCO3=加热=Na2CO3+H2O+CO2↑（CO2循环使用） (在反应中NaHCO3沉淀，所以这里有沉淀符号，这也正是这个方法的便捷之处） 即：①NaCl(饱和溶液)+NH3（先加）+H2O（溶液中）+CO2（后加）=NH4Cl+NaHCO3↓ （NaHCO3能溶于水，但是侯氏制碱法向饱和氯化钠溶液中通入氨气，由于氯化钠溶液饱和，生成的碳酸氢钠溶解度小于氯化钠，所以碳酸氢钠以沉淀析出） 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。） ②2NaHCO3（加热）=Na2CO3+H2O+CO2↑ 优点 保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到96 %； NH4Cl 可做氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气 CO 转化成 CO2，革除了 CaCO3制 CO2这一工序，减少可能造成的环境污染。 注：纯碱就是碳酸钠（Na2CO3） 在制碱过程中向滤出NaHCO3晶体后的NH4Cl溶液中加熟石灰以回收