制碱

1.1.

①NH3+CO2+H2O=NH4HCO3

②NH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl

③2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O

反应生成的CO2可回收利用，NH4Cl又可与生石灰反应重新生成氨气：

2NH4Cl+CaO=2NH3↑+CaCl2+H2O2.候氏制碱法，对上述方法做了较大的改进，此法的最大特点是不从固体碳酸氢铵(NH4HCO3)，而是由盐卤先吸收氨后再碳酸化以进行连续生产，此法的原理是：低温下用氨饱和的饱和食盐水通入二氧化碳（CO2）可析出碳酸氢钠(NaHCO3)，此时母液中Na+减少而Cl-相对多，此时再加入细盐末，因同离子效应，低温氯化铵（NH4Cl）溶解度突然降低，而食盐(NaCl)的溶解度变化不大，所以氯化铵（NH4Cl）析出而食盐不析出，再用氨饱和后通二氧化碳（CO2），结果往返析出NaHCO3和NH4Cl，其中氨由氮与水中的氢化合制成，CO2是提取氢气和氮气的半水煤气之副产品，这样巧妙的把氮气工业和制碱工业联合起来，故候氏制碱法又称联合制碱法。

2.侯氏制碱法原理，是依据离子反应发生的原理进行的，离子反应会向着离子浓度减小的方向进行。也就是很多初中高中教材所说的复分解反应应有沉淀，气体和难电离的物质生成。要制纯碱，先制得溶解度较小的NaHCO3。再利用碳酸氢钠不稳定性分解得到纯碱。要制得碳酸氢钠就要有大量钠离子和碳酸氢根离子，所以就在饱和食盐水中通入氨气，形成饱和氨盐水，再向其中通入二氧化碳，在溶液中就有了大量的钠离子，铵根离子，氯离子和碳酸氢根离子，这其中NaHCO3溶解度最小，所以析出，其余产品处理后可作肥料或循环使用。

目录

编辑本段原理简介

其化学方程式可以归纳为以下三步反应。

(1)NH3+H2O+CO2=NH4HCO3(首先通入氨气，然后再通入二氧化碳）

(2)NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓（NaHCO3溶解度最小，所以析出。）

(3)2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O(NaHCO3热稳定性很差，受热容易分解）

且利用NH4Cl的溶解度,可以在低温状态下向(2)中的溶液加入NaCl,则NH4Cl析出,得到化肥,提高了NaCl的利用率。

编辑本段背景

为了实现中国人自己制碱的梦想，揭开索尔维法生产的秘密，打破洋人的封锁，侯德榜把全部身心都投入到研究和改进制碱工艺上，经过5年艰苦的摸索，终于在1926年生产出合格的纯碱。侯德榜，字致本，著名化学家，侯氏制碱法的创始人。于1890年8月9日出生于福建省闽侯县坡尾村的农民家庭。1907年以优异成绩毕业于福州英华书院。1913年以特别优秀的成绩完成预科学业，公费派往美国留学。1921年获博士学位，同年接受永利碱业公司的聘请，回国发展我国的化学工业。曾任塘沽永利碱厂和南京永利硫酸铵厂总工程师兼厂长、永利化学公司总经理。为解决当时国内外市场急需纯碱，在较短的时间掌握并改进了著名的索尔维制碱法，使工艺过程缩短，而产量大增，1939年首先提出并自行设计的新的联合制碱法的连续过程，使纯碱工业和氮肥工业得到发展，这就是著名的“侯氏制碱法”。

编辑本段依据

NH4Cl 在常温时的溶解度比 NaCl 大，而在低温下却比 NaCl 溶解度小的原理，在

278K ～ 283K(5 ℃～ 10 ℃ ) 时，向母液中加入食盐细粉，而使 NH4Cl 单独结晶析出供做氮肥。

编辑本段优点

侯氏制碱法与索维尔相比，具有以下优点：

最大的优点是使食盐的利用率提高到96%以上。

另外它综合利用了氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子，同时，生产出两种可贵的产品——纯碱和氯化铵。将氨厂的废气二氧化碳，转变为碱厂的主要原料来制取纯碱，这样就节省了碱厂里用于制取二氧化碳的庞大的石灰窑；

将碱厂的无用的成分氯离子（Cl－）来代替价格较高的硫酸固定氨厂里的氨，制取氮肥氯化铵。从而不再生成没有多大用处，又难于处理的氯化钙，减少了对环境的污染，并且大大降低了纯碱和氮肥的成本，充分体现了大规模联合生产的优越性。

编辑本段理论发展

许多工业部门，尤其是纺织、肥皂、造纸。玻璃、火药等行业都需要大量用碱。古代那种从草木灰中提取碱液，从盐湖水中取得天然碱的方法是远远不能满足需求的。为此，

1775年法国科学院用10万法郎的悬赏征求可工业化的制碱方法。1788年，勒布兰提出了以氯化钠为原料的制碱法，经过4年的努力，得到了一套完整的生产流程。勒布兰制碱流程虽然在推广应用中不断地被完善，但是因为这方法主要是利用固相反应，又是高温操作，存在许多缺陷，生产不能连续，劳动强度大，煤耗量大，产品质量不高。面对这些问题，许多人有意改革它。到了1862年，比利时化学家索尔维实现了氨碱法的工业化。由于这种新方法能连续生产，产量大，质量高，省劳动力。废物容易处理，成本低廉，它很快取代了勒布兰法。

掌握索尔维制碱法的资本家为了独享此项技术成果，他们采取了严密的保密措施，使外人对此新技术一无所知。一些技术专家想探索此项技术秘密，大都以失败告终。不料这一秘密竞被一个中国人运用智慧摸索出来了。这个人就是侯德榜。

索尔维制碱法的秘密

侯德榜，1890年8月9日生于福建闽侯农村。少年时他学习十分刻苦，就是伏在水车上双脚不停地车水时，仍能捧着书本认真读书。后来在姑母的资助下，他单身来到福州英华书院和闽皖路矿学堂读书。毕业后曾在津浦铁路符离集车站做过工程练习生。在工作之余，他抓紧时间学习，1911年考人清华留美预备学校。经过3年的努力，他以10门功课1000分的优异成绩被保送到美国留学。8年中，他先后在麻省理工学院、柏拉图学院、哥伦比亚大学攻读化学工程，1921年取得博士学位。

在国外留学时，他时刻怀念祖国，惦记着处于水深火热中的苦难同胞。这时候，在纽约他遇到了赴美考察的陈调甫先生。陈受爱国实业家范旭东委托，为在中国兴办碱业特地到美国来物色人才。当陈先生介绍帝国主义国家不仅对我国采取技术封锁，而且利用我国缺碱而卡我国民族工业的脖子的情况时，具有强烈爱国心的侯德榜马上表示，“可以放弃在美国的舒适生活，立即返回祖国，用自己的知识报效祖国。”

1921年10月侯德榜回国后，出任范旭东创办的永利碱业公司的技师长（即总工程师）。他深刻地体会到创业之艰难。要创业首先需要实干的精神。他脱下了白领西服，换上了蓝布工作服和胶鞋，身先士卒，同工人们一起操作。哪里出现问题，他就出现在哪里，经常于得浑身汗臭，衣服中散发出酸味、氨味。他这种埋头苦干的作风赢得了工人们、甚至外国技师的赞赏和钦佩。在他的带领下，技师、工人们团结一心，为建成中国自己的碱厂而奋战。

虽然索尔维制碱法的原理很简单：先把氨气通入食盐水，然后向氨盐水中通二氧化碳，生产溶解度较小的碳酸氢钠。再将碳酸氢钠过滤出来，经焙烧得到纯净洁白的碳酸钠。但是具体的生产工艺却为外国公司所垄断，所以侯德榜要掌握此法制碱，得完全靠自己进行摸索，困难是很多的。且不说工艺设计、材料选择、设备的挑选和安装等经过了一个又一个难关，仅从试生产的过程也可略见一斑。例如干燥锅结疤了，浑圆的铁锅在高温下停止了转动，时间长了后果是很严重的。技师们都急得团团转，这时候侯德榜果敢地拿起玉米棒子粗的大铁杆往下捅，操起10一15公斤重的铁杆上下捅可不比举重运动员举杠铃轻松，累得他双眼直冒金星，汗水湿透了工装。不久他觉得单靠力气难于解决这一技术问题，经过大家商量，他们采用加干碱的办法终于使锅底上的碱疤脱水掉下来，总算克服了困难。

侯德榜奋不顾身地把全部身心都扑到了生产上，从调换碳酸化塔的水管，另行设计分解炉，到多次加强冷却设备，改造过滤机以及处理不断发生的生产故障，他都以探索者的勇气、生产者的细心和科学家的严谨来对待。经过紧张而又辛苦的几个寒暑的奋战，侯德榜终于掌握了索尔维制碱法的各项技术要领。1924年8月13日，永利碱厂正式投产。正当大家兴高采烈地等待雪白的纯碱从烘烧干燥炉中出来时，出现在眼前的却是暗红色的纯碱。怎么回事？这无形给大家泼了一盆冰水。作为总工程师的侯德榜冷静地去寻找事故的原因。经过分析他很快就发现纯碱变成暗红色是由于铁锈污染所致。随后他们以少量硫化钠和铁塔接触，致使铁塔内表面结成一层硫化铁保护膜。再生产时纯碱变成纯白色了。日产180吨纯碱的永利碱厂终于矗立在中国大地上。1926年，永利碱厂生产的“红三角”牌纯碱在美国费城举办的万国博览会上荣获了金质奖章。这一袋袋的纯碱是中华民族的骄做，它象征着中国人民的志气和智慧。

摸索到素尔维制碱法的奥秘，本可以高价出售其专利而大发其财，但是和范旭东一样，侯德榜主张把这一奥秘公布于众，让世界各国人民共享这一科技成果。为此侯德榜继续努力工作，把制碱法的全部技术和自己的实践经验写成专著《制碱》于1932年在美国以英文出版。一个有骨气的中国人就是这样披露了素尔维制碱法的奥秘。

拼命为之的中国化工业

三酸二碱是化学工业的基本原料，仅能生产纯碱显然是不行的。在永利碱厂投入正常运行后，永利公司计划筹建永利硫酸铵厂。这个厂可以同时生产氨、硫酸、硝酸和硫酸铵。建厂的重担自然又落在侯德榜的肩上。 建造硫酸铵厂与当年永利碱厂的开创不一样，不存在技术保密的问题，面临的问题关键是怎么引进国外技术、选购设备，争取投资少而见效快。为此侯德榜不辞辛苦对整个计划作了周密的调查研究。

铵厂的设计，应该自成系统，完整合理，引进技术要完全立足于国情，而不是照搬外国的成套设备。在采购设备中，侯德榜精打细算。凡是国内能够保证质量的，就自己动手在国内解决。进口外国设备时，他巧妙地利用了各国厂商之间的竞争，选择适用又价廉的设备，对若干关键设备；更是力主择优。在与外商谈判和选购设备时，侯德榜相当机智，例如制硫酸的全套设备是从美国买的，在买下这套设备的同时，侯德榜顺便索要了硫酸铵的生产工艺图纸。掉过头来，他又从另一家工厂以废钢铁的价格买下一套硫酸铵生产设备（时至今日还在运转）。这种精明能干连美国的许多经理都佩服。

硫酸铵厂的设备来自英、美、德、瑞士等国的许多厂家，还有些是本国造的，最后竟能全部成龙配套，这是很不容易的。它充分显示了侯德榜的学识才干和悉心经营，表现出他高度的事业心和可贵的献身精神。侯德榜能这样出色地指挥完成这项巨大工程，还在于他精通业务、知识广博。正如他自己说的：“要当一员称职的化学工程师，至少对机电、建筑要内行。”这也是他的座右铭。在他给友人伪一封信中他曾写道：这些事，“无一不令人烦闷，设非隐忍顺应，将一切办好，万一功亏一簧，使国人从此不敢再谈化学工程，则吾等成为中国之罪人。吾人今日只有前进，赴汤蹈火，亦所弗顾，其实目前一切困难，在事前早已见及，故向来未抱丝毫乐观，只知责任所在，拼命为之而已。“这就是侯德榜事业心的生动写照。

1937年之丹，在侯德榜、范旭东及全厂员工的努力下，硫酸铵厂首次试车成功。侯德榜“拼命为之”的又一事业成功了。

侯氏联合制碱法的发明

1937年。日本侵华的战火伸向上海、南京。位于南京的硫酸铵厂作为亚洲第一流的化工厂，令日本侵略者垂涎三尺，日本侵略者看到永利公司的军事价值，年产一万吨硝酸，可以制造几万吨烈性炸药。他们派人企图收买范旭东和侯德榜。范、侯明确地表示：“宁肯给工厂开追悼会，也决不与侵略者合作”侵略者加大压力。甚至派飞机对碱厂进行狂轰滥炸。在战火逼近的情况下，侯德榜当机立断，布置技术骨干和老工人转移，组织重要机件设备拆运西迁。