【正文】 。微溶于無水乙醇，不溶于丙醇。高溫下可分解，生成氧化鈉和二氧化碳。純堿是碳酸鈉（ Na2CO3)的俗名，又稱為蘇打，是白色粉末雖然碳酸鈉俗稱純堿，但它其實(shí)屬于鹽類物質(zhì)，因其水溶液顯弱堿性而稱純堿。10H2O。失水以后的碳酸鈉叫做無水碳酸鈉。 純堿的化學(xué)性質(zhì) (1) 穩(wěn)定性 高溫下可分解，生成氧化鈉和二氧化碳。吸濕性很強(qiáng) ，很容易結(jié)成硬塊，在高溫下也不分解。H 2O、 Na2CO310H2O。碳酸鈉易溶于水，是一種弱酸鹽，溶于水后發(fā)生水解反應(yīng)，使溶液顯堿性，有一定的腐蝕性，能與酸進(jìn)行中和反應(yīng)，生成相應(yīng)的鹽并放出二氧化碳。 Na2CO3十 H2O 十 CO2 →2NaHCO3。這些性質(zhì)使它們被廣泛地用于制肥皂、紡織、印染、漂白、造紙、精制石油、冶金及其他化學(xué)工業(yè)等各部門中。印染、紡織工業(yè)上，也要用大量堿液去除棉紗、羊毛等上面的油脂。精制石油也要用純堿。經(jīng)過酸洗后，石油里還含有酚、環(huán)烷酸等酸性雜質(zhì)以及多余的硫酸，必須用純堿溶液洗滌，再經(jīng)水洗，才能得到精制的石油產(chǎn)品。所謂堿法制漿就是用純堿溶液作為蒸煮液來除去原料中的木質(zhì)素、碳水化合物和樹脂等，并中和其中的有機(jī)酸，這樣就把纖維素分離出來。例如，在鋁的冶煉過程中，所用的冰晶石的制備和鋁土礦的處理，都要用到純堿。在化學(xué)工業(yè)中，制金屬鈉、電解水都要用純堿。合成染料、藥物以及有機(jī)中間體等也要用到燒堿或純堿。 純堿的生產(chǎn)方法 侯氏制堿法 （又稱聯(lián)合制堿 法） 該法主要采用食鹽、氨以及合成氨生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w為原料，同時(shí)生產(chǎn)純堿和氯化銨肥料，將合成氨和純堿兩大生產(chǎn)系統(tǒng)聯(lián)合，故簡稱 “聯(lián)合制堿 ”或 “聯(lián)堿 ”。此外，污染壞境的廢物氯化鈣成為對農(nóng)作物有用的化肥 ——氯化銨，還可以減少 1/3 設(shè)備，所以它的優(yōu)越性 大 大超過了蘇爾維制堿法，從而開創(chuàng)了世界制堿工業(yè)的新紀(jì)元。由于濃度稀，還要經(jīng)過濃縮才能成為原料，這樣食鹽成本就高 了。 他首先分析了蘇爾維制堿法的缺點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)主要在于原料中各有一半的比分沒有利用上，只用了食鹽中的鈉和石灰中碳酸根，二者結(jié)合才生成了純堿。那么怎祥才能使另一半成分變廢為寶呢？制堿用的氨和二氧化碳直接由氨廠提供，濾液中的氯化銨加入食鹽水，讓它沉淀出來。于是他又帶領(lǐng)技術(shù)人員，做起了實(shí)驗(yàn)。 氨堿法制純堿 （又稱蘇爾維法） 蘇爾維法生產(chǎn)純堿主要是采用食鹽、石灰石、焦炭和氨為原料。 (1) 二氧化碳和石灰乳的制備 將石灰石于 940～ 1200℃ 在 煅燒 窯內(nèi)分解得到氧化鈣和 CO2氣體，氧化鈣加水制成氫氧化鈣乳液。由于鹽水中含有賂Ca2+、 Mg2+等雜質(zhì)離子，它們影響后續(xù)工序的正常進(jìn)行。 (3) 氨鹽水的制備 精制后的鹽水吸氨制備含氨的鹽水溶液。這一過程包括了吸收、氣液相反應(yīng)、結(jié)晶和傳熱等．其總反應(yīng)可表示為： NaCl 十 NH3十 CO2十 H2O NaHCO3十 NH4Cl (5) 碳酸氫鈉的煅燒 煅燒的目的是為了分解碳 酸氫鈉，以獲得純堿 Na2CO3，同時(shí)回收近一半的 CO2氣體 (其含量約為 90％ )，供碳酸化使用。 天然堿加工法 5 天然堿加工法采用天然堿礦物為原料，來制取純堿。），堿湖水，其成分為 Na2CONaHCO NaCl 和 Na2SO4等的混合物。 聯(lián)合制堿法與氨堿法比較 聯(lián)合制堿 最大的優(yōu)點(diǎn)是使食鹽的利用率提高到 96％以上，應(yīng)用同量的食鹽比氨堿法生產(chǎn)更多的純堿。將氨廠的廢氣二氧化碳，轉(zhuǎn)變?yōu)閴A廠的主要原料來制取純堿，這樣就節(jié)省了堿廠里用于制取二氧化碳的龐大的石灰窯；將堿廠的無用的成分氯離子（ Cl－ ）來代替價(jià)格較高的硫酸固定氨廠里的氨，制取氮肥氯化銨。 氨堿法的優(yōu)點(diǎn)是：原料（食鹽和石灰石）便宜；產(chǎn)品純堿的純度高；副產(chǎn)品氨和二氧化碳都可以回收循環(huán)使用；制造步驟簡單，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。氨堿法的最大缺點(diǎn)還在于原料食鹽的利用率只有 72％～ 74％ ，其余的食鹽都隨著氯化鈣溶液作為廢液被拋棄了，這是一個(gè)很大的損失。 1983年世界純堿產(chǎn)量約 30Mt。 呂布蘭 ，比利時(shí)人 E 天然堿制堿法的發(fā)展 主要有： ① 早在 1849 年拓荒者在美國懷俄明州的甜水河就找到了碳酸氫鈉， 6 并用于洗滌和制藥。 1938 年，美國山間燃料供應(yīng)公司在懷俄明州格林河盆地勘探油、氣時(shí)，發(fā)現(xiàn)富含碳酸鈉的世界最大的天然堿礦藏。 ② 蘇聯(lián)自 60 年代以來 ,以霞石（含有鈉、鉀、鋁、硅氧化物的天然堿石）加工氧化鋁同時(shí)副產(chǎn)純堿、鉀堿及水泥，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，使霞石原料得到綜合利用，沒有排廢的問題。 中國純堿工業(yè)的發(fā)展 1949 年，僅在天津塘沽、大連有兩家純堿廠，總產(chǎn)量為 88kt。 1985 年生產(chǎn)純堿2Mt（不包括臺灣?。?，產(chǎn)量僅次于美、蘇兩國。但現(xiàn)在純堿產(chǎn)量仍然不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，為使純堿的供應(yīng)能滿足需要，已確定了建設(shè)新廠的計(jì)劃并與小型氨廠結(jié)合改建一些新的小型聯(lián)合制堿法工廠。通過多年的技術(shù)改造后，原有生產(chǎn)裝置進(jìn)一步增產(chǎn)的潛力不大。我國純堿主要消費(fèi)于玻璃、洗滌劑和無機(jī)化學(xué)品等領(lǐng)域。 2021 年純堿國內(nèi)消費(fèi)比 2021 年增長 10%。 從周邊國家情況看，目前缺堿的東南亞、南亞、東亞的一些國家和地區(qū)環(huán)繞在我國周圍，相比與相隔千里之遙的美國，地利是我國純堿出口到這些國家的最有利因素。 從國內(nèi)進(jìn)口的情況看，我國大量進(jìn)口純堿的可能性不大， 2021 年全國累計(jì)進(jìn)口 萬噸，與 2021 年相比減少 萬噸。另外，加入 WTO 后，雖然純堿進(jìn)口關(guān)稅降低了 5%，進(jìn)口總成本降低幅度不 7 大，不足以支持大規(guī)模進(jìn)口。但是我國不會(huì)讓大量的外來堿進(jìn)入，因 為我國有豐富的原料資源，有成熟而先進(jìn)的純堿生產(chǎn)技術(shù)和裝備制造能力，努力發(fā)展純堿工業(yè)、讓有優(yōu)勢的企業(yè)擴(kuò)大純堿產(chǎn)量、同時(shí)積極開拓國際市場，擴(kuò)大出口是中國純堿工業(yè)的必然選擇。 8 第二章 氨堿法制純堿 氨堿法生產(chǎn)純堿，需要大量的 CO2和石灰乳， CO2用于碳酸化過程，石灰乳供蒸氨及鹽水精制使用。 氨堿法制純堿的原料 (1) CO2 二氧化碳 在通常狀況下是一種無色、無臭、無味的氣體能溶于水，溶解度為。液態(tài)二氧化碳堿壓迅速蒸發(fā)時(shí)，一部分氣化吸熱， 另一部分驟冷 變成雪狀固體，將雪狀固體壓縮，成為冰狀固體，即俗 稱 “干冰 ”。二氧化碳比空氣重，在 標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度為 ，約是空氣的 倍。在空氣中通常含量為 ％ （體積），若含量達(dá)到 10％ 時(shí)，就會(huì)使人呼吸逐漸停止，最后窒息死亡 。 (2) 石灰乳 石灰乳一般是在氧化鈣中加水生成的，因?yàn)闅溲趸} Ca(OH)2溶解度不是很大，所以往往生成的是氫氧化鈣的懸濁液（即水溶液中還存在著沒有溶解的氫氧化鈣），這就是石灰乳。氫氧化鈣溶解度很低，且隨溫度的升高而降低，粉末消化使用很不方便，因此，工業(yè)上采用懸浮液，又稱石灰乳。太稠則沉降和阻塞管道及設(shè)備。 化灰機(jī) (又稱消化機(jī) )為臥式回轉(zhuǎn)圓筒，出口端向下傾斜。圓筒內(nèi)裝有許多螺旋形式排列的角鐵，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中使石灰與水充分接觸反應(yīng)的同時(shí)，并呈螺旋狀推動(dòng)物料前進(jìn)。石灰乳從篩孔流下入石灰乳桶，剩下的未消化石灰與雜渣從篩面上流入螺旋洗砂機(jī)，經(jīng)洗砂機(jī)再次洗滌后，洗水返回消化機(jī)入口廢渣 (砂 )排棄。他以食鹽（氯化鈉）、石灰石（經(jīng)煅燒生成生石灰和二氧化碳）、氨 氣為原料來制取純堿。其化學(xué)反應(yīng)原理是： NaCl＋ NH3＋ H2O＋ CO2＝ NaHCO3↓＋NH4Cl；將經(jīng)過濾、洗滌得到的 NaHCO3 微小晶體，再加熱煅燒制得純堿產(chǎn)品 , 其化學(xué)反應(yīng)原理： 2NaHCO3＝ Na2CO3＋ H2O＋ CO2↑，放出的二氧化碳?xì)怏w可回收循環(huán)使用。 產(chǎn)生的窯氣必須及時(shí)導(dǎo)出，否則將影響反應(yīng)的進(jìn)行。 石灰乳的制備 11 鹽水精制及蒸氨所用的不是氧化鈣而是氫氧化鈣，用 少量水僅使氧化鈣轉(zhuǎn)化為氫氧化鈣時(shí)，石灰呈粉末狀；這種粉末稱為熟石灰，亦稱消石灰，這個(gè)過程叫做石灰的消化。 (1) 飽和食鹽水的制備 (2) 鹽水的精制 氨鹽 水的碳酸化 氨鹽水的碳酸化是氨堿法制純堿的中心環(huán)節(jié)和關(guān)鍵步驟。碳酸化總反應(yīng)式為： NaCl 十 NH3十 CO2十 H2O→NaHCO3十 NH4Cl 碳酸化的目的是為了獲得適合于質(zhì)量要求的碳酸氫鈉結(jié)晶。而降低碳酸氫鈉粗成品的含水量，又有利于重堿的煅燒。諸多研究學(xué)者認(rèn)為碳酸化過程的反應(yīng)機(jī)理可分為三步進(jìn)行。反應(yīng)如此連續(xù)進(jìn)行，氨鹽水不斷吸收二氧化碳?xì)怏w，溶液又 不斷產(chǎn)生碳酸氫鈉結(jié)晶，完成整個(gè)碳酸化過程。清洗塔內(nèi)氣液逆流接觸，清洗液從清洗塔 6a 底部流出，經(jīng)氣升輸鹵器 9 送 入 制堿塔 6b 上部，窯氣經(jīng)中段氣壓縮機(jī) 3及中段氣冷卻塔 7，送入 制堿 塔 中部； 鍛 燒重堿所得爐氣，又稱鍋氣，含 CO29％左右，經(jīng)下段氣壓縮機(jī) 4 和下段氣冷卻塔 8 送人制堿塔底部。制堿塔生產(chǎn)一段 時(shí)間后，塔內(nèi) 壁、 13 笠 帽、冷卻水管等處結(jié)疤垢較厚，傳熱不良，不利結(jié)晶。兩塔塔頂尾氣中含有少量氨及 二氧化碳，經(jīng)氣液 分離后，母液 送往鹽水車間供精制鹽水用。過濾時(shí)，必須對濾餅洗滌，將重堿中殘留的母液洗去，使純堿中含有的氯化鈉降到最低，洗水宜用軟水，以