1、纯碱的工业制法纯碱的工业制法 纯碱是重要的化工原料之一纯碱是重要的化工原料之一, ,绝大部分用于工业，绝大部分用于工业，一小部分为民用。主要应用于轻工、建材（每吨玻璃一小部分为民用。主要应用于轻工、建材（每吨玻璃消耗纯碱消耗纯碱0.20.2吨）吨） 、化工、冶金、印染、制革、石油、化工、冶金、印染、制革、石油、国防、医药、洗涤等。少量食用级纯碱用于生产味精、国防、医药、洗涤等。少量食用级纯碱用于生产味精、面食等，用量极大，被誉为面食等，用量极大，被誉为“化工之母化工之母”。1 从物质组成、构成的角度，要合成从物质组成、构成的角度，要合成NaNa2 2COCO3 3，需要哪些原料？，需要哪些原料
2、？NaNa2 2COCO3 3 COCO3 32- 2- NaNa+ +NaClNaCl CaCOCaCO3 3 NaHCONaHCO3 3 2饱和食盐水饱和食盐水NH3CO2NaHCO3过滤过滤母母 液液（NHNH4 4ClCl、NaClNaCl、NaHCONaHCO3 3）3 为什么饱和食盐水中通入氨气和为什么饱和食盐水中通入氨气和COCO2 2能有碳酸氢钠沉淀产生？能有碳酸氢钠沉淀产生？（1 1）体系有几种物质？）体系有几种物质？ （2 2）哪些物质相互间会反应？）哪些物质相互间会反应？ NaCl+HNaCl+H2 2O+NHO+NH3 3+CO+CO2 2H H2 2O+NHO+NH3
3、 3+CO+CO2 2（3 3）NaCl+NHNaCl+NH4 4HCOHCO3 3混合液中有哪些离子？混合液中有哪些离子？ 可能会形成哪些物质？可能会形成哪些物质？NaNa+ +，ClCl，NHNH4 4+ +，HCOHCO3 3 NaClNaCl，NHNH4 4ClCl，NHNH4 4HCOHCO3 3，NaHCONaHCO3 3（4 4）为什么）为什么NaHCONaHCO3 3会以沉淀的形式析出？会以沉淀的形式析出？ 4四种盐在不同温度下的溶解度（四种盐在不同温度下的溶解度（g/100gg/100g水）表水）表010 2030405060 100NaCl35.735.836.036.63
4、6.637.037.339.8NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.377.3NH4HCO311.915.821.027.0NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4 35 35时时NHNH4 4HCOHCO3 3会有分解会有分解 思考：通过以上溶解度表，你得到什么结论？思考：通过以上溶解度表，你得到什么结论？同温下同温下NaHCONaHCO3 3是四种物质中溶解度最小的是四种物质中溶解度最小的 。51. 1.生产原料：生产原料：氯化钠、石灰石、氨气氯化钠、石灰石、氨气 2 2生产原理：生产原理：（1 1）往饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳：）往饱和
5、食盐水中通入氨气和二氧化碳：NHNH3 3 + CO + CO2 2 + H + H2 2O NHO NH4 4HCOHCO3 3； NHNH4 4HCOHCO3 3 + NaCl NaHCO + NaCl NaHCO3 3+ NH+ NH4 4ClCl（2 2）过滤出碳酸氢钠经煅烧制碳酸钠：）过滤出碳酸氢钠经煅烧制碳酸钠： 2NaHCO3Na2CO3+ CO2+ H2O（3 3）原料）原料COCO2 2、NHNH3 3的生产与循环：的生产与循环：CaO + HCaO + H2 2O Ca(OH)O Ca(OH)2 22NH4Cl + Ca(OH)2CaCl2 + 2NH3+ H2OCaO +
6、 CO2 CaCO36思考讨论：为确保反应的顺利进行，生产上要思考讨论：为确保反应的顺利进行，生产上要注意哪些问题？注意哪些问题？ 1. 1.物质的量的问题物质的量的问题2. 2.加料顺序的问题加料顺序的问题3. 3.原料循环的问题原料循环的问题NaClNaCl要饱和，提高要饱和，提高NaNa+ +的浓度的浓度COCO2 2要过量要过量先通先通NHNH3 3，加压后通，加压后通COCO2 22NaCl+2NaCl+ CaCOCaCO3 3 Na Na2 2COCO3 3+ CaCl+ CaCl2 273. 3.生产工艺：生产工艺：8 根据工艺流程图，请说说氨碱法有什么优缺点根据工艺流程图，请说
7、说氨碱法有什么优缺点? ?关注每个环节：原料、产品、生产过程、经济效益和社会效益关注每个环节：原料、产品、生产过程、经济效益和社会效益 （1 1）优点：）优点： 1. 1.原料（食盐和石灰石）价廉易得；原料（食盐和石灰石）价廉易得； 2. 2.产品纯碱的纯度高、质量好；产品纯碱的纯度高、质量好； 3. 3.步骤较简单，适合大规模生产；步骤较简单，适合大规模生产；4. 4. 循环使用氨气和二氧化碳、成本较低循环使用氨气和二氧化碳、成本较低 （2 2）缺点：）缺点： 1. 1.原料食盐的利用率低，仅为原料食盐的利用率低，仅为72%74%72%74%； 2. 2.产生大量氯化钙、氯化钠的废液，生成的
8、氯化钙基本无用产生大量氯化钙、氯化钠的废液，生成的氯化钙基本无用 91. 1.针对上节课分析的两个缺点问题，关键是原料的利用针对上节课分析的两个缺点问题，关键是原料的利用率问题。追根求源，原料的利用率低出现在工艺的哪个率问题。追根求源，原料的利用率低出现在工艺的哪个环节？能否进行改进？环节？能否进行改进？ ？讨论：讨论：102. 2.石灰石的作用是什么？石灰石的作用是什么？提供原料气提供原料气COCO2 2和和NHNH3 3 3. 3.能否不用石灰石能否不用石灰石CaCOCaCO3 3？ 寻找寻找COCO2 2和和NHNH3 3的新途径的新途径 合成氨厂合成氨厂 11如何把如何把NaClNaC
9、l、NHNH4 4ClCl混合液进行分离？混合液进行分离？ 77.355.350.445.841.437.233.329.4NH4Cl39.837.337.036.636.336.035.835.7NaCl1006050403020100 温度温度物质物质121. 1.生产原料：生产原料：氯化钠、氨气、二氧化碳氯化钠、氨气、二氧化碳 2 2生产原理：生产原理：（1 1）往饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳：）往饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳：NHNH3 3 + CO + CO2 2 + H + H2 2O NHO NH4 4HCOHCO3 3； NHNH4 4HCOHCO3 3 + NaCl Na
10、HCO + NaCl NaHCO3 3+ NH+ NH4 4ClCl（2 2）过滤出碳酸氢钠经煅烧制碳酸钠：）过滤出碳酸氢钠经煅烧制碳酸钠： 2NaHCO3Na2CO3+ CO2+ H2O133. 3.生产工艺：生产工艺：合成氨工厂合成氨工厂CO2NH3通通NHNH3 3加加NaClNaCl细粒细粒冷却冷却14 根据工艺流程图，请说说联碱法有什么优缺点根据工艺流程图，请说说联碱法有什么优缺点? ?1. 1.优点：优点： （1 1）联合合成氨厂，原料易得，节约成本；）联合合成氨厂，原料易得，节约成本； （2 2）母液循环使用，大大提高了食盐的利用率（）母液循环使用，大大提高了食盐的利用率（96%
11、96%），避免产生），避免产生大量含大量含CaClCaCl2 2的废液，对环境污染少，符合的废液，对环境污染少，符合“绿色化学绿色化学”的思想；的思想； 2. 2.缺点：缺点： 由于工艺所限（剩余饱和食盐水循环使用），产品由于工艺所限（剩余饱和食盐水循环使用），产品的盐分等杂质含量要高于氨碱法的盐分等杂质含量要高于氨碱法 ；（3 3）操作过程、工厂设备简单，投资少、成本低。）操作过程、工厂设备简单，投资少、成本低。 15表表3 3 近几年三种纯碱生产工艺产能比例变化趋势（近几年三种纯碱生产工艺产能比例变化趋势（%）年份年份氨碱氨碱联碱联碱天然碱天然碱200551.6442.625.782006
12、53.140.526.36200750.6442.217.15200848.4245.196.39200946.3248.175.5116氨碱法氨碱法联碱法联碱法发明者发明者生产原料生产原料 生产工艺生产工艺 循环物质循环物质 产品产品 优点优点 缺点缺点 索尔维（比利时）索尔维（比利时）侯德榜（中国）侯德榜（中国）氯化钠、石灰石、氨气氯化钠、石灰石、氨气氯化钠、氨气、二氧化碳氯化钠、氨气、二氧化碳生产生产原理原理NaClNaCl利用率利用率（1 1）NHNH3 3 + CO + CO2 2 + H + H2 2O NHO NH4 4HCOHCO3 3； NHNH4 4HCOHCO3 3 +
13、NaCl NaHCO + NaCl NaHCO3 3+ NH+ NH4 4ClCl（2）2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2OCaO + HCaO + H2 2O Ca(OH)O Ca(OH)2 22NH4Cl + Ca(OH)2 CaCl2 +2NH3+ H2ONHNH3 3、COCO2 2 均来自合成氨厂均来自合成氨厂CaCO3 CaO+CO2盐水制备盐水制备氨盐水制备及碳酸化氨盐水制备及碳酸化重碱分离与煅烧重碱分离与煅烧氨的回收氨的回收 一次碳化一次碳化两次吸氨两次吸氨一次加盐一次加盐低温盐析低温盐析COCO2 2、NHNH3 3NaClNaClNaNa2 2COCO3 3NaNa2
14、 2COCO3 3 、NHNH4 4ClCl72%74%72%74%96%96%原料价廉易得、产品质量好、成本较低原料价廉易得、产品质量好、成本较低设备简单，投资少；食盐的利用设备简单，投资少；食盐的利用率高；耗能少、对环境污染少率高；耗能少、对环境污染少原料利用率低、产生氯化钙多、耗能多原料利用率低、产生氯化钙多、耗能多 产品纯度相对氨碱法差产品纯度相对氨碱法差17 侯德榜一生在化工技术上有三大贡献。侯德榜一生在化工技术上有三大贡献。第一，揭开了苏尔维法的秘密。第二，第一，揭开了苏尔维法的秘密。第二，创立了中国人自己的制碱工艺创立了中国人自己的制碱工艺侯氏侯氏制碱法。第三，他为发展小化肥工业
15、所制碱法。第三，他为发展小化肥工业所做的贡献。做的贡献。19211921年，他在哥伦比亚大学获年，他在哥伦比亚大学获博士学位后，怀着工业救国的远大抱负，博士学位后，怀着工业救国的远大抱负，毅然放弃自己热爱的制革专业，毅然回毅然放弃自己热爱的制革专业，毅然回到祖国。到祖国。 索尔维索尔维(E.Ernest Solvay 1838-1922)(E.Ernest Solvay 1838-1922)，比，比利时工业化学家。利时工业化学家。18611861年他又用氨溶液、年他又用氨溶液、二氧化碳与食盐混合制成碳酸钠（称为氨二氧化碳与食盐混合制成碳酸钠（称为氨碱法）。碱法）。18631863年创办一个正式
16、的制碱工厂，年创办一个正式的制碱工厂，实现了氨碱法的工业化，使制碱生产实现实现了氨碱法的工业化，使制碱生产实现了连续化，食盐的利用率也提高了很多。了连续化，食盐的利用率也提高了很多。产品由于质量纯净产品由于质量纯净, ,而被称为纯碱。而被称为纯碱。 18三、化工生产的一些基本原理三、化工生产的一些基本原理1. 1. 充分利用原料：充分利用原料：2. 2.充分利用能量：充分利用能量： 3. 3.保护环境：保护环境： （1 1）循环使用原料）循环使用原料 （2 2）利用保持较廉价原料过量来提高相对昂贵原料的转化率）利用保持较廉价原料过量来提高相对昂贵原料的转化率 绿色化学的理念，原子利用率绿色化学的理念，原子利用率100%100%，尽可能减少污染，尽可能减少污染 利用利用热交换器热交换器预热原料气预热原料气1920
