5.3化工生产--侯氏制碱法1-lu.ppt

纯碱工业的发展史： 纯碱是重要化工原料，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。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。 侯氏制碱法 索氏制碱原理： 总反应方程式：? NH3+CO2+H2O→NH4HCO3 NaCl + CO2 + H2O + NH3→ NaHCO3 ↓ + NH4Cl 2NaHCO3△Na2CO3+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)2→2NH3↑+CaCl2+2H2O （NH3循环使用） NH4HCO3+NaCl→NaHCO3↓+NH4Cl 饱和食盐水 氨盐水 沉淀 NaHCO3 滤液 NH4Cl、NaCl 石灰石 Ca(OH)2石灰乳 通NH3 过滤 洗涤 通CO2 煅烧 CO2(循环使用） Na2CO3产品 煅烧 CO2 CaO NH3(循环使用） 废液CaCl2、NaCl Ca(OH)2 一、索尔维制碱法（氨碱法）： 流程图： 标准状况下CO2和NH3在水中的溶解度如下表所示 CO2 NH3 溶解性（体积比） 1 : 1.7 1 : 700 溶液的密度（g · cm-3） ~1 0.88 饱和溶液的物质的量浓度（mol · L-1） ~0.076 ~18 思考：为什么在饱和食盐水中先通入氨气？ CO2在NaCl中溶解度很小，先通NH3使食盐水显碱性，能吸收大量CO2气体，产生高浓度的HCO3-,才能析出NaHCO3晶体。 即：NaCl(饱和)+NH3(先加)+H2O+CO2(后加)→NH4Cl+NaHCO3↓ 一定温度下的溶解度 溶解性 固体的溶解度（/100g H2O） 物质 NaCl NaHCO3 NH4HCO3 NH4Cl 0℃ 35.7 6.9 11.9 29.7 100℃ 39.12 16.4 分解 75.8 0℃时饱和溶液中的物质的量(100gH2O) 0.61 0.08 0.15 0.56 运用离子反应的知识解释氨碱法原理 （1）通入氨气和二氧化碳后的溶液中哪些溶质离子大量存在？ （2）Na+、NH4+ 、CI-、 HCO3-四种离子可以大量共存吗？它们可以组成 几种物质？ NaCl、NH4HCO3、NaHCO3、NH4Cl （3）为什么能够得到碳酸氢钠固体呢？ Na+、NH4+ 、CI-、 HCO3- 20℃时，NaHCO3 的溶解度最小 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CO2都可循环使用； 4、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 （ NH4Cl、NaCl） Ca(OH)2 NH3 + CaCl2 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O △ 原料： 产物的生成： 滤液的处理 侯德榜：福建闽侯人，是我国著名的化学家， 制碱工业的先驱和奠基人。 1926年，他用氨碱法生产的“红三角”牌纯碱获 美国费城万国博览会金质奖章。 1932年，他撰写《纯碱制造》一书，彻底公开了 索尔维法制碱的秘密。 凡是黄头发蓝眼睛的人能办到的,我们黑头发黑眼睛的人也一定能办到。 1937年，抗战爆发，为不使天津碱厂落入侵略者之手，工厂迁至川西岷江。但内地食盐稀缺，导致成本上升。如何进一步提高食盐的利用率，不生成无用的CaCl2就成了必须要解决的问题，放在了侯先生的面前…… 1939年，侯德榜改良了索尔维制碱法，摒弃了氨碱法的缺点，被称为侯德榜制碱法。 二、侯氏制碱（联合制碱法） 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+CO2 NH3的合成： N2+3H2 → 2NH3 高温 高温 NH3+H2O+CO2+NaCl→NH4Cl+NaHCO3↓（析出） 2NaHCO3→Na2CO3+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