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学习小专题 |
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一、纯碱:工业的粮食
侯氏制碱法制的是碳酸钠(Na₂CO₃),俗名纯碱。
纯碱是化学工业最重要的原料。制玻璃窗、印染,制肥皂、洗衣粉,甚至吃的馒头面条,都离不开纯碱。可以这么说,纯碱是工业的“粮食”,没有它,整个现代生活都会停摆。
二、原料:简单易得
侯氏制碱法需要三种原料:食盐(NaCl)、氨气(NH₃)和二氧化碳(CO₂)。食盐来自海水或井盐,氨气来自合成氨工厂,二氧化碳是煅烧石灰石的产物,也可以来源于合成氨工厂的废气。
三、原理:两步反应,两个循环
第一步反应:沉淀
将氨气通入饱和食盐水中,制成饱和“氨盐水”,再通入足量二氧化碳。在这个体系中,碳酸氢钠的溶解度小,所以当Na⁺遇到HCO₃⁻时,会以NaHCO₃沉淀的形式析出。
NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O = NaHCO₃↓ + NH₄Cl
第二步反应:煅烧
将过滤得到的碳酸氢钠沉淀送入煅烧炉,加热分解,就得到了我们需要的产品——纯碱。同时释放出的二氧化碳可以回收利用。
2NaHCO₃
Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O
两个关键循环:
一是NaCl的循环,从食盐进入反应,生成NaHCO₃,最后变成纯碱产品,母液中NaCl可以循环利用。
二是CO₂的循环,煅烧时释放的CO₂又被回收,重新通入反应体系。
四、工艺流程图

五、超越索尔维:侯氏制碱法的三大优势
1. 原料利用率极高。
索尔维法中的氯化铵无法回收,最终被当作废液排放,食盐的利用率只有约70%。而侯氏制碱法将氯化铵变成了副产品氮肥,让食盐的利用率一举提升到了96%以上。
2. 清洁环保,实现联产。
索尔维法会产生大量含有氯化钙的废液,污染环境。侯氏制碱法则将合成氨和制碱两个工业流程结合起来,一边用合成氨的废气(CO₂)作原料,一边把反应生成的氯化铵变成氮肥,实现了纯碱和氮肥的联产,整个体系几乎没有废弃物排出。用现在的标准看,它是一个典型的绿色化学工艺流程。
3. 成本低廉,打破国外垄断。
上世纪初期,世界上最主流的制碱法是比利时人索尔维发明的“氨碱法”。欧美列强对这项技术严格保密,企图永远垄断。侯德榜先生,在战火纷飞的年代,经过上千次实验,终于在1943年成功发明了“侯氏制碱法”。它的生产成本远低于索尔维法,终结了西方国家对纯碱市场的长期垄断,让中国人用上了自己制造的高质量纯碱。
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