Nátrium-karbonát, más néven szóda a só, nem pedig a lúg. A nemzetközi kereskedelemben szódának vagy szódahamunak is nevezik. Fontos szervetlen vegyi alapanyag, főként síküveg, üvegtermékek és kerámia máz előállításához használják. Széles körben használják háztartási mosásban, savsemlegesítésben és élelmiszer-feldolgozásban is.
A nátrium-karbonát fejlődéstörténetét az első szódaipartól kell kezdeni. A szódaipar a 18. század végén kezdődött. Az ipar igényeivel és a Szódagyártás alapanyagának változásával a szóda (Na2CO3) gyártási technológiája rohamosan fejlődött, a gyártóberendezések általában nagyméretűek, gépesítettek és automatizáltak. 1983-ban a világ szódabikarbóna-kibocsátása körülbelül 30 millió tonna volt. A szódaipar történetében a francia n. A lublanc, a belga E. Solvay és a kínai houdebang kiemelkedő hozzájárulást nyújtott.
A szóda mesterséges szintézise előtt az ókorban azt találták, hogy az egyes hínárok által szárítás után elégetett hamu lúgot tartalmazott. Áztatás és forró vizes szűrés után barna lúgos oldatot lehetett kapni a mosáshoz. A természetes lúgok nagy része ásványi anyagokból származik, főleg föld alatti vagy lúgos vizű tóból. Az üledékes rétegben található természetes alkáli érc a legmagasabb minőségű és széles körben elterjedt. A 18. század végén Franciaországban találták fel először a szóda mesterséges szintézisének módszerét. A Lublanc mirabilitot, mészkövet és szenet használt a redukcióhoz és a magas hőmérsékleten történő karbonáthoz, így nyersterméket nyert, amely főként Na2CO3-at tartalmazott. Lúgozás, bepárlás, finomítás, átkristályosítás és szárítás után körülbelül 97 százalékos tisztaságú nehéz szódát kapunk. 1861-ben a belga Ernestolvy egyedül találta fel a szódabikarbónát, és szabadalmat kapott. Mivel a műszaki titkok védelmét nem alkalmazták széles körben, az 1920-as években áttörést ért el az Egyesült Államokból. Houdebang, egy híres kínai vegyipari szakértő 1932-ben adta ki a "szódagyártás" című könyvet, amelyet 70 évig titokban fognak tartani. A Solvay módszert publikálták a világon. A Houdebang 1939 és 1942 között otthoni lúgkészítési eljárást is kialakított, és kísérleti üzemet hozott létre Szecsuánban. 1952-ben közös lúggyártó műhelyt hoztak létre a Dalian Vegyigyárban. Az Asahi nitrát leányvállalata által Japánban bevezetett Na-módszer lényegében a bikarbonátlúg és az ammónia-lúg kompromisszumos módszere. A szóda és az ammónium-klorid aránya tetszés szerint beállítható.
1783-ban a Francia Tudományos Akadémia 1200 frank jutalmat ajánlott fel a szóda előállítási módszeréért. 1789-ben Lubran, a franciaországi Orleans-i herceg feudális főorvosa sikeresen megalkotta a szóda készítésének módszerét. 1791-ben szabadalmat szerzett, és 250-300 kg napi termelésű szódagyárat létesített. A Lubran-szóda-eljárás alapanyagai az asztali són kívül tömény kénsavat, szenet és mészkövet tartalmaznak. A gyártási folyamat a következő:
① 1. lépés: használjon tömény kénsavat az asztali só nátrium-szulfáttá alakításához:
② 2. lépés: Melegítse fel a nátrium-szulfátot, a szenet és a mészkövet együtt a kemencében. A nátrium-szulfát reakcióba lép a szénnel a kemencében, és nátrium-szulfidot és szén-monoxidot képez:
③ 3. lépés: A nátrium-szulfid reakcióba lép a mészkővel, és nátrium-karbonátot és kalcium-szulfidot termel:
A Lubran alkáli előállítási módszer történelmi precedenst teremtett, és kiemelkedően hozzájárult az emberiséghez, de számos hiányossága is van. Például a fő gyártási folyamat szilárd fázisban történik, nehéz tömény kénsavat nyersanyagként folyamatosan előállítani, a berendezés erősen korrodált, a termék minősége nem tiszta, a kalcium-szulfid nem oldódik könnyen vízben , a kicsapódott salakot eldobják, a nyersanyagokat nem hasznosítják teljesen, a költségek magasak, és HCI, CO és egyéb gázok keletkeznek, ami környezetszennyezést eredményez. E hiányosságok miatt 1861-ben a belga Solvay nátrium-karbonátot és nátrium-karbonátot készített sóból, mészkőből és ammóniából Kalcium-klorid, ez az ammónia-lúgos módszer. A reakció lépései a következők:
A reakció során keletkező CO2 és NH3 nyersanyagként újra felhasználható.
A reakció teljes képlete CaC03plusz 2NaCl ===NaCl2plusz Na2CO3
Bár ez a szódakészítési módszer egyszerűbb és környezetbarátabb, mint a Lubran szódakészítési módszer, folyamatos termelést valósít meg, nagymértékben javítja a só felhasználási arányát, és alacsony a költsége, alacsony a nyersanyagok felhasználási aránya, és nagyszámú -alacsony használati értékű termékek A CaCl2 hiányosságai még mindig kísértik az embereket, és a külföldi országok nagyon szigorúan ellenőrzik ezt a szabadalmat. Kínát hosszú ideig korlátozták a megfelelő technológia hiánya miatt.
Végül houdebang 1943-ban feltalálta a kombinált szódakészítési módszert, más néven houdebang szódakészítési módszert, amelyet az iparban szóda előállítására használnak. Megtörte a külföldi országok akkori technikai blokádját, tovább javította a szódakészítés hatékonyságát. A világon széles körben alkalmazott szódakészítési módszerré vált. A konkrét folyamat a következő: adjunk hozzá CO2-t telített ammóniás sós vízhez (az ammónia és a nátrium-klorid telített oldatok), hogy a következő reakciót kapjuk
A reakció kémiai egyenlete a következő:
A reakcióban a nátrium-hidrogén-karbonát alacsony oldhatósága miatt kicsapódik, amely tovább kalcinálható és nátrium-karbonátra, vízre és szén-dioxidra bontható, amelyből a szén-dioxid ismét bekerülhet a reakcióba újrafelhasználás céljából. Tekintettel az asztali só alacsony felhasználási arányára, a szódakészítés magas költségeire, a hulladékfolyadék és maradékok által okozott környezetszennyezésre, valamint a kezelés nehézségeire, Mr. houdebang 1943-ban több ezer teszt után sikeresen kifejlesztette a kombinált szódakészítési módszert. Ez az új eljárás egy ammóniagyár és egy lúggyár építése -- helyen közös termelés céljából. Az ammónia üzem biztosítja a lúgos növény számára szükséges ammóniát és szén-dioxidot. Az anyalúgban lévő ammónium-kloridot konyhasó, mint vegyi termék vagy műtrágya hozzáadásával kristályosítják. A sóoldat újrahasznosítható. A „kombináció” az úgynevezett „kombinált lúgkészítési módszerben” azt jelenti, hogy az eljárás egyesíti a szintetikus ammónia ipart és a lúggyártó ipart, felhasználja az ammóniagyártás során keletkező CO2 mellékterméket, kiküszöböli a mészkőlebontás alkalmazását. termelést, és leegyszerűsíti a gyártóberendezést. Ezenkívül a kombinált marónátron-eljárás során elkerülhető a kalcium-klorid képződése is, amely nem túl hasznos melléktermék az ammónia-nátronlúg-eljárásban. Ehelyett műtrágyaként használható ammónium-kloridot használnak a kinyerésére, ami javítja a só felhasználási arányát, lerövidíti a gyártási folyamatot, csökkenti a környezet szennyezését, csökkenti a szóda költségét, és elősegíti a só felhasználását. ipar a világon.
A Hough-féle szódakészítési folyamat kiemelkedő tulajdonsága a folyamat folyamatossá tétele, a lépték bővítése érdekében; Másodszor, ez a módszer nem szilárd ammónium-hidrogén-karbonáttal kezdődik, hanem sóoldatot használ az ammónia abszorbeálására, majd a folyamatos termeléshez karbonátot. Mivel ez a módszer nem igényel köztes sót segédanyagként, a költség csökkenthető. 1952-ben Kína 10 t/D kísérleti üzemet hozott létre kombinált lúggyártásra a Dalian Chemical Plantban, amelyet 1957-ben fejlesztettek. működési indexeket megerősítettek. 1964-ben elkészült a nagyméretű kombinált szódagyár, amelyet a Dalian Chemical Industry Company-ban helyeztek üzembe.
Az import só magas ára miatt Japánnak új módszereket kell keresnie a só felhasználási arányának javítására. 1950-ben az Asahi-nitrát leányvállalata 30 t/D kombinált szódaüzemet hozott létre Mushan vegyi üzemben. 1959 márciusában megkezdte egy új kombinált szódaüzem létesítését Chiba vegyi üzemében, napi 300 tonna szódabikarbónával és ammónium-kloriddal, amelyet AC módszernek neveztek el. Az 1970-es években Japánban az ammónium-klorid gyártása túlkínálattal rendelkezett. Az ammónia-lúggyártás újraindítása mellett az Asahi salétrom létrehozta az új Asahi-eljárást, más néven NA-eljárást. A Xinxu eljárás jellemzője, hogy az ammónium-klorid kibocsátása állítható. A forgalomban lévő ammónium-klorid-felesleget közvetlenül desztillálhatjuk mésztejjel az ammónia kinyerésére. Ezért a gőz és a mész fogyasztása kisebb, mint az ammóniás lúgos eljárásé. A hulladékfolyadék mennyisége az ammónia-lúgos eljárás közel 1/3-ára csökken. A kalcium-klorid koncentrációja a hulladékban 2,5-szeresére növelhető, a nyers só felhasználási aránya pedig elérheti a 95 százalékot is. A Xinxu folyamat a karbonizációs, kristályosítási és egyéb folyamatokban, valamint a berendezések szerkezetében is nagyot fejlődött.
Eddig a nátrium-karbonát fejlődése általánosságban alakult ki. Később az emberek a feldolgozás során kisebb fejlesztéseket hajtottak végre a felhasználási hangsúlyoknak megfelelően, hogy különböző alkalmakra is használható legyen.