合成氨碳酸氢铵工艺

《合成氨碳酸氢铵工艺》由会员分享，可在线阅读，更多相关《合成氨碳酸氢铵工艺（19页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、.合成氨的工艺过程1.概述（1）合成氨工业的重要性合成氨工业是基础化学工业的重要组成部分，有十分广泛的用途。氨可生产多种氮肥,如尿素、硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵等；还可生产多种复合肥，如磷铵复合肥等。氨也是重要的工业原料。基本化学工业中的硝酸、纯碱及各种含氮无机盐;有机工业各种中间体，制药中磺胺药物，高分子中聚纤维、氨基塑料、丁腈橡胶、冷却剂等。国防工业中三硝基甲苯、硝化甘油、硝化纤维等（2合成氨工业发展简介1784年，有学者证明氨是由氮和氢组成的。19世纪末，在热力学、动力学和催化剂等领域取得进展后，对合成氨反应的研究有了新的进展。1901年法国物理化学家吕查得利提出氨合成的条件是高温、高压，

2、并有适当催化剂存在。1909年，德国人哈伯以锇为催化剂在1720MPa和500600C温度下进行了合成氨研究，得到6%的氨。1910年成功地建立了能生产80gh-1氨的试验装1911年米塔希研究成功以铁为活性组分的合成催化剂，铁基催化剂活性好、比锇催化剂价廉、易得。合成氨的生产需要高纯氢气和氮气。氢气的主要来源有：气态烃类转化、固体燃料气化和重质烃类转化。（3）合成氨的原则流程合成氨生产的原则流程如图示。1原料循环气图2-36合成氨原则流程示意2#2.氨合成的热力学基础从化学工艺的角度看其核心是反应过程工艺条件的确定，而确定反应的最佳工艺条件，需先从事反应热力学和动力学的研究。(1氨合成反应与

3、反应热氢气和氮气合成氨是放热，体积缩小的可逆反应，反应式如下：0.5N2+1.5H2=NH3AH0298=-46.22kJmol-i其反应热不仅与温度有关，还与压力和组成有关。(2)氨合成反应的平衡常数应用化学平衡移动原理可知，低温、高压操作有利于氨的生成。但是温度和压力对合成氨的平衡产生影响的程度，需通过反应的化学平衡研究确定。其平衡常数为：NH30.5f1.5,NH3,0.5,1.5NH22pNH3p0.5p1.5N2式中,召一分别为总压和各组分平衡分压；y：平衡组分的摩尔分数。fY分别为各平衡组分的逸度和逸度系数.3）影响平衡时氨浓度的因素在氨的合成应中，设P为总压，yyN2、yH2、y

4、i分别代表NH3、N2、H2、惰气的摩尔分数，则y+y+y+y=1NHNHi223原始氢氮比:RyN23#y何3y0.5y1.5N2H2R1.5(1+R)2所以yH21-y-_R(1-y-y.)y卞故：丿H21+R在0.5N2+1.5H2二NH3反应达到平衡时:pK-NH3Pp0.5p1.5N2H2y(1-y-y)2i由此可分析影响平衡氨含量的诸因素:a. 压力和温度的影响温度越低，压力越高，平衡常数Kp越大，平衡氨含量越高。b.氢氮比的影响的条件为当温度、压力及惰性组分含量一定时，使yNH3为最大若不考虑R对Kp的影响，解得R=3时，yNH3为最大值；高压下，气体偏离理想状态，Kp将随R而变

5、，所以具有最大yNH3时的R略小于3,约在2.682.90之间。c惰性气体的影响惰性组分的存在，降低了氢、氮气的有效分压，会使平衡氨含量降低。3.氨合成动力学（1）氨合成催化剂以铁为主的催化剂（铁系催化剂）有催化活性高、寿命长、活性温度范围大、价廉易得等特点，广泛地被国内外合成氨厂家采用。催化剂的活性成分是金属铁，而不是铁氧化物。使用前用氢氮混合气对催化剂还原，使铁氧化物还原为具有较高活性的a型纯铁。还原反应方程式为：FeOFe2O3+4H2=3Fe+4H2OA12O3在催化剂中能起到保持原结构骨架作用，从而防止活性铁的微晶长大，增加了催化剂的表面积，提高了活性。CaO起助熔剂作用。K2O的加

6、入可促使催化剂的金属电子逸出功降低。MgO除具有与Al2O3相同作用外，其主要作用是抗硫化物中毒的能力，从而延长催化剂的使用寿命。少量co、co2、h2o等含氧杂质的存在将使铁被氧化，而失去活性。但当氧化性物质清除后，活性仍可恢复，故称之为暂时中毒。硫、磷、砷等杂质引起的中毒是不可恢复的，称作永久性中毒。（2）氨合成反应动力学过程氨合成为气固相催化反应，它的宏观动力学过程包括以下几个步骤a. 混合气体向催化剂表面扩散（外，内扩散过程）；b. 氢,氮气在催化剂表面被吸附，吸附的氮和氢发生反应，生成的氨从催化剂表面解吸（表面反应过程）；c. 氨从催化剂表面向气体主流体扩散(内,外扩散过程)氮、氢气

7、在催化剂表面反应过程的机理，可表示为：N2(g)+Cate2N(Cate)H2(g)+Cate2H(Cate)N(Cate)+H(Cate)NH(Cate)NH(Cate)+H(Cate)NH2(Cate)NH2(Cate)+H(Cate)NH3(Cate)NH3(Cate)NH3(g)+(Cate)实验结果证明，N2活性吸附是最慢的一步，即为表面反应过程的控制步骤。对整个气固相催化反应过程，是表面反应控制还是扩散控制，取决于实际操作条件。低温时可能是动力学控制，高温时可能是内扩散控制；大颗粒的催化剂内扩散路径长，小颗粒的路径短，所以在同样温度下大颗粒可能是内扩散控制，小颗粒可能是化学动力学控

8、制。当内扩散控制时，动力学方程为rNH3=kP式中rNH3为反应速率,k为扩散系数,p为反应物的总压。当化学动力学控制时，在接近平衡时：式中：rNH3氨合成反应的净速率：k1，k2正、逆反应速率常数；pN2,pH2,pNH3N2,H2,NH3的分压.4.氨的合成与分离(1)氨合成工艺条件的优化合成工艺参数的选择除了考虑平衡氨含量外，还要综合考虑反应速度、催化剂特性及系统的生产能力、原料和能量消耗等。压力提高压力利于提高氨的平衡浓度，也利于总反应速率的增加。高压法动力消耗大，对设备材料和加工制造要求高。30MPa左右是氨合成的适宜压力。从节省能源的观点出发，合成氨的压强应为1520MPa的压力。

9、温度温度过高，会使催化剂过早失活。塔内温度应维持在催化剂的活性温度范围(400520C)内。氨的合成反应存在一个使反应速度最大的温度，即最适宜反应温度，它除与催化剂活性有关外，还取决于反应气体组成和压力。最适宜反应温度与平衡反应温度之间存在确定的关系。随着反应的进行，温度逐渐升高，当接近最适宜温度后，再采取冷却措施空间速度空间速度指单位时间内通过单位体积催化剂的气体量(标准状态下的体积)。单位h-i,简称空速。空速越大，反应时间越短，转化率越小，出塔气中氨含量降低。增大空速，催化剂床层中平衡氨浓度与混合气体中实际氨含量的差值增大，即推动力增大，反应速率增加；同时，增大空速混合气体处理量提高、生

10、产能力增大。氢氮比动力学指出，氮的活性吸附是控制阶段，适当增加原料气中氮含量利于提高反应速率。为达到高的出口氨浓度、生产稳定的目的，循环气氢氮比略低于3(取2.8-2.9)，新鲜原料气中的氢氮比取3：1。惰性气体含量惰性气体在新鲜原料气中一般很低，只是在循环过程中逐渐积累增多，使平衡氨含量下降、反应速度降低。生产中采取放掉一部分循环气的办法。放掉的气体称为驰放气。另行处理以回收氨和其它有用的气体。理论上是惰性气体越少越好，但实际上这是不现实的。要确定一个合理的惰性气体含量范围，还需大量计算。以增产为主要目标，惰气含量，约为10%14%，若以降低原料成本为主，约为16%20%。催化剂的粒径催化剂

11、的粒径也必须优化，优化过程涉及的因素很多且难以定量描述，所以优化条件只能通过实验来确定。在反应初期粒径小，反应后期粒径大。(2)氨的分离除了在需要氨水的地方，要用水吸收法来得到一些浓氨水外，一般都用冷凝法来分离氨。冷却分离过程是一个能耗较大的过程，较高温度时可用水冷，冷至较低温度一般用氨冷。就是用液氨作冷源，经过较复杂的冷冻流程将工艺气中的氨冷凝分离出来。分离氨之后的气体含有少量氨，同时还含有H2，要送循环系统再入合成塔循环反应。为了维持系统浓度稳定，惰性气体浓度不至累积过高，只有少量气体被引出作进一步处理。现在一般都要将里面所含h2分离出来循环利用，不再是简单地用作燃料。液氨冷冻系统的传热温

12、差一般都较小，所以流程复杂。这是热力学上功的损失因素所决定了的。进合成氨塔气体中的氨由循环气带入，其数量决定于氨分离的条件。温度越低，分离效果越好。合理的氨含量应由增产与能耗之间的经济效益来定。在30MPa左右，进口氨含量控制在3.2%3.8%；15MPa时为2.8%3%。（3）合成塔合成塔必须保证原料气在最佳条件下进行反应。氨合成是在高温、高压下进行，氢、氮对碳钢有明显的腐蚀作用。将塔设计成外筒和内件两部分。外筒一般做成圆筒形，可用普通低合金钢或优质碳钢制造,气体的进出口设在塔的上、下两端顶盖上。外筒只承受高压而不承受高温。塔内件由热交换器、分气盒和催化剂筐三部分构成。热交换器供进入气体与反

13、应后气体换热；分气盒起分气和集气作用；催化剂筐内放置催化剂、冷却管、电热器和测温仪器。冷却管的作用迅速移去反应热。按从催化剂床层移热的方式不同，合成塔分连续换热式、多段间接换热式和多段冷激式三种。（4）合成分离循环流程目前工业上使用的氨合成流程很多。合成氨厂广泛采用两级分氨流程。下图为常见的合成流程。78外Z新鲜气?-:-匸1-氨合成塔;2-水冷器;芥氨处農器;卜循环压.蜡机;5-谑油器;卜冷凝塔;氨净器5原料气的生产与净化(1) 生产原料气的原料合成氨的生产需要高纯氢气和氮气。氮气用最丰富而廉价的空气来制取。氢气的主要来源有：气态烃类转化、固体燃料气化和重质烃类转化。其中以天然气为原料的气态

14、烃类转化过程经济效益最高。其在高温下与水蒸汽的作用，制取粗原料气，都可用下式：CnHm+nH2O(g)=nCO+(n+m/2)H2或C+H2O=CO+H2原料气的生产步骤：一、造气原料与空气、水反应生成N2,H2，CO二、变换CO与水反应生成H2,实现氢氮比R=3(2) 以煤焦为原料的造气过程及其优化把煤或焦炭中的可燃物质转变为H2、CO和CO2,这一过程叫做固体燃料气化，简称造气。气化所得的气体统称煤气，进行气化的设备叫煤气发生炉。采用间歇法造气时，空气和蒸汽交替通入煤气发生炉。通入空气的过程称为吹风，制得的煤气叫空气煤气；通入水蒸气的过程称为制气，制得的煤气叫水煤气；空气煤气与水煤气的混合

15、物称为半水煤气。固体燃料气化法的化学计量方程式为：吹风2C+O2+376N2=2CO+376N2+2487kJmol-1制气5C+5H2O(g)=5CO+5H25905kjmol-1总反应7C+O2+376N2+5H2O(g)=7CO+376N2+5H23418kjmol-1工业上采用间歇操作送风发热法，即交替进行吹风和制气。a. 空气吹风空气从造气炉底部吹入，送风发热，提高炉温，吹风后的气体去废热锅炉回收热量后放空；b. 上吹制气蒸汽和空气从炉底吹入制半水煤气，半水煤气通过废热锅炉回收热量，除尘、洗涤后送入气柜。c下吹制气上吹制气后，炉底温度下降，炉顶温度尚高，使蒸汽和空气从炉顶吹入与碳反应

16、，生成半水煤气从炉底导出，经除尘、洗涤,送入气柜；d. 二次上吹下吹后，炉底充满水煤气，此时吹入空气升高炉温，可能引起爆炸。再从炉底吹入蒸汽将炉底煤气排净，为吹风作准备。二次上吹虽可制气，但炉温低，气质差，二次上吹时间尽可能短；e. 空气吹净空气从炉底吹入，将残存的半水煤气吹出并送入气柜，同时制得的吹风气(空气煤气)与b,c,d阶段制得的半水煤气在气柜中混合。缺点：气化设备简单、便于控制，能耗大，约有一半原料被当作燃料烧掉，生产能力低，产生三废(煤渣、含氰废水、含硫废气等)较多。空气_lk水蒸气.II空气c）卜吹制气|（a）空气吹风水煤弋空气-次上吹水蒸气空气煤气（主）一水煤T2）空T吹净变换

17、1化学反应与平衡转化率用煤或烃生产出的气体都含有相当量的CO,如固体燃料制得的半水煤气含28%31%，气体烃蒸汽转化法含15%18%，重油气化法含46%左右。CO对氨合成催化剂有毒害，必须除去。变换利用水蒸气把CO变换为h2和易清除的CO2，同时又制得了所需的原料气H2。其反应为：CO+H2o（g）=CO2+H2AH0=-41kJmol-1温度、反应物组成及催化剂性能都是影响平衡转化率的因素。6. 工艺条件的优化（1）催化剂低温变换催化剂一般用铜催化剂。其主要成份为：CuO15.3-31.2%,ZnO32-62.2%,A12O30-40.5%少量Cr2O3。活性成份为单质铜，活性温度范围为18

18、0250C，使用前要用氢气还原。中温变换催化剂一般用铁铬催化剂，其主要成份为：Fe2O380-90%;Cr2O37-11%;少量K2O,MgO,及A12O3,起活性的成份是Fe3O4活性温度范围为350450C，使用前也要用氢气还原。（2）原料气的组成为了提高CO的转化率，采用水蒸气过量的方法实现。（3）反应温度变换反应是可逆放热反应，存在反应最佳温度。从热力学上看，温度上升，平衡常数下降，转化率降低；但从动力学因素看，温度升高，反应速度增加。使变换率最大的温度为最佳温度，从热力学和动力学关系求极值可得出。反应初期，转化率低，最佳温度高，采用中温变换，反应后期，转化率高，最佳温度低，采用低温变

19、换。（4）反应压力压力对平衡没有影响，但增大压力可加快反应速度，减少催化剂用量和反应设备体积，并可降低能耗。中型厂用1.53.0MPa加压变换，小型厂0.20.8MPa加压变换。加压变换的缺点是设备腐蚀严重。7. 生产工艺流程（中变低变串联的流程）中变催化剂的铁铬或铁镁催化剂反应温度高，反应速度大，有较强的耐硫性，价廉而寿命长。低温的铜系催化剂则正相反。为了取长补短，工业上采用中变低变串联的流程，如图所示。压力对平衡无影响。变换是在常压下进行的.增大压力可加快反应速度，减少催化剂用量和反应设备体积，并可降低能耗。小型厂0.20.8MPa加压变换。加压变换的缺点是设备腐蚀严重。（1）原料气的净化

20、脱硫，脱碳，变换，气体的精制脱硫主要是h2s,其次是cs2,cos,rsh等有机硫。其含量取决于原料的含硫量及加工方法.以煤为原料，原料气中H2S含量一般为23gm-3，有的高达2030gm-3。h2s对设备和管道有腐蚀作用，使变换及合成系统的催化剂中毒，还使铜洗系统的低价铜生成硫化亚铜沉淀，增加铜耗。工业脱硫方法很多，分为干法和湿法两种。前者是用固体脱硫剂（如氧化锌、活性炭、分子筛等）将气体中的硫化物除掉；后者用碱性物质或氧化剂的水溶液即脱硫剂（如氨水法、碳酸盐法、乙醇胺法、蔥醌二磺酸钠法及砷碱法等）吸收气体中的硫化物。干法脱硫优点是既能脱无机硫，又能脱有机硫，可把硫脱至极微量。缺点是脱硫剂

21、不能再生，故只能周期性操作，不适于脱除大量硫化物。湿法采用液体脱硫，便于再生并能回收硫，易于构成连续脱硫循环系统，可用较小的设备脱大量硫化物。缺点是对有机硫脱除能力差，净化度不如干法高。目前通用的是湿法中的改良ADA法，也称之为ADA-钒酸盐法（或改良ADA法）。反应原理：（1）脱硫吸收塔中的反应：Na2CO3+H2SfNaHS+NaHCO2NaHS+4NaVO3+H2ONa2V4O9+4NaOH+2SNa2V4O9+2ADA（氧化态）+2NaOH+H2O4NaVO3+2ADA（还原态）2）再生塔中反应：2ADA（还原态）+O22ADA（氧化态）+H2O脱碳变换气中含有大量的CO2（15%35

22、%）,对原料气的精制及氨合成不利。脱除CO2的方法很多，工业上常用的是溶液吸收法，分为物理吸收和化学吸收两种。物理吸收是利用CO2能溶于水和有机溶剂的特点。常用的有加压水洗、低温甲醇洗涤等。如在3MPa、-30-70C下，甲醇洗涤气体后气体中的CO2可以从33%降到10ygg-1,脱碳十分彻底。化学吸收是用氨水、有机胺或碳酸钾的碱性溶液为吸收剂，利用CO2能与溶液中的碱性物质进行化学反应而将其吸收。大中型厂多采用改良热碱法，此法以K2CO3水溶液为吸收液，并添加少量活化剂如氨基乙酸或乙二醇胺，缓蚀剂如V2O5等。吸收解吸反应如下：K2CO3+CO2+H2O=2KHCO当吸收液中添加氨基乙酸，吸

23、收压强23MPa、温度85100C时，气体中的CO2可从2028%降至0.2%0.4%；解吸压强为1030kPa，温度105110C,用热碱脱除co2时，也脱除了微量的h2s。气体的精制气体的精制就是将少量的co、CO2进一步脱除，常用的有铜洗法和甲烷化法。甲烷化法是把CO、CO2转化为对氨合成无害的ch4，主要反应是CO+3H2=CH4+H2OCO2+4H2=CH4+2H2O甲烷化法镍为主的催化剂作用下，在280380C及压强0.63MPa下进行甲烷化反应。此法将气体中碳化物总量降低到10ygg1。联合生产碳酸氢铵法（以下具体介绍）二.合成氨碳酸氢铵联合生产之碳化工序碳酸氢铵1.性质和用途碳

24、酸氢铵又称碳铵重碳酸铵酸式碳酸铵，碳酸氢铵是一种碳酸盐,分子式为NH4HCO3，相对分子质量79.06，碳酸氢铵系单斜晶体，密度1.58,在加压下所测的熔点为106C.在空气中易分解，但分解速度随结晶体所含水分的不同而异,随温度升高而迅速上升.见下表:碳酸氢铵在不同温度下的蒸汽压/kPa温度干燥碳酸氢铵湿碳酸氢铵（C）（含水0.1%）（含水2.44%）20.00.6004.16030.01.94711.33240.05.80025.51850.016.33254.635，化学式为NH4HCO3,相对分子质量79,含氮17%左右。生产碳铵的原料是氨、二氧化碳和水，反应式为：NH3+H2ONH3*

25、H2O+热量NH4OH+CO2NH4HCO3+热量碳酸氢铵是一种无色或浅色化合物，呈粒状，板状或柱状结晶，比重1.57，容重0.75,较硫酸铵（0.86）轻，略重于粒状尿素（0.66）易溶于水，0C时溶解度为11.3%；20C时为21%；40C时为35%。从碳酸氢铵的化学式不难看出，碳酸氢铵其中有N（氮）元素。所以可以把碳酸氢铵当作一种化肥（氮肥）使用。它的俗名有“碳酸氢氨”“碳铵”“碳氨”等。纯净的碳酸氢铵氮元素的质量分数约为17.72%.碳酸氢铵的化学性质不很稳定。碳酸氢铵受热易分解，生成氨气（NH3）、水（H20）、二氧化碳（CO2）。其中氨气有特殊的氨臭味，所以在长期堆放碳酸氢铵化肥的

26、地方会有刺激性气味。因为碳酸氢铵是一种碳酸盐，所以一定不能和酸一起放置，因为酸会和碳酸氢铵反应生成二氧化碳，使碳酸氢铵变质。但是也有农村利用碳酸氢铵能和酸反应这一性质，将碳酸氢铵放在蔬菜大棚内，将大棚密封，并将碳酸氢铵置于高处，加入稀盐酸。这时，碳酸氢铵会和盐酸反应，生成氯化铵（NH4CI）、水（H20）和二氧化碳（CO2）。二氧化碳可促进植物光合作用，增加蔬菜产量，而生成的氯化铵也可再次作为肥料使用。碳酸氢铵的化学式中有铵根离子（NH4+,即带1单位正电荷），是一种铵盐,而铵盐不可以和碱供放一处，所以碳酸氢铵切忌和NaOH（俗名火碱、烧碱、苛性钠，化学名氢氧化钠）或Ca（OH）2（俗名熟石灰

27、,化学名氢氧化钙）放在一起。因为铵盐和碱共热会生成氨气使化肥失效。碳铵在水中呈碱性反应。易挥发，有强烈的刺激性臭味。1020C时，不易分解，30C时开始大量分解。我国多数地区主要作物的施肥季节在510月，其间平均温度在20C以上，恰值碳铵开始较多分解的转折点，施用时必须采取各种防挥发措施。碳铵怕”热”也怕”湿”，因生产时不能按常法加热干燥，故碳铵产品常有吸湿水，引起碳铵分子潮解，结果使密封包装下的碳铵结块，敞开时则加速挥发。碳铵的优点主要表现在农化性质上。碳铵是无（硫）酸根氮肥，其三个组分都是作物的养分，不含有害的中间产物和最终分解产物，长期施用不影响土质，是最安全的氮肥品种之一。碳铵的另一个

28、特点是其铵离子更易被土粒吸持，故当其施入土后不易随水下渗流失，淋失量仅及其他氮肥的三分之一到十分之一（表2-2）。因此，只要碳铵能较完全地接触土壤，被土粒充分吸持，施用后的挥发并不比其他氮肥高。有些条件下，如在石灰性土壤上，深施后还可比其他氮肥减少挥发损失。施用：碳铵适用于基肥，也可用作追肥，但都要深施。常用的有以下几种方法： 不离土不离水和先肥土、后肥苗的施肥原则即把碳铵深施入土，使其不离水土，被土粒吸持并不断对作物供肥。深施的方法很多，如作基肥的铺底深施，全层深施，分层深施；作追肥的沟施和穴施等。其中以结合耕耙作业将碳铵作基肥深施，较方便而功效高，肥效稳定。对旱作物如小麦、玉米作追肥深施，

29、效果也较好，但须注意适宜用量，防止烧苗，应结合灌水，才能充分发挥其肥效。 避免高温季节和高温时期施用的原则碳铵尽量在气温小于20C的季节施用，一天中则尽量在早、晚气温较低时施用，均可明显减少施用时的分解挥发，提高肥效提倡碳铵与其他氮肥品种搭配施用，如将碳铵作基肥，用于低温季节，尿素、硫铵等作追肥，用于高温季节。随着我国化肥工业的发展，碳铵在我国农用氮素中的比例将可能逐渐降低，被其他高浓度稳定的氮肥品种所替代，但碳铵仍将在相当一段时间内作为我国的一个重要氮肥品种，不能忽视。联合制碱法(1) NH3+H2O+CO2=NH4HCO3(2) NH4HCO3+NaCI=NH4CI+NaHCO3j(3)

30、2NaHCO3(加热)=Na2CO3+H2O+CO2f即：NaCI(饱和)+NH3+H2O+CO2=NH4CI+NaHCO3j2NaHCO3=加热=Na2CO3+H2O+CO2f氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵，这是第一步。第二步是：碳酸氢铵与氯化钠反应生成一分子的氯化铵和碳酸氢钠沉淀，碳酸氢钠之所以沉淀是因为它的溶解度较小。根据NH4CI在常温时的溶解度比NaCI大，而在低温下却比NaCI溶解度小的原理，在278K283K(5C10C)时，向母液中加入食盐细粉，而使NH4CI单独结晶析出供做氮肥。此法优点：保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到96；NH4CI可做

31、氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO转化成CO2，革除了CaCO3制CO2这一工序。碳酸钠用途非常广泛。虽然人们曾先后从盐碱地和盐湖中获得碳酸钠，但仍不能满足工业生产的需要。1862年，比利时人索尔维(ErnestSolvay18381922)发明了以食盐、氨、二氧化碳为原料制取碳酸钠的“索尔维制碱法”(又称氨碱法)此后，英、法、德、美等国相继建立了大规模生产纯碱的工厂，并组织了索尔维公会，对会员以外的国家实行技术封锁。第一次世界大战期间，欧亚交通梗塞。由于我国所需纯碱都是从英国进口的，一时间，纯碱非常缺乏，一些以纯碱为原料的民族工业难以生存。1917年，爱国实业家范旭东在天津塘沽创办

32、了永利碱业公司,决心打破洋人的垄断，生产出中国的纯碱。他聘请正在美国留学的侯德榜先生出任总工程师。1920年，侯德榜先生毅然回国任职。他全身心地投入制碱工艺和设备的改进上，终于摸索出了索尔维法的各项生产技术。1924年8月,塘沽碱厂正式投产。1926年，中国生产的“红三角”牌纯碱在美国费城的万国博览会上获得金质奖章。产品不但畅销国内，而且远销日本和东南亚。针对索尔维法生产纯碱时食盐利用率低，制碱成本高，废液、废渣污染环境和难以处理等不足，侯德榜先生经过上千次试验，在1943年研究成功了联合制碱法。这个新工艺是把氨厂和碱厂建在一起，联合生产。由氨厂提供碱厂需要的氨和二氧化碳。母液里的氯化铵用加入

33、食盐的办法使它结晶出来，作为化工产品或化肥。食盐溶液又可以循环使用。为了实现这一设计，在1941一1943年抗日战争的艰苦环境中，在侯德榜的严格指导下，经过了500多次循环试验，分析了2000多个样品后，才把具体工艺流程定下来，这个新工艺使食盐利用率从70%下子提高到96%,也使原来无用的氯化钙转化成化肥氯化铵，解决了氯化钙占地毁田、污染环境的难题。这方法把世界制碱技术水平推向了一个新高度，赢得了国际化工界的极高评价。1943年，中国化学工程师学会一致同意将这一新的联合制碱法命名为“侯氏联合制碱法”。所谓“联合制碱法”中的“联合”，指该法将合成氨工业与制碱工业组合在一起，利用了生产氨时的副产品

34、CO2，革除了用石灰石分解来生产，简化了生产设备。此外，联合制碱法也避免了生产氨碱法中用处不大的副产物氯化钙，而用可作化肥的氯化铵来回收，提高了食盐利用率，缩短了生产流程，减少了对环境的污染，降低了纯碱的成本。联合制碱法很快为世界所采用。侯氏制碱法的原理是依据离子反应发生的原理进行的，离子反应会向着离子浓度减小的方向进行。也就是很多初中高中教材所说的复分解反应应有沉淀，气体和难电离的物质生成。他要制纯碱（Na2CO3）,就利用NaHCO3在溶液中溶液中溶解度较小，所以先制得NaHCO3。再利用碳酸氢钠不稳定性分解得到纯碱。要制得碳酸氢钠就要有大量钠离子和碳酸氢根离子，所以就在饱和食盐水中通入氨气，形成饱和氨盐水，再向其中通入二氧化碳，在溶液中就有了大量的钠离子，铵根离子，氯离子和碳酸氢根离子，这其中NaHCO3溶解度最小，所以析出，其余产品处理后可作肥料或循环使用。生产工艺：17#COa厂1ig2懐氏制碱法过程#脈盐木盐水制备泡和盐冰盐水轿制衣化镀理液吸收一氨盐欢碳ftI无烟煤!惓焼ft石孙L蒸a&代化砌欣帙玄沾7陵液图1索尔堆制碱法过程1819