Natriumkarbonat, även känd som soda, klassificeras som salt, inte alkali. Det kallas också soda eller soda i internationell handel. Det är ett viktigt oorganiskt kemiskt råmaterial som främst används vid produktion av planglas, glasprodukter och keramisk glasyr. Det används också i stor utsträckning i hushållstvätt, syraneutralisering och livsmedelsbearbetning.
Utvecklingshistorien för natriumkarbonat bör börja från den första sodaindustrin. Sodaindustrin började i slutet av 1700-talet. Med industrins behov och bytet av råvaror för Soda Making har produktionstekniken för soda (Na2CO3) utvecklats snabbt, och produktionsutrustningen tenderar att vara storskalig, mekaniserad och automatiserad. 1983 var världsproduktionen av soda cirka 30 ton. I sodaindustrins historia, franska n. lublanc, belgiska E. Solvay och kinesiska houdebang har gjort enastående insatser.
Före den konstgjorda syntesen av soda fann man i gamla tider att askan som brändes av en del sjögräs efter torkning innehöll alkali. Efter blötläggning och filtrering med varmt vatten kunde brun alkalilösning erhållas för tvättning. En stor mängd naturligt alkali kommer från mineraler, huvudsakligen nedgrävda under jord eller alkaliska vattensjöar. Den naturliga alkalimalmen i det sedimentära lagret har den högsta halten och är brett spridd. I slutet av 1700-talet uppfanns metoden för konstgjord syntes av soda först i Frankrike. Lublanc använde mirabilitet, kalksten och kol för att reducera och karbonatisera vid hög temperatur för att erhålla en råprodukt svart aska som huvudsakligen innehåller Na2CO3. Efter urlakning, indunstning, raffinering, omkristallisation och torkning erhölls en tung soda med en renhet på cirka 97 procent. År 1861 uppfann ernestolvy i Belgien enbart soda och fick patent. Eftersom skyddet av tekniska hemligheter inte har använts i stor utsträckning, fick det ett genombrott från USA på 1920-talet. I synnerhet houdebang, en berömd kinesisk kemiexpert, publicerade boken "soda ash manufacturing" 1932, som kommer att hållas hemlig i 70 år. Solvay-metoden publicerades i världen. Houdebang etablerade också en process för att tillverka alkali från 1939 till 1942 och etablerade en pilotanläggning i Sichuan. 1952 inrättades en gemensam verkstad för alkalitillverkning i Dalian Chemical Plant. Na-metoden som introducerades av Asahi nitrat dotterbolag i Japan är i huvudsak en kompromissmetod för bikarbonat alkali och ammoniak alkali. Förhållandet mellan soda och ammoniumklorid kan justeras efter önskemål.
1783 erbjöd den franska vetenskapsakademin en belöning på 1200 franc för metoden att tillverka soda. År 1789 skapade Lubran, en underläkare hos feodalherren Duke of Orleans, Frankrike, framgångsrikt en metod för att göra läsk. 1791 erhöll han ett patent och etablerade en sodaanläggning med en daglig produktion på 250~300 kg. Förutom bordssalt innehåller de råvaror som används i Lubran sodaprocessen koncentrerad svavelsyra, träkol och kalksten. Produktionsprocessen är som följer:
① Steg 1: använd koncentrerad svavelsyra för att omvandla bordssalt till natriumsulfat:
② Steg 2: Värm natriumsulfat, träkol och kalksten tillsammans i ugnen. Natriumsulfat reagerar med träkol i ugnen för att bilda natriumsulfid och kolmonoxid:
③ Steg 3: natriumsulfid reagerar med kalksten för att producera natriumkarbonat och kalciumsulfid:
Produktionsmetoden för Lubran alkali har skapat ett historiskt prejudikat och gjort enastående bidrag till mänskligheten, men den har också många brister. Till exempel utförs huvudproduktionsprocessen i fast fas, det är svårt att kontinuerligt producera med koncentrerad svavelsyra som råmaterial, utrustningen är kraftigt korroderad, produktkvaliteten är oren, kalciumsulfiden är inte lättlöslig i vatten , den utfällda slaggen kasseras, råvarorna utnyttjas inte fullt ut, kostnaden är hög och HCI, CO och andra gaser genereras, vilket leder till miljöföroreningar. Besvärad av dessa brister, 1861, gjorde belgiska Solvay natriumkarbonat och natriumkarbonat av salt, kalksten och ammoniak Kalciumklorid, detta är ammoniak alkalimetod. Reaktionsstegen är som följer:
CO2 och NH3 som genereras från reaktionen kan återanvändas som råmaterial.
Den totala reaktionsformeln är CaC03plus 2NaCl ===NaCl2plus Na2CO3
Även om denna sodaframställningsmetod är enklare och mer miljövänlig än Lubran-läsktillverkningsmetoden, realiserar den kontinuerlig produktion, förbättrar avsevärt saltutnyttjningsgraden och har låg kostnad, har den låg användningsgrad av råvaror och producerar ett stort antal av -produkter med lågt användningsvärde Bristerna med CaCl2 förföljer fortfarande människor, och främmande länder har mycket strikt kontroll över detta patent. Kina har varit begränsat under lång tid på grund av bristen på relevant teknik.
Slutligen uppfann Houdebang den kombinerade Soda Making Method 1943, även känd som Houdebang Soda Making Method, som används för att göra soda i industrin. Det bröt den tekniska blockaden av främmande länder vid den tiden och förbättrade ytterligare effektiviteten av läsktillverkning. Det har blivit en mycket använd metod för läsktillverkning i världen. Den specifika processen är som följer: tillsätt CO2 till mättat ammoniak saltvatten (ammoniak och natriumklorid är mättade lösningar) för att producera följande reaktion
Reaktionens kemiska ekvation ska vara:
Natriumbikarbonat i reaktionen fälls ut på grund av dess låga löslighet, som kan brännas ytterligare och sönderdelas till natriumkarbonat, vatten och koldioxid, varav koldioxid kan komma in i reaktionen igen för återanvändning. Med tanke på den låga användningsgraden för bordssalt, de höga kostnaderna för sodatillverkning, miljöföroreningarna orsakade av spillvätska och rester och svårigheten att behandla, utvecklade Houdebang framgångsrikt den kombinerade sodaframställningsmetoden 1943 efter tusentals tester. Denna nya process är att bygga en ammoniakanläggning och en alkalianläggning vid -- för gemensam produktion. Ammoniakanläggningen tillhandahåller ammoniak och koldioxid som krävs av alkalianläggningen. Ammoniumklorid i moderlut kristalliseras genom att tillsätta bordssalt som en kemisk produkt eller gödningsmedel. Saltlösning kan återvinnas. "Kombinationen" i den så kallade "kombinerade alkaliframställningsmetoden" innebär att metoden kombinerar den syntetiska ammoniakindustrin och den alkaliframställningsindustrin tillsammans, tar tillvara biprodukten CO2 vid ammoniakproduktionen, eliminerar användningen av kalkstensnedbrytning för produktion och förenklar produktionsutrustningen. Dessutom undviker den kombinerade kaustiksoda-processen också produktionen av kalciumklorid, som inte är särskilt användbar biprodukt i ammoniak-kaustiksodaprocessen. Istället används ammoniumklorid, som kan användas som gödningsmedel, för att återvinna det, vilket förbättrar saltutnyttjandet, förkortar produktionsprocessen, minskar föroreningen av miljön, minskar kostnaderna för soda och främjar utvecklingen av industrin i världen.
Den enastående egenskapen hos Houghs Sodatillverkningsprocess är att göra processen kontinuerlig, för att utöka skalan; För det andra börjar denna metod inte med fast ammoniumbikarbonat, utan använder saltlake för att absorbera ammoniak först och sedan karbonat för kontinuerlig produktion. Eftersom denna metod inte behöver mellansalt som hjälpmedel kan kostnaden reduceras. 1952 etablerade Kina en 10t/D pilotanläggning för kombinerad alkaliproduktion i Dalian Chemical Plant, som förbättrades 1957. Processflödet av primär salttillsats, sekundär ammoniakabsorption och primär karbonatisering bestämdes genom experiment, och val av utrustning och operationsindex bekräftades. 1964 färdigställdes den storskaliga kombinerade sodafabriken och togs i drift i Dalian Chemical Industry Company.
På grund av det höga priset på importerat salt måste Japan söka nya metoder för att förbättra utnyttjandegraden av salt. År 1950 etablerade dotterbolaget till Asahi nitrat en 30t/D kombinerad sodafabrik i Mushan kemisk fabrik. I mars 1959 började man etablera en ny kombinerad sodafabrik i Chiba kemiska fabrik, med en daglig produktion av 300 ton soda och ammoniumklorid, kallad AC-metoden. På 1970-talet var produktionen av ammoniumklorid i Japan överutsatt. Förutom att återuppta viss produktion av ammoniakalkali, etablerade Asahi-salpeter den nya Asahi-processen, även känd som NA-processen. Kännetecknande för Xinxu-processen är att produktionen av ammoniumklorid kan justeras. Överskottet av ammoniumklorid på marknaden kan destilleras direkt med kalkmjölk för att återvinna ammoniak. Därför är förbrukningen av ånga och kalk mindre än för ammoniakalkaliprocessen. Mängden avfallsvätska reduceras till nästan 1/3 av den för ammoniakalkaliprocessen. Koncentrationen av kalciumklorid i avfallsvätska kan ökas med 2,5 gånger, och utnyttjandegraden av råsalt kan nå mer än 95 procent. Xinxu-processen har också gjort stora förbättringar i karbonisering, kristallisering och andra processer och utrustningsstruktur.
Hittills har utvecklingen av natriumkarbonat tagit form överlag. Senare gjorde folk några mindre förbättringar i bearbetningen enligt olika betoning på användning, för att tillhandahålla den för användning vid olika tillfällen.