氯碱工业和联合制碱工业课件.pptx

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1、高三10班 郁旭芬纯碱即苏打，化学组成为纯碱即苏打，化学组成为NaNa2 2COCO3 3。碳酸钠。碳酸钠用途非常广泛。是一种重要的化工原料。用途非常广泛。是一种重要的化工原料。盐碱盐碱湖湖 天然碱天然碱 (Na2CO3NaHCO3nH2O)纯碱与国民经济各部门纯碱与国民经济各部门,人人民生活中的衣、食、住、行有着民生活中的衣、食、住、行有着密切的联系。玻璃制造、钢铁工密切的联系。玻璃制造、钢铁工业、有色冶金工业、铸造工业、业、有色冶金工业、铸造工业、化学工业、医药工业、石油炼制、化学工业、医药工业、石油炼制、搪瓷、纺织、印染、造纸、食品搪瓷、纺织、印染、造纸、食品等工业都以纯碱为原料等工业都

2、以纯碱为原料,民间食用民间食用碱也在纯碱产量中占相当比重。碱也在纯碱产量中占相当比重。阅读化学史话1：纯碱工业的开端勒布朗法 纺织、造纸、制皂等工业需要大量的纯纺织、造纸、制皂等工业需要大量的纯碱，单纯地依靠从盐碱地和碱湖中获得碳酸碱，单纯地依靠从盐碱地和碱湖中获得碳酸钠，已远远不能满足工业生产的需要。钠，已远远不能满足工业生产的需要。地球上的海水中含有大量的氯化钠，怎地球上的海水中含有大量的氯化钠，怎样使氯化钠转化为碳酸钠呢？样使氯化钠转化为碳酸钠呢？法国人勒布法国人勒布朗，比利时人索尔维，中国人侯德榜朗，比利时人索尔维，中国人侯德榜等，等，都先后为此作出了突出的贡献。都先后为此作出了突出的

3、贡献。一、索尔维制碱法（氨碱法）：一、索尔维制碱法（氨碱法）：原理：原理：NH3+CO2+H2O NH4HCO3NH4HCO3+NaCl NH4Cl+NaHCO32NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O 溶解度数据溶解度数据010 20 30 40 NaCI35.735.836.036.336.6NH4HCO311.915.821.027.0NaHCO36.98.19.611.112.7NH4Cl29.433.337.241.445.8氨碱法工业流程图：氨碱法工业流程图：原料：原料：氯化钠、石灰石、氨气氯化钠、石灰石、氨气饱和食盐水NH3+CO2+H2O NH4HCO3NH4HCO3+Na

4、Cl NH4Cl+NaHCO32NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O 煅烧石灰石CO2CaO通氨气通CO2Na+、NH4+CI-、HCO3-沉淀：沉淀：NaHCO3CO2CO2循环循环焙烧产品：纯碱滤液：滤液：NH4+、CI-、Na+、HCO3-主要含有主要含有哪些离子哪些离子？CaOH2OCa(OH)2NH3NH3循环循环加热过滤废液废液CaCl2、NaCl归纳：氨碱法工业流程归纳：氨碱法工业流程1、煅烧石灰石提供二氧化碳，并使生石灰转化为、煅烧石灰石提供二氧化碳，并使生石灰转化为消石灰。消石灰。CaCO3 CaO+CO2高温高温CaO+H2O Ca(OH)22、向饱和食盐水中先后通入

5、氨气和二氧化碳，析、向饱和食盐水中先后通入氨气和二氧化碳，析出碳酸氢钠固体。出碳酸氢钠固体。NaCl+CO2+H2O+NH3 NaHCO3 +NH4Cl3、过滤得到碳酸氢钠，通过焙烧就可获得碳酸钠。、过滤得到碳酸氢钠，通过焙烧就可获得碳酸钠。2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2（CO2循环使用）循环使用）4、向滤液中加入消石灰，产生可循环使用的氨气。、向滤液中加入消石灰，产生可循环使用的氨气。2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3+CaCl2+2H2O （NH3循环使用）循环使用）总反应：总反应：氨碱法氨碱法的优点与缺点的优点与缺点：1 1、原料（食盐和石灰石）便宜；、原料（食盐和石灰

6、石）便宜；2 2、产品纯碱的纯度高；、产品纯碱的纯度高；3 3、副产品氨和二氧化碳都可以、副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用；回收循环使用；4 4、制造步骤简单，适合于大规、制造步骤简单，适合于大规模生产。模生产。优优点点缺缺点点1 1、NaCl NaCl利用率利用率低；低；（NaClNaCl的利用率仅为的利用率仅为72%74%72%74%）2 2、在回收氨的过程中，大量、在回收氨的过程中，大量CaClCaCl2 2作为废液排出，作为废液排出，原料的利用率低。不符合原料的利用率低。不符合绿色化学绿色化学的要求。的要求。思考思考：为什么不能先在饱和食为什么不能先在饱和食盐水中通盐水中通CO2至

7、饱和，再至饱和，再与氨反应？与氨反应？标况下标况下溶解性溶解性CO2NH3（体积比）（体积比）1:1.71:700绿色化学是研究和绿色化学是研究和寻找能充分利用的寻找能充分利用的无毒害原材料，最无毒害原材料，最大程度的节约能源，大程度的节约能源，在各环节上实现净在各环节上实现净化和无污染的反应化和无污染的反应途径。它的过程为途径。它的过程为零排放和零污染。零排放和零污染。二、侯德榜制碱法（联合制碱法）：二、侯德榜制碱法（联合制碱法）：凡是凡是黄黄头发蓝眼睛的头发蓝眼睛的人能办到的人能办到的,我我们黑头发黑眼们黑头发黑眼睛的人也一定睛的人也一定能办到。能办到。阅读化学史话2侯氏联合制碱法 侯氏制

8、碱法的诞生侯氏制碱法的诞生1918192119181921年，范旭东先生在天津塘沽年，范旭东先生在天津塘沽筹办永利碱业公司。同年筹办永利碱业公司。同年1010月侯德榜接月侯德榜接受了的聘请，毅然从美国回国。受了的聘请，毅然从美国回国。19241924年，用索尔维制碱法成功制得年，用索尔维制碱法成功制得纯碱纯碱19271927年，中国制造的年，中国制造的纯碱纯碱出口朝鲜、日本出口朝鲜、日本等等国。国。19261926年年8 8月，在美国费城进行的纪念美国月，在美国费城进行的纪念美国独立独立150150周年的万国博览会上周年的万国博览会上,中国生产中国生产的的“红三角红三角”纯碱纯碱荣获大会金质奖

9、。荣获大会金质奖。19371937年，抗日战争爆发，日本入侵天年，抗日战争爆发，日本入侵天津。永利碱厂迁往川津。永利碱厂迁往川西。西。1938194119381941年年，侯德榜先生自己开发制，侯德榜先生自己开发制碱新工艺，期间分析了碱新工艺，期间分析了20002000多个样品，多个样品，经经过过500500多次研究实验多次研究实验。新法制碱初步。新法制碱初步成功。成功。19431943年年，发明并创立了举世闻名的，发明并创立了举世闻名的“侯侯氏制碱法氏制碱法”。原理：原理：（同氨碱法）二、侯德榜制碱法（联合制碱法）：二、侯德榜制碱法（联合制碱法）：NH3+CO2+H2O NH4HCO3NH4

10、HCO3+NaCl NH4Cl+NaHCO32NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O 原料：原料：氯化钠、氯化钠、二氧化碳、氨气二氧化碳、氨气与合成氨工厂与合成氨工厂“联合联合”，由合成氨工厂提供，由合成氨工厂提供合成氨工厂的反应合成氨工厂的反应：催化剂催化剂高温高压高温高压N2+3H2 2 2NH3N2的制取：的制取：空气液化分离法空气液化分离法H2的制取：的制取：C+H2O(g)H2+COCO+H2O(g)H2+CO2高温高温高温高温水煤气法水煤气法联合制碱法流程图：联合制碱法流程图：合成氨工厂CO2NH3侯德榜的侯德榜的设想：想：使使NH4Cl析出，析出，作作为另一另一产品品如何实现

11、如何实现？资资料料通入通入NH3加食盐加食盐冷却冷却饱和食盐水通氨气通CO2Na+、NH4+CI-、HCO3-滤液：滤液：NH4+、CI-、Na+、HCO3-沉淀：沉淀：NaHCO3焙烧CO2CO2循环循环产品：纯碱过滤滤液NaCl循环循环思考：思考：为何要向何要向滤液液中加入氨气和中加入氨气和食食盐？过滤 1 1、增大、增大NHNH4 4+以及以及ClCl-的浓度，使的浓度，使 NH NH4 4ClCl更多地析出更多地析出2 2、通入的氨气使母液中接进饱和、通入的氨气使母液中接进饱和的的NaHCONaHCO3 3转化为溶解度更大的转化为溶解度更大的NaNa2 2COCO3 3，提高析出，提高

12、析出NHNH4 4ClCl的纯度。的纯度。产品：氯化铵归纳：联合制碱法工业流程归纳：联合制碱法工业流程1、向饱和食盐水中先后通入氨气和二氧化碳，析、向饱和食盐水中先后通入氨气和二氧化碳，析出碳酸氢钠固体。出碳酸氢钠固体。总反应：总反应：NaCl+CO2+H2O+NH3 NaHCO3+NH4Cl2、过滤得到碳酸氢钠，通过焙烧就可获得碳酸钠。、过滤得到碳酸氢钠，通过焙烧就可获得碳酸钠。2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2（CO2循环使用）循环使用）3 3、向析出小苏打的母液中加入研细的、向析出小苏打的母液中加入研细的NaClNaCl等，还等，还得到另一产品得到另一产品NH4Cl固体固体（母

13、液循环使用）（母液循环使用）索尔维制碱法（氨碱法）索尔维制碱法（氨碱法）侯德榜制碱法（联合制碱法）侯德榜制碱法（联合制碱法）相相同同点点原原理理不不同同点点原原料料母母 液液 的的 处处理理循循环环物物质质向母液中通向母液中通入入NH3、降温、加入降温、加入NaCl晶体，晶体，使使NH4Cl结晶析出结晶析出CO2 NH3CO2 NaCl1、设备更简化，节省了、设备更简化，节省了石灰窑、蒸氨塔等。石灰窑、蒸氨塔等。NH3+CO2+H2O NH4HCO3NH4HCO3+NaCl NH4Cl+NaHCO32NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O NH3+CO2+H2O NH4HCO3NH4HCO

14、3+NaCl NH4Cl+NaHCO32NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O 氯化钠、石灰石、氨气氯化钠、石灰石、氨气氯化钠、氯化钠、二氧化碳、氨气二氧化碳、氨气 来自合成氨工厂来自合成氨工厂向母液中加入消石灰向母液中加入消石灰2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3+CaCl2+2H2O思考：与氨碱法相比，联合制碱法的优点？思考：与氨碱法相比，联合制碱法的优点？3、充分利用原料，避免产生、充分利用原料，避免产生大量含氯化钙的废液，并生成大量含氯化钙的废液，并生成了重要的化工原料和化肥了重要的化工原料和化肥 氯化氯化铵铵 ，更符合绿色化学的要求。，更符合绿色化学的要求。2、提高了提高了Na

15、Cl利用率利用率 提高到提高到90%以上以上“联合联合”的意义：的意义：联合制碱法体现了大规模联合生联合制碱法体现了大规模联合生产的优越性：利用一个厂的废料，作产的优越性：利用一个厂的废料，作为另一个厂的主要原料。如合成氨厂为另一个厂的主要原料。如合成氨厂的废料的废料CO2，可以作为碱厂的主要原，可以作为碱厂的主要原料；碱厂无用的料；碱厂无用的Cl-，可以代替价格比，可以代替价格比较昂贵的硫酸用来固定氨，制成氮肥。较昂贵的硫酸用来固定氨，制成氮肥。降低了成本，提高了综合经济效益。降低了成本，提高了综合经济效益。课堂练习1：（05上海）我国化学侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下

16、：(1)上述上述生产纯碱的方法称生产纯碱的方法称 ，副产品的一种用途为副产品的一种用途为。(2)沉淀池中发生的化学反应方程式是沉淀池中发生的化学反应方程式是。(3)写出上述流程中写出上述流程中X物质的分子式物质的分子式。联合制碱法或侯德榜制碱法联合制碱法或侯德榜制碱法(提取副产品提取副产品)CO2Na2CO3X食盐水食盐水循环循环II循环循环I母液母液煅烧炉煅烧炉合成氨厂合成氨厂沉淀池沉淀池NH3NH3NH3+CO2+H2O+NaCl NH4Cl+NaHCO3CO2作氮肥、电镀液、焊药作氮肥、电镀液、焊药、制造干电池、祛痰、镇咳药制造干电池、祛痰、镇咳药等等 (4)(4)使原料氯化钠的利用率从

17、使原料氯化钠的利用率从70%70%提高到提高到90%90%以上，以上，主要是设计主要是设计了了（填上述流程中的编号）的循环。填上述流程中的编号）的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是从沉淀池中取出沉淀的操作是 。(5)(5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加量试样溶于水后，再滴加 。(6)(6)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有出副产品，通氨气的作用有 。(a)(a)增大增大NHNH4 4+的浓度，使的浓度，使NHNH4 4ClCl更多地析出更多地析出(b)(b)使使NaHCONaHCO3 3更多地更多地析出析出(c)(c)使使NaHCONaHCO3 3转化为转化为NaNa2 2COCO3 3，提高析出，提高析出NHNH4 4ClCl的纯度的纯度I过滤过滤稀硝酸和硝酸银溶液稀硝酸和硝酸银溶液a、c(提取副产品提取副产品)CO2Na2CO3X食盐水食盐水循环循环II循环循环I母液母液煅烧炉煅烧炉合成氨厂合成氨厂沉淀池沉淀池NH3NH3