开创制碱工业的新纪元侯德榜发明联合制碱法
侯氏制碱法

联合制碱法(又称侯氏制碱法)它是我国化学工程专家侯德榜(1890~1974)于1943年创立的。
是将氨碱法和合成氨法两种工艺联合起来,同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。
原料是食盐、氨和二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。
其化学反应原理是:C+H2O=CO+H2 CO+H2O=CO2+H2联合制碱法包括两个过程:第一个过程与氨碱法相同,将氨通入饱和食盐水而成氨盐水,再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀,经过滤、洗涤得NaHCO3微小晶体,再煅烧制得纯碱产品,其滤液是含有氯化铵和氯化钠的溶液。
第二个过程是从含有氯化铵和氯化钠的滤液中结晶沉淀出氯化铵晶体。
由于氯化铵在常温下的溶解度比氯化钠要大,低温时的溶解度则比氯化钠小,而且氯化铵在氯化钠的浓溶液里的溶解度要比在水里的溶解度小得多。
所以在低温条件下,向滤液中加入细粉状的氯化钠,并通入氨气,可以使氯化铵单独结晶沉淀析出,经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品。
此时滤出氯化铵沉淀后所得的滤液,已基本上被氯化钠饱和,可回收循环使用。
其工业生产的简单流程如图所示。
联合制碱法与氨碱法比较,其最大的优点是使食盐的利用率提高到96%以上,应用同量的食盐比氨碱法生产更多的纯碱。
另外它综合利用了氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子,同时,生产出两种可贵的产品——纯碱和氯化铵。
将氨厂的废气二氧化碳,转变为碱厂的主要原料来制取纯碱,这样就节省了碱厂里用于制取二氧化碳的庞大的石灰窑;将碱厂的无用的成分氯离子(Cl-)来代替价格较高的硫酸固定氨厂里的氨,制取氮肥氯化铵。
从而不再生成没有多大用处,又难于处理的氯化钙,减少了对环境的污染,并且大大降低了纯碱和氮肥的成本,充分体现了大规模联合生产的优越性。
[化学史料]纯碱工业近代史与侯氏制碱法
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纯碱工业近代史与侯氏制碱法黄明建人类早期用碱主要有两个来源:一是天然碱,源于碱湖;二是植物碱,将植物(如海藻)烧成灰后,经水浸、过滤、浓缩结晶后的提取物。
18世纪中叶,由于玻璃、肥皂、皮革等工业生产规模的扩大,使纯碱的市场需求量也迅速增大。
正是在这一时期,英法七年战争(1756~1763)导致法国纯碱供应严重短缺。
1775年,法国科学院悬赏征求制碱方法。
直至1789年,法国医生路布兰(N.Lebelanc )终于发明了一种有实用价值的制碱法,并于1791年获得法国专利权。
路布兰制碱法路布兰以食盐、硫酸、煤及石灰石为原料制得纯碱。
食盐与硫酸作用生成硫酸钠(也有国家用芒硝代替硫酸和食盐),再同石灰石、煤混合,置于反射炉或旋转炉于950~1000℃下煅烧。
主要反应原理: 2NaCl + H 2SO 4 == Na 2SO 4 + 2HClNa 2SO 4 + 2C == Na 2S + 2CO 2↑ (同时有CO 生成)Na 2S + CaCO 3 == Na2CO 3 + CaS 索尔维制碱法(氨碱法)1861年,比利时人索尔维(E.Solvay )在其父煤气厂从事稀氨水的浓缩工作时,发现用饱和食盐水吸收氨和二氧化碳时能制得重(chóng )碱——碳酸氢钠,继而可制得纯碱。
索尔维制碱法(或称氨碱法)就此产生,并获得利用海盐、氨和石灰石制取纯碱的专利。
1863年,索尔维正式筹资办厂,很快迫使路布兰法退出历史舞台。
其生产工艺的主要流程:高温高温高温主要反应原理:CaCO 3 == CaO + CO 2↑NaCl + NH 3 + CO 2 + H 2O = NaHCO 3↓+ NH 4Cl 2NaHCO 3 == Na 2CO 3 + CO 2↑+ H 2O2NH 4Cl + Ca(OH)2 == CaCl 2 + 2NH 3↑+ H 2O生产中,先要精制饱和食盐水的原因,是为了除去混在食盐中的Mg 2+和Ca 2+,避免在后续工序中生成难溶的氢氧化物和碳酸盐,影响传热,甚至堵塞管道,还影响产品的质量。
侯德榜与联合制碱法

侯德榜与联合制碱法
侯德榜,中国著名化学家,化工、土建和机械工程专家。
早年留学美国,获哥伦比亚大学化学工程博士学位。
1 921年从美国回国,应邀作为技术人员筹建塘沽永利碱厂,建成后出任总工程师。
塘沽永利碱厂是中国第一家民族制碱企业,它打破了国际制碱托拉斯对中国制碱业的垄断,实现了苏尔维法(氨碱法)制碱工艺。
苏尔维法制碱工艺虽然优点很多,但其原料利用率低、流程长、排放大量废液等。
鉴于苏尔维法的缺点,曾有不少科学家进行过研究改进。
最理想的办法,是将氯化铵直接结晶出来作为产品。
20世纪初叶,德国人什赖布首先有此建议,之后,各国皆有人先后研究,均未获得满意结果。
1930-1931年间,德国人格鲁德及吕普曼获得初步成果,但生产过程是间断方法,产量低。
侯德榜先生从1938年起开始这方面的研究,1 94 2年提出了完整的工艺路线。
该方法连续化生产,生产规模大,不需要产生固体碳酸氢铵,也不需要任何辅助剂,与德国研究的方法有本质区别,因此称为“侯氏制碱法”。
此法将制碱工业与合成氨工业联合,既生产纯碱,又生产氯化铵,故又称为“联合制碱法”。
联合制碱法工艺在国际上引起了强烈反响,侯德榜先生也因此荣获英国皇家学会、美国化学工程学会、美国机械学会荣誉会员称号,成为美国机械工程师协会终身荣誉会员。
人教版九年级化学下册-侯氏联合制碱法的发明

侯氏联合制碱法的发明1937年。
日本侵华的战火伸向上海、南京。
位于南京的硫酸铵厂作为亚洲第一流的化工厂,令日本侵略者垂涎三尺,日本侵略者看到永利公司的军事价值,年产一万吨硝酸,可以制造几万吨烈性炸药。
他们派人企图收买范旭东和侯德榜。
范、侯明确地表示:“宁肯给工厂开追悼会,也决不与侵略者合作”侵略者加大压力。
甚至派飞机对碱厂进行狂轰滥炸。
在战火逼近的情况下,侯德榜当机立断,布置技术骨干和老工人转移,组织重要机件设备拆运西迁。
1938年,侯德榜率西迁的全部员工在四川岷江岸边的五通桥建设永利川西化工厂。
新厂采取什么工艺是首先要考虑的。
制碱的主要原料食盐,在川西只能来源于深井中的盐卤浓缩。
盐卤浓度低,所以食盐的成本很高。
加上索尔维法的食盐转化率不高(只有70%),这就进一步提高了制碱的成本。
固此继续采用索尔维制碱法,生产就难以维持。
侯德榜经过调查,决定改进索尔维法开创制碱新路,他总结了索尔维法的优缺点,认为这方法的主要缺点在于,两种原料组分只利用了一半,即食盐(NaC1)中的钠和石灰(CaCO3)中的碳酸根结合成纯碱(NaCO3)另一半组分食盐中的氯和石灰中的钙结合成了CaCl2,却没有用途。
针对以上生产中不可克服的种种缺陷,侯德榜创造性地设计了联合制碱新工艺。
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%一下子提高到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”。
初中化学化学家:侯氏制碱法的创造者侯德榜

初中化学化学家:侯氏制碱法的创造者侯德榜侯氏制碱法的创造者侯德榜侯德榜 (公元1890~1974)许多工业部门,尤其是纺织、肥皂、造纸。
玻璃、火药等行业都需要大量用碱。
古代那种从草木灰中提取碱液,从盐湖水中取得天然碱的方法是远远不能满足需求的。
为此, 1775年法国科学院用10万法郎的悬赏征求可工业化的制碱方法。
1788年,勒布兰提出了以氯化钠为原料的制碱法,经过4年的努力,得到了一套完整的生产流程。
勒布兰制碱流程虽然在推广应用中不断地被完善,但是因为这方法主要是利用固相反应,又是高温操作,存在许多缺陷,生产不能连续,劳动强度大,煤耗量大,产品质量不高。
面对这些问题,许多人有意改革它。
到了1862年,比利时化学家索尔维实现了氨碱法的工业化。
由于这种新方法能连续生产,产量大,质量高,省劳动力。
废物容易处理,成本低廉,它很快取代了勒布兰法。
掌握索尔维制碱法的资本家为了独享此项技术成果,他们采取了严密的保密措施,使外人对此新技术一无所知。
一些技术专家想探索此项技术秘密,大都以失败告终。
不料这一秘密竞被一个中国人运用智慧摸索出来了。
这个人就是侯德榜。
披露索尔维制碱法的秘密侯德榜, 1890年8月9日生于福建闽侯农村。
少年时他学习十分刻苦,就是伏在水车上双脚不停地车水时,仍能捧着书本认真读书。
后来在姑母的资助下,他单身来到福州英华书院和闽皖路矿学堂读书。
毕业后曾在津浦铁路符离集车站做过工程练习生。
在工作之余,他抓紧时间学习,1911年考人清华留美预备学校。
经过3年的努力,他以10门功课1000分的优异成绩被保送到美国留学。
8年中,他先后在麻省理工学院、柏拉图学院、哥伦比亚大学攻读化学工程,1921年取得博士学位。
在国外留学时,他时刻怀念祖国,惦记着处于水深火热中的苦难同胞。
这时候,在纽约他遇到了赴美考察的陈调甫先生。
陈受爱国实业家范旭东委托,为在中国兴办碱业特地到美国来物色人才。
当陈先生介绍帝国主义国家不仅对我国采取技术封锁,而且利用我国缺碱而卡我国民族工业的脖子的情况时,具有强烈爱国心的侯德榜马上表示,“可以放弃在美国的舒适生活,立即返回祖国,用自己的知识报效祖国。
高考化学阅读1 侯氏制碱法简介

化学高考阅读资料(一侯氏制碱法又称联合制碱法,是我国化学工程专家侯德榜于1943年发明的。
是将氨碱法和合成氨法两种工艺联合起来,同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。
原料是食盐、氨和二氧化碳。
合成氨厂用水煤气制取氨气时的废气。
该法是索尔维制碱法的改进,提高食盐利用率,,缩短了生产流程,减少了对环境的污染,降低了纯碱的成本,克服了氨碱法的不足,曾在全球享有盛誉,得到普遍采用。
变换气制碱的联碱工艺是我国独创,具有显著的节能效果,侯氏制碱法对我国的化学工业做出了巨大贡献,在世界上也享有盛誉。
1. 什么是纯碱纯碱(碳酸钠化学式为Na2CO3,俗名纯碱,又称苏打、碱灰,是一种重要的化工基本原料,纯碱的用途很广,一般都是利用它的碱性。
它可用于制造玻璃,如平板玻璃、瓶玻璃、光学玻璃和高级器皿;还可利用脂肪酸与纯碱的反应制肥皂;在硬水的软化、石油和油类的精制、冶金工业中脱除硫和磷、选矿、以及铜、铅、线、锡、铀、绍等金属的制备、化学工业中制取钠盐、金属碳酸盐、漂白剂、填料、洗漆剂、催化剂及染料等均要用到它,在陶瓷工业中制取耐火材料和釉也要用到纯碱。
纯碱是重要的化工原料之一,用于制化学品、清洗剂、洗漆剂、也用于照相术和制医药品。
绝大部分用于工业,一小部分为民用。
在工业用纯碱中,主要是轻工、建材、化学工业,约占三分之二;其次是冶金、纺织、石油、国防、医药及其它工业。
2.纯碱生产的历史纯碱是人类最早制取和使用的化学物质之一。
7000多年以前,天然的碳酸钠首先是从幼发拉底河边生长的花的灰跟中提取的。
大约5500年以前埃及人也开始用一种从湖水蒸发中提取的天然纯碱,生产装饰玻璃和作为铅酸硅砂聚和肥皂的一种成份。
当人们从海藻类植物的灰中提取丰富的钠碱时,也从木材灰中得到了丰富的钾碱。
用天然植物生产钾碱的方法一直延续到1870年,德国JP始采含钾盐矿才结束。
1790年获得专利权的路布兰制碱法是人类历史上第一个大规模化学制碱法。
用此方法建成的碱厂曾遍布整个欧洲。
侯德榜和侯氏制碱法

“ 燎 原 计 划 ” 是 国 家教 委 于 1 9 8 年 5 月 4 日向 国务 院写 的 《关于 组织 实 施 “ 燎 原 计 划 ” 的 请示 》
文 件中提 出 来的。 国务 院 于 1 9 8 9 年 开 始 在 全 国 范围 内组 织 实施 这 一 计划 。 这 个 计 划立 足 于 培养人 , 使
姗 候德榜 和 侯 氏 制碱 法
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瞩 瞩氟a 一 喇 裁姗肠a 瘫
先 生 因 脑 溢 血 与世 长 辞 。 他 的 家 人 遵 照他 的 遗 嘱 将
他 最珍贵的 藏书捐赠给 国家。
侯 德榜 先 生是 我 国 化 学 工 业 不 屈 不挠的奠基人。
周 培源先 生 称他 “ 科技 泰斗 、 士 子 楷模” 。他 一生 艰 苦
个农民
。
家庭
6
岁入
。
学
19 11年他勇敢地考入北京
清 华 留美 预 备学 堂 , 因成 绩特 优 而 被 编 入 高等科 ,
以 考 试 十 门总 分 一 千 , 震 动了 清 华园 。 次 年被推荐
到著 名的 美国 麻 省理工 学院攻读化工 , 经 过 四 年 努力
以优 异成 绩 毕 业 , 获 硕 士 学 位 。 此 后 又 先后 获柏拉
“
燎原计
”
划
来 自农 村教育改 革 实 践 ,
是综合
改 革农村 教 育 的 社 会 工 程 , 是 农 村教 育 改革 的 组 成 部 分 , 也 是 推进 农 村教 育改 革 的 重 要措 施
工业 产 品从 城 市向 农 村转 移 ; 培 养专业 技 术人 才 ,
。
提高 劳动者的素质
“ 星 火 计 划 ” 的 投 资方 向是 重
侯德榜制碱法

侯德榜制碱法
侯德榜制碱法又称联合制碱法,系我国化学家侯德榜先生所创造。
将合成氨工艺与氨碱工艺相结合,同时制造纯碱和氯化铵。
侯德榜制碱法以食盐,氨,二氧化碳(合成氨的副产品)为原料。
将氨与二氧化碳先后通入饱和食盐水中,由于各物质溶解度不同,在一定温度下,碳酸氢钠溶解度最小从而变为沉淀,经过滤,洗涤,煅烧而得产品纯碱。
在滤液中,通入氨,冷冻和加食盐,使氯化铵析出,经过滤,沉淀,干燥而得氯化铵。
滤液中由于富含食盐,可再加氨和二氧化碳循环使用。
与氨碱法相比,该法能充分利用食盐中的钠和氯,避免产生大量含氯化钙的废液,并可减少石灰窑,蒸氨塔等设备。
侯氏制碱法具体反应过程及化学方程式如下:
1、向已经氨化的饱和食盐水中通入二氧化碳;
NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3(析出)
2、加热碳酸氢钠,得到碳酸钠;
2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2
3、利用碳酸钠通入石灰水,制得氢氧化钠;
Na2CO3 + Ca(OH)2=2NaOH+CaCO3
4、培烧碳酸钙,得到二氧化碳循环;
CaCO3=CaO+CO2
CaO+H2O=Ca(OH)2
5、向1步反应的母液中,加入过量食盐,氯化铵结晶析出,制成化肥使用。
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开创制碱工业的新纪元——侯德榜发明联合制碱法
在化学工业中,纯碱是一种重要的化工原料,它的化学名称又叫“碳酸钠”,是一种白色的粉末。
别小看它,它的用途可大呢!制造肥皂、玻璃、纸张时要用它;纺纱织布时要用它;炼铁、炼钢过程中也少不了它。
用它还可以制造出好多好多的化工产品哩!它诞生在化工厂里,是用联合制碱法生产出来的。
这个方法由中国化学工业的先驱侯德榜首创,所以也叫“侯氏制碱法”。
那末侯德榜是在怎样情况下研究制碱法,又是怎样创立侯氏制碱法的呢?
事情得从17世纪说起,当时人们在生产玻璃、纸张、肥皂等时已经知道要用纯碱,但那时的碱是从草木灰和盐湖水中提取的,人们还不知道可以从工厂中生产出来。
后来法国一位医师路布兰用了4年时间,在1791年首创了一种纯碱制造法,从此纯碱能源源不断地人工厂中生产出来,满足了当时工业生产的需要。
可惜这一方法并不完善,还存在着许多缺点,如生产过程中温度很高、工人劳动强度很大、煤用得很多、产品质量也不高等,因此很多人都想改进它。
1862年,比利时有一位化学家叫苏尔维,他提出了一种以食盐、石灰石、氨为主要原料的制碱方法,这方法叫“氨碱法”或“苏尔维制碱法”。
由于这个方法产量高、质量优、成本低、能连续生产,所以很快就替代了路布兰的方法。
但这个方法都被制造商严格控制住,一点也不让它泄露出来,被他人知道。
20世纪初,当时的中国工业生产也需要纯碱,但自己不会生产,只能依靠进口。
第一次世界大战时,纯碱产量大大减少,加上交通受阻,英国一家制造纯碱的公司乘机抬高碱价,甚至不供货给中国,致使中国以碱为原料的工厂只得倒闭、关门。
当时有一位在美国留学的中国学生侯德榜,他学飞很刻苦,成绩优异,在美国学习化学工程已有8年,1921年取得了博士学位,发他听说外车资本家如此卡中国人的脖子时,连肺都要气炸了,他发誓学成回国,以自己已学到的知识报效祖国,振兴中国的民族工业。
1921年10月侯德榜回国了,他任永利碱业公司总工程师,任务是要创建中国第一家制碱工厂。
当时要生产出碱,只能按苏尔维制碱法生产。
原理说说很简单,可真正要制造出来可就难了。
由于技术封锁,侯德榜只能靠自己不断研究、试验、摸索。
经过好长时间的努力,终于设计好了流程,安装好了设备,接著就开始试生不。
谁知一开始就碰到困难。
一天,刚试车不久,高高的蒸氨塔突然晃功得很厉害,并且发出巨响。
大家害怕极了,侯德榜见了马上喊停车。
一检查,原来所有的管道都被白色的沉淀物堵住了。
怎么办?开始他拿大铁钎捅,累得满头大汗,但也无济于事。
后来,他想出加干碱的办法,才使沉淀物慢慢掉了下来,终于转危为安。
类似这样的故障还有很多很多,每次都被他一一排除掉了。
经过几年的努力,1924年8月13日,中国第一家制碱厂正式投产了。
那天工人们早早地来到车间,都想亲眼目睹中国第一批纯碱的诞生。
几小时后,不知谁喊了一声:“出来了!”大家眼睛一齐朝出碱口望去。
咦?怎么出来的是红白
相间的碱?按理应该是雪白的呀!大家的心头一凉。
这时侯德榜仔细地检查了设备,原来纯碱出来时遇到了铁锈,才使产品变红了。
原因查出来了,大家都松了一口气,以后改进了设备,终于制得了纯白色的产品。
望著白花花的纯碱,侯德榜笑了,他笑得那么舒心,几年的辛苦没有白费,他终于摸索出苏尔维制碱法的奥秘,实现了自己报效祖国的誓言。
1937年日本帝国主义发动了侵华战争,他们看中了南京的硫酸铵厂,为此想收买侯德榜,但是遭到侯德榜的严正拒绝。
为了不使工厂遭受破坏,他决定把工厂迁到四川,新建一个永利川西化工厂。
制碱的主要原料是食盆,也就是氯化钠,而四川的盐都是井盐,要用竹筒从很深很深的井底一桶桶吊出来。
由于浓度稀,还要经过浓缩才能成为原料,这样食盐成本就高了。
另外,苏尔维制碱法的致命缺点是食盐利用率不高,也就是说有30%的食盐要白白地浪费掉,这样成本就更高了,所以侯德榜决定不用苏尔维制碱法,而另辟新路。
他首先分析了苏尔维制碱法的缺点,发现主要在于原料中各有一半的比分没有利用上,只用了食盐中的钠和石灰中碳酸根,二者结合才生成了纯碱。
食盐中另一半的氯和石灰中的钙结合生成了氯化钙,这个产物都没有利用上。
那么怎祥才能使另一半成分变废为宝呢?他想呀想,设计了好多方案,但是—一都被推翻了。
后来他终于想到,能否把苏尔维制碱法和合成氨法结合起来,也就是说,制碱用的氨和二氧化碳直接由氨厂提供,滤液中的氯化铵加入食盐水,让它沉淀出来。
这氯化铵既可作为化工原料,又可以作为化肥,这样可以大大地提高食盐的利用率,还可以省去许多设备,例如石灰窑、化灰桶、蒸氨塔等。
设想有了,能否成功还要靠实践。
于是地又带领技术人员,做起了实验。
l次、2次、10次、100次……一直进行了500多次试验,还分析了2000多个样品,才把试验搞成功,使设想成为了现实。
这个制碱新方法被命名为“联合制碱法”,它使盐的利用率从原来的70%一下子提高到96%。
此外,污染坏境的废物氯化钙成为对农作物有用的化肥——氯化铵,还可以减少1/3设备,所以它的优越性在大超过了苏尔维制碱法,从而开创了世界制碱工业的新纪元。