揭秘联合制碱法
侯德榜联合制碱法的原理
侯德榜联合制碱法的原理
侯德榜联合制碱法，也称为Solway-Process，是一种工业制碱的方法，发明者为瑞典化学家卡尔·威尔海姆·侯德榜（Carl Wilhelm Scheele）和苏格兰工程师乔治·盖姆·斯沃伊（George Gamow Solway）。
这种方法是通过将氨气和二氧化碳进行反应，生成氢氧化铵，然后通过加热分解生成氨气和水，最终得到纯碱。
侯德榜联合制碱法的原理主要涉及到三个步骤，分别是氨气与二氧化碳的反应、氢氧化铵的分解和碱的析出。
1. 氨气与二氧化碳的反应
在侯德榜联合制碱法中，通过在容器中加入氨气和二氧化碳，使其进行下列反应：
NH3 + CO2 → NH4HCO3
这是一种酸碱反应，氨气是碱性物质，而二氧化碳则属于酸性物质，它们发生反应后生成了氢氧化铵氢碳酸盐（NH4HCO3）。
2. 氢氧化铵的分解
在生成NH4HCO3后，将其经过加热进行分解，从而生成氨气和水：
这是一种分解反应，交换了化学键，分子中的NH4和HCO3在加热过程中发生分解，生成了氨气、水和一氧化碳。
3. 碱的析出
分解反应的最终产物氨气，会随后冷却，并通过吸收二氧化碳的方式，生成了纯碱：
由于Na2CO3的溶解度比NH4Cl小得多，因此在反应过程中，Na2CO3析出而NH4Cl则留存在溶液中，最终得到纯碱作为产物。
以上三步反应实质上为一系列复杂的化学反应过程，其中顺序、温度、反应物浓度等条件都需要严格控制，以保证最终的产物质量和产量，经过这些反应过程，制碱的方法得到了重大的改进和提升，侯德榜联合制碱法也被广泛应用于工业生产中，成为当前工业制碱的主要方法之一。
高中化学 走进化学工业 课题 纯碱的生产 联合制碱法原理及流程素材 2
学必求其心得，业必贵于专精联合制碱法原理及流程联合制碱法（简称联碱法）与氨碱法之主要不同处在于:把过滤碳酸氢钠后的母液中的氯化铵分离出来，因此，联碱法的特点是同时生产纯碱和氯化铵两种产品。
1、氯化铵的分离（1）热法（蒸发法）将过滤母液加热蒸馏脱出游离氨和二氧化碳，再加热蒸发析出氯化钠，分离氯化钠结晶后的母液经冷却降温析出氯化铵（此为先析盐后析氨；也可先析氨后析盐）。
氯化铵水溶液具有较大的腐蚀性，而热法制取氯化铵有是在高温、高浓度的条件下进行操作,腐蚀性更强，蒸发器材料不易解决。
采用钛和钛铝合金材料价格较高；不透性石墨材料强度较低；环氧酚醛加石墨灰填料烤漆和搪瓷防腐，也有被破坏现象.因此，如何采用有效的防腐蚀措施是热法生产的关键.（2）冷法将过滤母液降温、加入固体氯化钠的方法,即本报告所介绍的联合制碱法。
该法分两个过程：第一过程为生产纯碱的过程，简称制碱过程；第二过程为生产氯化铵的过程，简称制铵过程，两个过程构成一个循环系统，向循环系统中加入原料（氨、氯化钠、二氧化碳和水）不断地生产出纯碱和氯化铵两种产品。
制碱过程,与氨碱法相似。
将母液2吸氨、碳酸化, 使碳酸氢钠析出，过滤分离，再将碳酸氢钠结晶煅烧制得纯碱。
其主要化学反应为： NaCl+NH3+ CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl2 NaHCO3→=Na2CO3+CO2↑+H2O↑制氨过程：将母液1吸氨、降温并加入氯化钠，使氯化铵单独析出成为产品。
（加入氯化钠的目的：由于母液1内的碳酸氢钠、碳酸氢铵和氯化铵三种盐是共同饱和的，为防止它们与氯化铵同时析出须加入氯化钠，以增大重碳酸盐的溶解度、降低氯化铵的溶解度，使之由母液中单独析出）.2、工艺流程简介原料盐（氯化钠)在洗盐机内用饱和氯化钠溶液(卤水)洗涤,出去其中大部分钙、镁杂质，在经粉碎机粉碎,立洗桶分级、稠厚,滤盐机愤怒里，制成符合规定纯度、粒度的洗盐。
洗盐送至盐析结晶器;洗涤液（俗称脏卤水)循环使用,当其中含杂质较高时,则回收处理.初开工时在盐析结晶器内制备饱和盐水,饱和盐水经吸氨器吸收氨制成氨盐水。
联碱法生产纯碱的原理及过程
联碱法生产纯碱的原理及过程联碱法是一种常用的生产纯碱的方法，其原理是通过氨气与二氧化碳的反应生成碳酸氢铵，再经过加热分解得到氨气和二氧化碳，最后通过吸收二氧化碳生成纯碱。
下面将详细介绍联碱法生产纯碱的过程。
通过氨气发生器产生氨气。
氨气发生器中加入氨气原料，如氨水和石灰石，经过加热分解反应产生氨气。
该反应可表示为：CaO + NH3 → Ca（OH）2 + NH3↑。
然后，将产生的氨气与二氧化碳进行反应生成碳酸氢铵。
氨气和二氧化碳在一定的温度和压力下反应，生成固体碳酸氢铵。
该反应可表示为：2NH3 + CO2 → (NH4)2CO3。
接着，将碳酸氢铵进行加热分解。
碳酸氢铵在高温下分解为氨气和二氧化碳，生成氨气和二氧化碳的反应可表示为：(NH4)2CO3 → 2NH3↑ + CO2↑ + H2O。
将产生的二氧化碳通过吸收剂吸收，生成纯碱。
吸收剂通常使用饱和的氢氧化钠溶液。
氢氧化钠溶液中的NaOH与二氧化碳反应生成碳酸钠溶液，该反应可表示为：NaOH + CO2 → NaHCO3。
通过上述过程，最终得到的产物为纯碱（碳酸钠）。
纯碱的纯度取决于各个步骤中的反应条件和操作技术。
联碱法生产纯碱的过程中需要注意以下几个问题。
首先，氨气和二氧化碳的反应需要在一定的温度和压力下进行，通常在300-350°C 和30-50 atm条件下反应。
其次，碳酸氢铵的加热分解需要控制适当的温度和时间，以避免过度分解或不完全分解。
此外，吸收二氧化碳的过程中需要控制饱和度和温度，以保证产物的纯度。
总的来说，联碱法生产纯碱的原理是通过氨气与二氧化碳反应生成碳酸氢铵，再经过加热分解得到氨气和二氧化碳，最后通过吸收二氧化碳生成纯碱。
这种方法在工业生产中广泛应用，能够高效地生产出高纯度的碳酸钠。
通过不断的优化和改进，联碱法生产纯碱的工艺已经相当成熟，为工业生产提供了可靠的方法。
联碱生产工艺
侯氏制碱法
（1）NH3+ H2O + CO2==== NH4HCO3 （2） NH4HCO3 + NaCl(饱和) == NH4Cl+
NaHCO3↓（平时这样的反应一般认为不进 行，但是由于在某个温度下，碳酸氢钠的 溶解度较低，会沉淀出来，所以这个反应 能够一定程度上进行）
• 但路布兰法存在产品纯度差，生成成本高 ，人工消耗大，难以连续作业等缺点，遂 有索尔维法问世，并取而代之。
索尔维法制碱
• 1861年比利时人索尔维，在煤气厂从事稀 氨水浓缩时，发现用盐水吸收氨和二氧化 碳可得到碳酸氢钠。当年该法获得专利， 即为索尔维法，后人又称之为氨碱法。并 取代了路布兰法，在欧洲乃至世界逐渐发 展起来并延续至今。
（3）2NaHCO3=Δ== Na2CO3+ H2O+ CO2↑
• 即：
•
①NaCl(饱和) + NH3+ H2O + CO2==== NH4Cl
+ NaHCO3↓
•
②2NaHCO3=Δ== Na2CO3+ H2O + CO2↑
•
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
主要化学反应为：
清洗塔
碳 化 尾 气
综
中和泵 尾 气回 收 合
联合制碱生产工艺流程
重碱工艺（一过程）
氯化铵来MⅡ
AⅠ去氯化铵
1.工艺流程
该工序主要是利用氨母液
吸收 NH3 AⅡ
澄清桶
AⅠ NH3 吸收
Ⅱ在碳化塔中吸收二氧化碳， 制得碳酸氢钠结晶及适合二过 程要求的氨母液Ⅰ，达到氯化
侯氏制碱法勒布朗制碱法索尔维制碱法
原料来 源
CO2 ：石灰石的煅烧 NH3 ：Ca(OH)2与NH4Cl的反应
侯氏制碱（联合制碱法）
1、通入NH3： a、增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析
出 b 、 使 NaHCO3 转 化 为 Na2CO3 ， 提 高 析
出NH4Cl的纯度 2 、 降 温 , 并 加 入 过 量 NaCl ： 低 温 时
NH4Cl又可以与熟石灰反应，产生NH3，重新作为原料使用：
2NH4Cl+Ca(OH)2→2NH3↑+CaCl2+2H2O （NH3循环使用）
思考：为什么在饱和食盐水中先通入氨气？
标准状况下CO2和NH3在水中的溶解度如下表所示
溶解性（体积比）
溶液的密度 （g ·cm-3）
饱和溶液的物质的量 浓度（mol ·L-1）
饱
过滤
和 通NH3 氨 洗涤
食 盐
盐 水
通CO2
水
石灰石
煅烧 CO2
CaO
索氏制碱原理：
沉淀
NaHCO3
煅烧
滤液
NH4Cl、NaCl
CO2(循环使用）
Na2CO3产品 NH3(循环使用）
Ca(OH)2 废液CaCl2、NaCl
Ca(OH)2石灰乳
NH3+CO2+H2O→NH4HCO3 NH4HCO3+NaCl→NaHCO3↓+NH4Cl 总反应方程式： NaCl + CO2 + H2O + NH3→ NaHCO3 ↓ + NH4Cl 2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑（CO2循环使用）
（NaCl、NH4Cl）
联合制碱工业
比较侯德榜制碱法和氨碱法的流程图，分析两者 的异同点？
相同点： 原理相同 不同点：
原料
母液处理方法 循环物质 优缺点
抄课本p112
原料
母液处理方法 循环物质 优缺点
NaCl，CaCO3，NH3
NaCl ,CO2,NH3
Ca(OH)2+2NH4Cl →2NH3+CaCl2+2H2O
CO2 NH3
循 环
NaCl+ NH4HCO3 →
NaHCO3↓+ NH4Cl
△
2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2
高温
母 CaCO3 → CaO + CO2
液 处
CaO + H2O → Ca(OH)2
理
△
2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH3 + 2H2O
思考：索尔维也经历过很多失败，当他把食盐水与 碳酸氢铵溶液混合时，有时并没有看到沉淀，为什 么？
联合制碱工业
在中国化学近代工业史上，有一位杰出的科学家， 猜一猜他是谁？ 侯德榜
纯碱的用途有哪些？
制玻璃
制肥皂
造纸
乌 鲁 木 齐 郊 区 盐 碱 地
天 津 碱 厂
廉价的原料
N aCl CaCO3
△
NaOH
纯碱：Na2CO3 Na+
CO32-
CaO + CO2 NH3·H2O
你可以通过哪些学过的化学方法制Na2CO3 ？
例2、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：
(1)上述生产纯碱的原料是
，纯碱的一种
氨碱法和联合制碱法的方程式
氨碱法和联合制碱法的方程式嘿，朋友们！今天咱们来聊聊氨碱法和联合制碱法这俩超有趣（好吧，可能化学里算有趣的）的制碱方法，还得带上它们那像魔法咒语一样的方程式呢。
氨碱法，这可是制碱界的老牌明星了。
它的第一步就像一场神奇的相遇。
盐水（主要是氯化钠溶液）先和氨气凑到一块儿，就像两个久别重逢的老友。
化学方程式是NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O = NaHCO₃↓+ NH₄Cl，你看啊，氯化钠和氨气、二氧化碳还有水一混合，就像在开一场盛大的派对，然后碳酸氢钠就像个小礼物一样沉淀出来啦。
接着呢，这个碳酸氢钠再经过加热，就像被放在火上烤一样，变成碳酸钠（也就是纯碱啦）、二氧化碳和水，方程式是2NaHCO₃ = Na₂CO₃+ CO₂↑+ H₂O。
这就像是碳酸氢钠这个小魔法球一受热就变身啦，从一个软绵绵的小不点变成了纯碱这个大明星。
再说说联合制碱法，它可是个更聪明的家伙。
它也有类似的反应。
开始也是氯化钠和氨气、二氧化碳和水一起玩，方程式同样是NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O = NaHCO₃↓+ NH₄Cl。
不过呢，联合制碱法更会过日子。
在联合制碱法里，它把氯化铵也利用起来了。
氯化铵就像是被遗忘在角落的宝藏，联合制碱法可不会放过它。
这里面有个小循环的感觉，就像一个小生态系统，各种物质在里面相互转换，有条不紊。
然后碳酸氢钠加热变成碳酸钠的这个过程，联合制碱法和氨碱法是一样的，2NaHCO₃ = Na₂CO₃+ CO₂↑+ H₂O。
这就像是它们在这个环节达成了一致，都按照这个规则让碳酸氢钠变身。
氨碱法就像一个传统的大厨，按照老菜谱一步一步来。
而联合制碱法就像一个创新的厨师，在老菜谱的基础上还把边角料都利用起来，做出了更多美味（化学产品）。
氨碱法中二氧化碳就像一个神秘的使者，穿梭在反应之间，不断推动反应的进行。
在联合制碱法里，二氧化碳同样起着不可或缺的作用，要是没了它，就像一场戏没了主角，整个反应就演不下去了。
联合制碱法原理方程式
联合制碱法原理方程式
联合制碱法是一种通过合成氯化钠和氢氧化钠来制取氢氧化钠的化学方法。
其原理是在氯化钠溶液中通入氯气，使氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠和水，然后再用氯化钠溶液与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠和氢氧化钠的混合溶液，最后通过蒸发和结晶等操作分离出氢氧化钠。
该反应的化学方程式如下：
2NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O
将氯气通入氢氧化钠溶液中，氯气与氢氧化钠发生以下反应：
Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O
然后，将氯化钠溶液与氢氧化钠溶液混合，反应生成氯化钠和氢氧化钠的混合溶液：
NaCl + NaClO + 2NaOH → 3NaCl + H2O
通过蒸发和结晶等操作，将氯化钠和氢氧化钠分离，得到纯净的氢氧化钠。
联合制碱法的优势在于可以同时制取氯化钠和氢氧化钠，提高了生产效率。
而且通过该方法制取的氢氧化钠纯度较高，适用于各种化工和制药工艺中。
在实际生产中，联合制碱法需要控制反应条件和操作参数，以确保
反应的顺利进行和产物的纯度。
例如，需要控制氯气的通入速度和浓度，以及反应温度和压力等因素。
同时，还需要合理设计反应设备和操作流程，以提高生产效率和产品质量。
联合制碱法是一种通过合成氯化钠和氢氧化钠来制取氢氧化钠的化学方法。
该方法的原理是通过氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠和水，然后再用氯化钠溶液与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠和氢氧化钠的混合溶液，最后通过蒸发和结晶等操作分离出氢氧化钠。
该方法具有高效、高纯度的特点，在化工和制药工艺中有广泛应用。
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揭秘联合制碱法
河南 郭海伦
联合制碱法是我国化学家侯德榜先生于40年代研究成功的制碱新工艺，又称“侯氏制碱法”。
与氨碱法相比，联合制碱法工艺进步了很多。
此法保持了氨碱法的优点，消除了它的缺点，一方面使食盐的利用率提高到96%，另一方面生产出的氯化铵可作氮肥。
是一种制碱和制氨相结合的联合生产方法。
具体流程如下：
第
一步：
将饱
和的
食盐
溶液
在冷却时用氨饱和后，在加压下通入二氧化碳(CO 2由CaCO 3分解而来)，由于碳酸氢钠溶解度较小而析出，即NaCl(饱和) +NH 3+H 2O+CO 2
==NH 4Cl+NaHCO 3↓。
第二步：将析出的碳酸氢钠晶体煅烧，即可制得碳酸钠。
2NaHCO 3
Na 2CO 3+H 2O+CO 2↑。
让我们一起分析一下侯氏制碱法的内在原理。
第一步其实是这样两步反应：①NH 3+H 2O+CO 2==NH 4HCO 3 ；②NH 4HCO 3+NaCl== NH 4Cl+ NaHCO 3↓。
在①中，为了让生成的碳酸氢钠尽可能多，氨气在水中的溶解应该达到饱和状态；而二氧化碳原来在水中溶解的并不多，但是由于氨气在水中溶解性大，且氨水呈碱性，故饱和的氨水可以吸收更多的二氧化碳气体。
下面是氯化铵和碳酸氢钠的溶解度对照表：
根据表格数据分析，通常
情况下易溶于水的碳酸氢钠大量析出而氯化铵不析出的原因是：在②中每生成53.5份质量的氯化铵同时会生成84份质量的碳酸氢钠，而碳酸氢钠的溶解度较小，所以会形成沉淀。
（思考一下：把碳酸氢钠沉淀过滤以后，滤液中主要存在的离子有哪些？）
由于氯化铵在常温时的溶解度比氯化钠大，而在低温时却比氯化钠溶解度小，在较低的温度下向滤液中加入磨细的食盐粉末，可使氯化铵单独结晶出来。
在第二步中，生成的碳酸钠就是我们俗称的纯碱，可用于制烧碱、制发酵粉、洗涤剂等。
最后，我们可以总结出联合制减法的优缺点。
优点：①原料利用率高。
实验利用率可达96~97%。
②省掉了氨碱法中的石灰石与焦炭两种原料。
③不需要建回收氨的设备，节省基建费。
④无大量废渣废液排出，有利于保护环境。
⑤同时生产化肥和纯碱，经济效益高。
缺点：①生产过程中,设备利用率低，动力消耗大。
②需精制食盐，需预处理工序。
温度（℃） 0 20 40 60 80 100
氯化铵溶解度（g ） 29.4 37.1 45.8 55.2 65.6 77.3
碳酸氢钠溶解度（g ） 6.9 9.6 12.7 16.4 分解 分解 加热
③由于循环母液中含氯化铵的浓度高，设备腐蚀严重，因此需要防腐蚀材料。
提示：Na+、HCO3—、NH4+、Cl—。