侯氏制堿法(課堂PPT)

1、1純堿工業(yè)的發(fā)展史純堿工業(yè)的發(fā)展史：純堿是重要的化工原料之一，也是大眾消費純堿是重要的化工原料之一，也是大眾消費品，廣泛應(yīng)用于品，廣泛應(yīng)用于玻璃工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、化學玻璃工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、化學工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、搪瓷、紡織、印染、造紙、工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、搪瓷、紡織、印染、造紙、食品食品等多種工業(yè)的生產(chǎn)。等多種工業(yè)的生產(chǎn)。19831983年，世界純堿年，世界純堿產(chǎn)量為產(chǎn)量為30Mt30Mt。 純堿工業(yè)始于純堿工業(yè)始于1818世紀末，世紀末，法法國人勒布朗，比利時人索爾維，中國人侯德國人勒布朗，比利時人索爾維，中國人侯德榜榜等，都先后作出了突出的貢獻。等，都先后作出了突出的貢獻。 2NaCl Na2SO4N

2、a2SO4 Na2SNa2S Na2CO3+H2SO4濃濃+C+CaCO3一、勒布朗制堿法一、勒布朗制堿法原料原料: : NaCl、 H2SO4濃、濃、 C、CaCO32NaCl+H2SO4Na2SO4+2HClNa2SO4+2CNa2S+2CO2Na2S+CaCO3Na2CO3+CaS缺點:此法因難于連續(xù)生產(chǎn)，又需硫酸作原料，設(shè)備腐蝕嚴重，產(chǎn)品質(zhì)量不純，原料利用不充分，價格較貴，所以在投產(chǎn)50年后不敵索爾維法的競爭，于20世紀20年代被淘汰。雖被索爾維法和其他方法所代替，但在歷史上曾盛行一時，是化學工業(yè)發(fā)展史的一個里程碑。 3二、索爾維制堿法（氨堿法）：二、索爾維制堿法（氨堿法）：v索氏制堿

3、法的流程圖：（氨堿法）索氏制堿法的流程圖：（氨堿法）索氏制堿原理：索氏制堿原理：NH3+CO2+H2ONH4HCO3NaCl + CO2 + H2O + NH3 NaHCO3 + NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2（CO2循環(huán)使用）循環(huán)使用）NH4Cl又可以與又可以與熟石灰熟石灰反應(yīng)，產(chǎn)生反應(yīng)，產(chǎn)生NH3，重新作為原料使用：，重新作為原料使用： 2NH4Cl+Ca(OH)22NH3+CaCl2+2H2O （NH3循環(huán)循環(huán)使用使用）NH4HCO3+NaClNaHCO3+NH4Cl飽和食鹽水氨鹽水沉淀NaHCO3濾液NH4Cl、NaCl石灰石Ca(OH)2石灰乳通NH3過濾洗滌通

4、CO2煅燒CO2(循環(huán)使用）Na2CO3產(chǎn)品煅燒CO2CaONH3(循環(huán)使用）廢液CaCl2、NaClCa(OH)24標準狀況下標準狀況下CO2和和NH3在水中的溶解度如下表所示在水中的溶解度如下表所示CO2NH3溶解性（體積比）1: 1.71: 700溶液的密度（g cm-3）10.88飽和溶液的物質(zhì)的量濃度（mol L-1）0.07618思考：思考：為什么在飽和食鹽水中先通入氨氣？5v即：即：NaCl(飽和溶液飽和溶液)+NH3（先加）（先加）+H2O（溶液中）（溶液中）+CO2（后加）（后加）=NH4Cl+NaHCO3 （溶解度一般，因為不（溶解度一般，因為不斷添加原料達到溶液飽和才沉淀

5、）斷添加原料達到溶液飽和才沉淀）v（先添加NH3而不是CO2：CO2在NaCl中的溶解度很小，先通入NH3使食鹽水顯堿性，能夠吸收大量CO2氣體，產(chǎn)生高濃度的HCO3-,才能析出NaHCO3晶體。）6以下是在一定溫度下一些物質(zhì)的溶解度溶解性固體的溶解度（/100g H2O）物質(zhì)NaClNaHCO3NH4HCO3NH4Cl035.76.911.929.710039.1216.4分解75.80時飽和溶液中的物質(zhì)的量(100gH2O)0.610.080.150.567 索爾維制堿法索爾維制堿法CO2、NaCl、NH32NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O （ NH4Cl、NaCl） Ca(OH)

6、2NH3+CaCl2索爾維法的優(yōu)點：缺點：1、原料（食鹽和石灰石）便宜；2、產(chǎn)品純堿的純度高；3、副產(chǎn)品氨和二氧化碳都可以回收循環(huán)使用；4、制造步驟簡單，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。1、NaCl利用率低2、生成用途不大的CaCl2原料：產(chǎn)物的生成：濾液的處理8三、侯氏制堿（聯(lián)合制堿法）三、侯氏制堿（聯(lián)合制堿法）侯氏制堿法的流程圖侯氏制堿法的流程圖(聯(lián)合制堿法）聯(lián)合制堿法）1 1、合成氨工廠的反應(yīng)：、合成氨工廠的反應(yīng)：2 2、向已經(jīng)氨化的飽和食鹽水中通入二氧化碳、向已經(jīng)氨化的飽和食鹽水中通入二氧化碳 3 3、 加熱碳酸氫鈉，得到碳酸鈉加熱碳酸氫鈉，得到碳酸鈉 N2的制?。旱闹迫。嚎諝庖夯諝庖夯疕2、CO

7、2的制?。旱闹迫。?C+H2O(g) (g) H2+CO 、CO+H2O(g) H2+CO2 NH3的合成的合成： N2+3H2 2 2NH3高溫高溫高溫高溫NH3+H2O+CO2+NaClNH4Cl+NaHCO3（析出）（析出） 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2 （循環(huán)使用）（循環(huán)使用）9思考思考1 1：在濾液中通入氨氣的目的：在濾液中通入氨氣的目的1 1、增大、增大NHNH4 4+ +的濃度，使的濃度，使NHNH4 4ClCl更多地析出更多地析出2 2、使、使NaHCONaHCO3 3轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為NaNa2 2COCO3 3，提高析出，提高析出NHNH4 4ClCl的純度的純度思

8、考思考2 2：在濾液中加入固體：在濾液中加入固體NaClNaCl目的目的同離子效應(yīng)，使同離子效應(yīng)，使NHNH4 4ClCl沉降，在降溫至沉降，在降溫至t t1 1以下分以下分離析出更多的離析出更多的NHNH4 4ClCl沉淀，同時又補充了下一過程沉淀，同時又補充了下一過程中所要的中所要的N aN a+ +NHNH4 4ClClNaClNaCl10侯德榜制堿法CO2、NH3、NaCl2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O 濾液的處理（NaCl、濾液：濾液：NaClNH4Cl）原料：產(chǎn)物的生成：NH3、NaCl濾渣：濾渣：NH4Cl11侯氏制堿法的優(yōu)點：侯氏制堿法的優(yōu)點：1 1、提高了、提高了

9、NaClNaCl利用率利用率2 2、產(chǎn)生了有用的化工原料和肥料、產(chǎn)生了有用的化工原料和肥料 NHNH4 4ClCl“聯(lián)合制堿法聯(lián)合制堿法”中中“聯(lián)合聯(lián)合”的意的意義義？在聯(lián)合制堿中，所用原料在聯(lián)合制堿中，所用原料CO2和和NH3是由是由合成氨廠合成氨廠提供的，所以提供的，所以工業(yè)生產(chǎn)上常將侯氏制堿和合成工業(yè)生產(chǎn)上常將侯氏制堿和合成氨聯(lián)合在一起，所以，稱為氨聯(lián)合在一起，所以，稱為“聯(lián)聯(lián)合制堿法合制堿法”。12四、侯氏制堿法與索氏制堿法的異同點：1、相同點：NaClNH3H2OCO2NaHCO3NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2 原理相同13 索氏制堿法（氨堿法）索氏制堿法（氨堿

10、法） 侯氏制堿（聯(lián)合制堿法）侯氏制堿（聯(lián)合制堿法）濾 液 處濾 液 處理方法理方法原 料 來原 料 來源源循 環(huán) 物循 環(huán) 物質(zhì)質(zhì)優(yōu)缺點優(yōu)缺點優(yōu)點：優(yōu)點：缺點：缺點： 2、不同點：Ca(OH)2+2NH4Cl 2NH3+CaCl2+2H2OCa(OH)2來源：來源：CaCO3CaO+CO2CaO+H2O Ca(OH)21、通入、通入NH3：a、增大、增大NH4+的濃度，使的濃度，使NH4Cl更多地析更多地析出出b、使、使NaHCO3轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為Na2CO3，提高析，提高析出出NH4Cl的純度的純度2、降溫降溫,并加入過量并加入過量NaCl：低溫時低溫時NH4Cl 溶解度比溶解度比NaCl小，所

11、以可小，所以可以使以使NH4Cl析出，同時補充析出，同時補充Na+CO2 NH3CO2 NaCl1 1、原料（食鹽和石灰石）便宜；、原料（食鹽和石灰石）便宜；2 2、產(chǎn)品純堿的純度高；、產(chǎn)品純堿的純度高；3 3、副產(chǎn)品氨和二氧化碳都可以回收、副產(chǎn)品氨和二氧化碳都可以回收循環(huán)使用；循環(huán)使用；4 4、制造步驟簡單，適合于大規(guī)模生、制造步驟簡單，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。產(chǎn)。CO2 ：石灰石的煅燒：石灰石的煅燒 NH3 ：Ca(OH)2與與NH4Cl的反應(yīng)的反應(yīng)CO2 ：高溫下焦炭與水蒸氣的反應(yīng)高溫下焦炭與水蒸氣的反應(yīng)NH3 ：工業(yè)合成氨的反應(yīng)工業(yè)合成氨的反應(yīng)1、 NaCl利用率低利用率低 2、生成用途不大

12、的、生成用途不大的CaCl2優(yōu)點優(yōu)點：1、提高了、提高了NaCl利用率利用率 2、產(chǎn)生了有用的化工原料、產(chǎn)生了有用的化工原料 和肥和肥料料 NH4Cl 14課堂練習1：（05上海）我國化學侯德榜改革國外的純堿生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)流程可簡要表示如下CO2Na2CO3X食鹽水循環(huán)II循環(huán)I母液(提取副產(chǎn)品)煅燒爐合成氨廠沉淀池NH3NH3(1) 上述生產(chǎn)純堿的方法稱上述生產(chǎn)純堿的方法稱-， 副產(chǎn)品的一種用副產(chǎn)品的一種用途為途為。(2) 沉淀池中發(fā)生的化學反應(yīng)方程式是沉淀池中發(fā)生的化學反應(yīng)方程式是。(3) 寫出上述流程中寫出上述流程中X物質(zhì)的分子式物質(zhì)的分子式。 聯(lián)合制堿法或侯德榜制堿法作氮肥NH3 +

13、CO2 + H2O + NaCl NH4Cl + NaHCO3CO215(4) 使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上，主要是設(shè)計了（填上述流程中的編號）的循環(huán)。從沉淀池中取出沉淀的操作是。(5)為檢驗產(chǎn)品碳酸鈉中是否含有氯化鈉，可取少量試樣溶于水后，再滴加 。(6) 向母液中通氨氣，加入細小食鹽顆粒，冷卻析出副產(chǎn)品，通氨氣的作用有 。 增大NH4+的濃度，使NH4Cl更多地析出 使NaHCO3更多地析出(c)使NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3，提高析出NH4Cl的純度I過濾稀硝酸和硝酸銀溶液a、cCO2Na2CO3X食鹽水循環(huán)II循環(huán)I母液(提取副產(chǎn)品)煅燒爐合成氨廠沉淀池NH3NH316課堂練習2：工業(yè)生產(chǎn)的純堿中常含有少量的NaCl雜質(zhì)。某校研究性學習活動小組為了測定混合物中純堿的質(zhì)量分數(shù)，擬使用下圖實驗裝置，先測定一定量的樣品和酸反應(yīng)放出二氧化碳的質(zhì)量，再計算混合物中純堿的質(zhì)量分數(shù)。(1)甲裝置的作用是 ； (2)乙裝置反應(yīng)前先通數(shù)分鐘空氣的作用是 ，甲裝置反應(yīng)的離子方程式是 。甲乙丙吸收空氣中的二