侯氏制堿法:制堿工藝-中文百科頻道

侯氏制堿法

（聯合制堿法）

1）NH3+H2O+CO2=NH4HCO3n

2）NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓n

3）2NaHCO3=加熱=Na2CO3+H2O+CO2↑即：①NaCl(飽和)+NH3+H2O+CO2=NH4Cl+NaHCO3↓②2NaHCO3=加熱=Na2CO3+H2O+CO2↑n

氨氣與水和二氧化碳反應生成一分子的碳酸氫铵，這是第一步。第二步是：碳酸氫铵與氯化鈉反應生成一分子的氯化铵和碳酸氫鈉沉澱，碳酸氫鈉之所以沉澱是因為他的溶解度較小。n

根據NH4Cl在常溫時的溶解度比NaCl大，而在低溫下卻比NaCl溶解度小的原理，在278K～283K(5℃～10℃)時，向母液中加入食鹽細粉，而使NH4Cl單獨結晶析出供做氮肥。n

此法優點：保留了氨堿法的優點，消除了它的缺點，使食鹽的利用率提高到96％；NH4Cl可做氮肥；可與合成氨廠聯合，使合成氨的原料氣CO轉化成CO2，革除了CaCO3制CO2這一工序。n

基本介紹

侯德榜

在中國化學工業史上，有一位傑出的科學家，他為祖國的化學工業事業奮鬥終生，并以獨創的制堿工藝聞名于世界，他就像一塊堅硬的基石，托起了中國現代化學工業的大廈，這位先驅者就是被稱為“國寶”的侯德榜曾以10科1000分的好成績被北平清華留美預備學堂錄取！他就是侯德榜(1890-1974)，字緻本，名啟榮，著名化學家，“侯氏制堿法”的創始人。侯德榜為祖國的化學工業事業奮鬥終生，并以獨創的制堿工藝聞名于世界，他就像一塊堅硬的基石，托起了中國現代化學工業的大廈。

化學原理

(1)NH3+H2O+CO2=NH4HCO3(首先向水中通入氨氣，然後再通入二氧化碳）n

(2)NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓（NaHCO3溶解度最小，所以析出。）n

(3)2NaHCO3（加熱)=Na2CO3+CO2↑+H2O(NaHCO3熱穩定性很差，受熱容易分解）且利用NH4Cl的溶解度,可以在低溫狀态下向(2)中的溶液加入NaCl,則NH4Cl析出,得到化肥,提高了NaCl的利用率。

優點

保留了氨堿法的優點，消除了它的缺點，使食鹽的利用率提高到96%；NH4Cl可做氮肥；可與合成氨廠聯合，使合成氨的原料氣CO轉化成CO2，革除了CaCO3制CO2這一工序。n注：純堿就是碳酸鈉（Na2CO3）n在制堿過程中向濾出NaHCO3晶體後的NH4Cl溶液中加熟石灰以回收氨，使之循環使用：n2NH4Cl+Ca（OH）2（加熱）=CaCl2+2NH3↑+2H2On

發展曆史

1920年，侯德榜先生毅然回國任職。他全身心地投入制堿工藝和設備的改進上，終于摸索出了索爾維法的各項生産技術。1924年8月,塘沽堿廠正式投産。1926年，中國生産的“紅三角”牌純堿在美國費城的萬國博覽會上獲得金質獎章。産品不但暢銷國内，而且遠銷日本和東南亞。

1937年日本帝國主義發動了侵華戰争，他們看中了南京的硫酸铵廠，為此想收買侯德榜，但是遭到侯德榜的嚴正拒絕。為了不使工廠遭受破壞，他決定把工廠遷到四川，新建一個永利川西化工廠。

制堿的主要原料是食鹽，也就是氯化鈉，而四川的鹽都是井鹽，要用竹筒從很深很深的井底一桶桶吊出來。由于濃度稀，還要經過濃縮才能成為原料，這樣食鹽成本就高了。另外，索爾維制堿法的緻命缺點是食鹽利用率不高，也就是說有30%的食鹽要白白地浪費掉，這樣成本就更高了，所以侯德榜決定不用索爾維制堿法，而另辟新路。

他首先分析了索爾維制堿法的缺點，發現主要在于原料中各有一半的比分沒有利用上，隻用了食鹽中的鈉和石灰中碳酸根，二者結合才生成了純堿。食鹽中另一半的氯和石灰中的鈣結合生成了氯化鈣，這個産物都沒有利用上。那麼怎祥才能使另一半成分變廢為寶呢？他想呀想，設計了好多方案，但是—一都被推翻了。後來他終于想到，能否把索爾維制堿法和合成氨法結合起來，也就是說，制堿用的氨和二氧化碳直接由氨廠提供，濾液中的氯化铵加入食鹽水，讓它沉澱出來。這氯化铵既可作為化工原料，又可以作為化肥，這樣可以大大地提高食鹽的利用率，還可以省去許多設備，例如石灰窯、化灰桶、蒸氨塔等。設想有了，能否成功還要靠實踐。于是他又帶領技術人員，做起了實驗。一直進行了500多次試驗，還分析了2000多個樣品，才把試驗搞成功，使設想成為了現實。

這個制堿新方法被命名為“聯合制堿法”，它使鹽的利用率從原來的70%一下子提高到96%。此外，污染環境的廢物氯化鈣成為對農作物有用的化肥——氯化铵，還可以減少1/3設備，所以它的優越性大大超過了索爾維制堿法，從而開創了世界制堿工業的新紀元。

碳酸鈉用途非常廣泛。雖然人們曾先後從鹽堿地和鹽湖中獲得碳酸鈉，但仍不能滿足工業生産的需要。

1862年，比利時人索爾維（Ernest Solvay 1838—1922）發明了以食鹽、氨、二氧化碳為原料制取碳酸鈉的“索爾維制堿法”（又稱氨堿法）。此後，英、法、德、美等國相繼建立了大規模生産純堿的工廠，并組織了索爾維公會，對會員以外的國家實行技術封鎖。

第一次世界大戰期間，歐亞交通梗塞。由于我國所需純堿都是從英國進口的，一時間，純堿非常缺乏，一些以純堿為原料的民族工業難以生存。1917年，愛國實業家範旭東在天津塘沽創辦了永利堿業公司,決心打破洋人的壟斷，生産出中國的純堿。他聘請正在美國留學的侯德榜先生出任總工程師。

發明特點

針對索爾維法生産純堿時食鹽利用率低，制堿成本高，廢液、廢渣污染環境和難以處理等不足，侯德榜先生經過上千次試驗，在1943年研究成功了聯合制堿法。這個新工藝是把氨廠和堿廠建在一起，聯合生産。由氨廠提供堿廠需要的氨和二氧化碳。母液裡的氯化铵用加入食鹽的辦法使它結晶出來，作為化工産品或化肥。食鹽溶液又可以循環使用。為了實現這一設計，在1941一1943年抗日戰争的艱苦環境中，在侯德榜的嚴格指導下，經過了500多次循環試驗，分析了2000多個樣品後，才把具體工藝流程定下來，這個新工藝使食鹽利用率從70%一下子提高到96%，也使原來無用的氯化鈣轉化成化肥氯化铵，解決了氯化鈣占地毀田、污染環境的難題。這方法把世界制堿技術水平推向了一個新高度，赢得了國際化工界的極高評價。

1943年，中國化學工程師學會一緻同意将這一新的聯合制堿法命名為“侯氏聯合制堿法”。所謂“聯合制堿法”中的“聯合”，指該法将合成氨工業與制堿工業組合在一起，利用了生産氨時的副産品CO2，革除了用石灰石分解來生産，簡化了生産設備。此外，聯合制堿法也避免了生産氨堿法中用處不大的副産物氯化鈣，而用可作化肥的氯化铵來回收，提高了食鹽利用率，縮短了生産流程，減少了對環境的污染，降低了純堿的成本。聯合制堿法很快為世界所采用。

發明原理

侯氏制堿法是依據離子反應發生的原理進行的，離子反應會向着離子濃度減小的方向進行（實質為勒夏特列原理），也就是很多初中高中教材所說的複分解反應應有沉澱、氣體和難電離的物質生成。他要制純堿（Na2CO3），就利用NaHCO3在溶液中溶解度較小，所以先制得NaHCO3，再利用碳酸氫鈉不穩定性分解得到純堿。要制得碳酸氫鈉就要有大量鈉離子和碳酸氫根離子，所以就在飽和食鹽水中通入氨氣，形成飽和氨鹽水，再向其中通入二氧化碳，在溶液中就有了大量的鈉離子、铵根離子、氯離子和碳酸氫根離子，這其中NaHCO3溶解度最小，所以析出，其餘産品處理後可作肥料或循環使用。