Natriumcarbonaat, ook bekend als natriumcarbonaat, is geclassificeerd als zout, niet als alkali. In de internationale handel wordt het ook soda of natriumcarbonaat genoemd. Het is een belangrijke anorganische chemische grondstof, die voornamelijk wordt gebruikt bij de productie van vlakglas, glasproducten en keramisch glazuur. Het wordt ook veel gebruikt bij huishoudelijk wassen, zuurneutralisatie en voedselverwerking.
De ontwikkelingsgeschiedenis van natriumcarbonaat zou moeten beginnen bij de eerste frisdrankindustrie. De natriumcarbonaatindustrie begon aan het einde van de 18e eeuw. Met de behoeften van de industrie en de verandering van grondstoffen voor Soda Making, heeft de productietechnologie van natriumcarbonaat (Na2CO3) zich snel ontwikkeld en is de productieapparatuur meestal grootschalig, gemechaniseerd en geautomatiseerd. In 1983 bedroeg de wereldproductie van natriumcarbonaat ongeveer 30 miljoen ton. In de geschiedenis van de natriumcarbonaatindustrie, de Franse n. lublanc, de Belgische E. Solvay en de Chinese houdebang hebben uitstekende bijdragen geleverd.
Vóór de kunstmatige synthese van natriumcarbonaat, werd in de oudheid ontdekt dat de as die door sommige zeewieren werd verbrand na het drogen alkali bevatte. Na weken en filtreren met heet water kon een bruine alkali-oplossing worden verkregen om te wassen. Een grote hoeveelheid natuurlijke alkali is afkomstig van mineralen, voornamelijk ondergronds begraven of alkalisch water. Het natuurlijke alkali-erts in de sedimentaire laag heeft de hoogste kwaliteit en is wijd verspreid. Aan het einde van de 18e eeuw werd de methode van kunstmatige synthese van natriumcarbonaat voor het eerst uitgevonden in Frankrijk. Lublanc gebruikte mirabilite, kalksteen en steenkool om te reduceren en bij hoge temperatuur te carboniseren om een ruw product zwarte as te verkrijgen dat voornamelijk Na2CO3 bevat. Na uitlogen, indampen, raffineren, herkristalliseren en drogen werd een zware natriumcarbonaat met een zuiverheid van ongeveer 97 procent verkregen. In 1861 vond Ernestolvy van België alleen natriumcarbonaat uit en verkreeg een patent. Omdat de bescherming van technische geheimen niet op grote schaal is toegepast, brak het in de jaren twintig door vanuit de Verenigde Staten. Vooral houdebang, een beroemde Chinese chemische expert, publiceerde in 1932 het boek "natriumcarbonaatproductie", dat 70 jaar geheim zal worden gehouden. De Solvay-methode werd in de wereld gepubliceerd. Houdebang heeft van 1939 tot 1942 ook een proces voor het maken van huisalkali opgezet en een proeffabriek in Sichuan opgericht. In 1952 werd in Dalian Chemical Plant een gezamenlijke werkplaats voor het maken van alkali opgericht. De Na-methode geïntroduceerd door Asahi-nitraatdochteronderneming in Japan is in wezen een compromismethode van bicarbonaatalkali en ammoniakalkali. De verhouding van natriumcarbonaat tot ammoniumchloride kan naar believen worden aangepast.
In 1783 loofde de Franse Academie van Wetenschappen een beloning uit van 1200 frank voor de methode om natriumcarbonaat te vervaardigen. In 1789 creëerde Lubran, een behandelend arts van de feodale heer Hertog van Orleans, Frankrijk, met succes een methode voor het maken van frisdrank. In 1791 verkreeg hij een patent en richtte hij een frisdrankfabriek op met een dagelijkse productie van 250 tot 300 kg. Naast keukenzout zijn de grondstoffen die in het Lubran-sodaproces worden gebruikt, geconcentreerd zwavelzuur, houtskool en kalksteen. Het productieproces is als volgt:
① Stap 1: gebruik geconcentreerd zwavelzuur om keukenzout om te zetten in natriumsulfaat:
② Stap 2: verwarm natriumsulfaat, houtskool en kalksteen samen in de oven. Natriumsulfaat reageert met houtskool in de oven om natriumsulfide en koolmonoxide te vormen:
③ Stap 3: natriumsulfide reageert met kalksteen om natriumcarbonaat en calciumsulfide te produceren:
De alkalische productiemethode van Lubran heeft een historisch precedent geschapen en uitstekende bijdragen geleverd aan de mensheid, maar heeft ook veel tekortkomingen. Het belangrijkste productieproces wordt bijvoorbeeld uitgevoerd in de vaste fase, het is moeilijk om continu te produceren met geconcentreerd zwavelzuur als grondstof, de apparatuur is ernstig gecorrodeerd, de productkwaliteit is onzuiver, het calciumsulfide is niet gemakkelijk oplosbaar in water , de neergeslagen slak wordt weggegooid, de grondstoffen worden niet volledig gebruikt, de kosten zijn hoog en HCI, CO en andere gassen worden gegenereerd, wat resulteert in milieuvervuiling. Verontrust door deze tekortkomingen, maakte de Belgische Solvay in 1861 natriumcarbonaat en natriumcarbonaat van zout, kalksteen en ammoniak Calciumchloride, dit is de ammoniak-alkalimethode. De reactiestappen zijn als volgt:
CO2 en NH3 die vrijkomen bij de reactie kunnen worden hergebruikt als grondstof.
De totale reactieformule is CaC03plus 2NaCl ===NaCl2plus Na2CO3
Hoewel deze soda-bereidingsmethode eenvoudiger en milieuvriendelijker is dan de Lubran-soda-bereidingsmethode, continue productie realiseert, de benuttingsgraad van zout aanzienlijk verbetert en lage kosten heeft, heeft deze een lage benuttingsgraad van grondstoffen en produceert een groot aantal door -producten met lage gebruikswaarde De tekortkomingen van CaCl2 achtervolgen mensen nog steeds, en het buitenland heeft zeer strikte controle op dit patent. China is lange tijd aan beperkingen onderhevig geweest vanwege het ontbreken van relevante technologie.
Ten slotte vond Houdebang in 1943 de gecombineerde Soda Making Method uit, ook wel bekend als de Houdebang Soda Making Method, die wordt gebruikt om natriumcarbonaat te maken in de industrie. Het brak destijds de technische blokkade van het buitenland en verbeterde de efficiëntie van het maken van frisdrank. Het is wereldwijd een veelgebruikte methode voor het maken van frisdrank geworden. Het specifieke proces is als volgt: voeg CO2 toe aan verzadigd ammoniak zout water (ammoniak en natriumchloride zijn verzadigde oplossingen) om de volgende reactie te produceren
De chemische reactievergelijking is:
Natriumbicarbonaat in de reactie wordt neergeslagen vanwege de lage oplosbaarheid, die verder kan worden gecalcineerd en ontleed in natriumcarbonaat, water en koolstofdioxide, waarvan koolstofdioxide opnieuw in de reactie kan komen voor hergebruik. Gezien de lage benuttingsgraad van tafelzout, de hoge kosten van Soda Making, de milieuvervuiling veroorzaakt door afvalvloeistof en -residuen en de moeilijkheid bij de behandeling, heeft Dhr. Houdebang in 1943 na duizenden tests met succes de gecombineerde Soda Making Method ontwikkeld. Dit nieuwe proces omvat de bouw van een ammoniakfabriek en een alkalifabriek in -- voor gezamenlijke productie. Ammoniakplant levert ammoniak en kooldioxide die de alkalifabriek nodig heeft. Ammoniumchloride in moederloog wordt gekristalliseerd door toevoeging van keukenzout als chemisch product of meststof. Zoutoplossing kan worden gerecycled. De "combinatie" in de zogenaamde "gecombineerde methode voor het maken van alkali" betekent dat de methode de synthetische ammoniakindustrie en de alkalische industrie samen combineert, gebruik maakt van het bijproduct CO2 tijdens de ammoniakproductie, het gebruik van kalksteenafbraak voor productie, en vereenvoudigt de productie-apparatuur. Bovendien vermijdt het gecombineerde natronloogproces ook de productie van calciumchloride, dat een niet erg nuttig bijproduct is in het ammoniaknatronloogproces. In plaats daarvan wordt ammoniumchloride, dat als meststof kan worden gebruikt, gebruikt om het terug te winnen, wat de benuttingsgraad van zout verbetert, het productieproces verkort, de vervuiling van het milieu vermindert, de kosten van natriumcarbonaat verlaagt en de voortgang van de industrie ter wereld.
Het opvallende kenmerk van Hough's Soda-bereidingsproces is om het proces continu te maken, om de schaal uit te breiden; Ten tweede, deze methode begint niet met vast ammoniumbicarbonaat, maar gebruikt zoutpekel om eerst ammoniak te absorberen en vervolgens carbonaat voor continue productie. Omdat deze methode geen tussenzout als hulpstof nodig heeft, kunnen de kosten worden verlaagd. In 1952 richtte China een 10t / D-proeffabriek op voor gecombineerde alkaliproductie in Dalian Chemical Plant, die in 1957 werd verbeterd. De processtroom van primaire zouttoevoeging, secundaire ammoniakabsorptie en primaire carbonatatie werd bepaald door middel van experimenten, en de selectie van apparatuur en operatie-indexen werden bevestigd. In 1964 werd de grootschalige gecombineerde sodafabriek voltooid en in gebruik genomen in Dalian Chemical Industry Company.
Vanwege de hoge prijs van geïmporteerd zout moet Japan op zoek naar nieuwe methoden om de benuttingsgraad van zout te verbeteren. In 1950 richtte de dochteronderneming van Asahi nitraat een 30t/D gecombineerde soda-fabriek op in de chemische fabriek van Mushan. In maart 1959 begon het met de oprichting van een nieuwe gecombineerde sodafabriek in de chemische fabriek van Chiba, met een dagelijkse productie van 300 ton natriumcarbonaat en ammoniumchloride, genoemd als AC-methode. In de jaren zeventig was de productie van ammoniumchloride in Japan overaanbod. Naast het hervatten van wat ammoniak-alkaliproductie, heeft Asahi-salpeter het nieuwe Asahi-proces tot stand gebracht, ook bekend als het NA-proces. Het kenmerk van het Xinxu-proces is dat de output van ammoniumchloride kan worden aangepast. De overtollige ammoniumchloride op de markt kan direct worden gedestilleerd met kalkmelk om ammoniak terug te winnen. Daarom is het verbruik van stoom en kalk minder dan dat van het ammoniak-alkaliproces. De hoeveelheid afvalvloeistof wordt teruggebracht tot bijna 1/3 van die van het ammoniak-alkaliproces. De concentratie van calciumchloride in afvalvloeistof kan 2,5 keer worden verhoogd en de benuttingsgraad van ruw zout kan meer dan 95 procent bedragen. Het Xinxu-proces heeft ook grote verbeteringen aangebracht in carbonisatie, kristallisatie en andere processen en apparatuurstructuur.
Tot nu toe heeft de ontwikkeling van natriumcarbonaat in het algemeen vorm gekregen. Later hebben mensen enkele kleine verbeteringen aangebracht in de verwerking volgens verschillende nadruk op gebruik, om het voor gebruik bij verschillende gelegenheden te bieden.