化工工藝學(xué)課件(薛榮書(shū)、譚世語(yǔ)主編)第4章純堿和燒堿目錄純堿的概述純堿的生產(chǎn)工藝純堿的性質(zhì)與變化規(guī)律燒堿的概述燒堿的生產(chǎn)工藝燒堿的性質(zhì)與變化規(guī)律純堿的概述01純堿：純堿是一種無(wú)機(jī)化合物，化學(xué)式為Na2CO3，分子量為105.99。它是一種白色固體，易溶于水，具有強(qiáng)烈的腐蝕性。純堿是重要的化工原料之一，廣泛應(yīng)用于玻璃、肥皂、紙張、紡織品、皮革等生產(chǎn)領(lǐng)域。純堿的定義純堿是玻璃制造的主要原料之一，用于生產(chǎn)平板玻璃、玻璃纖維和各種玻璃制品。玻璃工業(yè)純堿是生產(chǎn)肥皂和合成洗滌劑的重要原料，能夠去除污漬和油脂。肥皂和合成洗滌劑純堿在紡織品和印染工業(yè)中用于處理棉、麻、絲等天然纖維，提高其染色性能和柔軟度。紡織品和印染純堿在皮革鞣制過(guò)程中用于軟化皮革，提高其柔韌性和耐用性。皮革純堿的用途VS純堿的生產(chǎn)始于18世紀(jì)中葉，最初采用天然堿礦加工制得。隨著工業(yè)革命的發(fā)展，人們開(kāi)始探索人工合成純堿的方法。1861年，比利時(shí)化學(xué)家索爾維開(kāi)發(fā)出了以食鹽、石灰石和煤為原料生產(chǎn)純堿的方法，稱(chēng)為索爾維法。該方法一直沿用至今，但不斷得到改進(jìn)和完善?，F(xiàn)狀目前，全球純堿年產(chǎn)量約為3000萬(wàn)噸，主要生產(chǎn)國(guó)包括中國(guó)、美國(guó)、俄羅斯等國(guó)家。中國(guó)是全球最大的純堿生產(chǎn)國(guó)，產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的30%以上。主要的生產(chǎn)工藝包括索爾維法、侯氏制堿法和天然堿加工等。隨著科技的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，純堿的需求量將繼續(xù)保持增長(zhǎng)趨勢(shì)。歷史純堿的生產(chǎn)歷史與現(xiàn)狀純堿的生產(chǎn)工藝02氨堿法是最早工業(yè)化生產(chǎn)純堿的方法，由比利時(shí)人索爾維于1861年發(fā)明，故又稱(chēng)索爾維法。目前約占世界純堿產(chǎn)量的四分之一。氨堿法生產(chǎn)純堿的原料為食鹽、氨和石灰。生產(chǎn)中主要控制下列幾個(gè)溫度指標(biāo)鹽水精制溫度為50℃左右；氨堿法生產(chǎn)工藝石灰窯煅燒溫度為1850℃左右；煅燒溫度為1600℃左右。碳化溫度為10℃左右；氨堿法生產(chǎn)流程主要包括石灰窯、鹽水精制、氨鹽水碳酸化、濾過(guò)、蒸氨、石灰苛化等步驟。氨堿法生產(chǎn)工藝聯(lián)堿法全稱(chēng)侯氏（“侯”系中國(guó)化學(xué)家侯德榜）聯(lián)合制堿法，又稱(chēng)侯氏制堿法，簡(jiǎn)稱(chēng)聯(lián)合制堿或聯(lián)堿。是我國(guó)化學(xué)家侯德榜于1943年首先提出的新工藝。日本稱(chēng)為“侯式制堿法”，歐美各國(guó)稱(chēng)為“聯(lián)合制堿法”。在天然資源較豐富的地區(qū)，值得采用。聯(lián)堿法與氨堿法相比，具有流程短、設(shè)備少、生產(chǎn)成本低、沒(méi)有廢酸廢液排出、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。聯(lián)堿法生產(chǎn)流程包括：原料鹽+水+氨氣+二氧化碳→碳酸氫鈉+氯化銨→碳酸氫鈉+氯化銨+氯化鈉→碳酸鈉+氯化銨。聯(lián)堿法生產(chǎn)工藝天然堿是重要的化工原料，可用于制燒堿、純堿、小蘇打等。在20世紀(jì)70年代，世界天然堿產(chǎn)量曾占純堿總產(chǎn)量的10%以上，后因合成法的迅速發(fā)展，其產(chǎn)量有所下降，但仍占純堿總產(chǎn)量的20%左右。天然堿加工生產(chǎn)純堿的方法有三種：冷析結(jié)晶法、熱析結(jié)晶法和重質(zhì)純堿加工法。天然堿加工生產(chǎn)工藝純堿的性質(zhì)與變化規(guī)律0301純堿的外觀純堿為白色粉末或細(xì)粒，無(wú)臭、味咸。02純堿的溶解性純堿易溶于水，在20℃時(shí)，溶解度為50g/100g水。03純堿的吸濕性純堿具有吸濕性，容易結(jié)塊，因此應(yīng)存放在干燥的地方。純堿的物理性質(zhì)010203純堿是一種強(qiáng)堿，具有堿性反應(yīng)，可以與酸反應(yīng)生成鹽和水。純堿的堿性純堿在水中會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，生成氫氧化鈉和碳酸氫鈉。純堿的水解反應(yīng)在特定條件下，純堿可以參與氧化還原反應(yīng)。純堿的氧化還原反應(yīng)純堿的化學(xué)性質(zhì)01純堿的結(jié)晶規(guī)律02純堿的分解規(guī)律在一定條件下，純堿會(huì)結(jié)晶成六方晶體，結(jié)晶過(guò)程受溫度、濃度、雜質(zhì)等因素影響。在高溫下，純堿會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，生成氧化鈉和二氧化碳。純堿的變化規(guī)律燒堿的概述040102燒堿，也稱(chēng)為氫氧化鈉或苛性鈉，是一種強(qiáng)堿化合物，化學(xué)式為NaOH。它是一種白色固體，易溶于水，具有強(qiáng)烈的腐蝕性和刺激性。燒堿的定義燒堿在工業(yè)上有著廣泛的用途，主要用于制造紙漿、肥皂、染料、人造絲等。此外，燒堿還用于石油精煉、廢水處理、金屬清洗等領(lǐng)域。0102燒堿的用途燒堿的生產(chǎn)已有幾百年的歷史，最早是從天然堿中提取的。目前，工業(yè)上主要通過(guò)電解食鹽的方法大規(guī)模生產(chǎn)燒堿，同時(shí)也有其他方法如苛化法等。隨著環(huán)保要求的提高和技術(shù)進(jìn)步，燒堿生產(chǎn)正朝著綠色、低碳的方向發(fā)展。燒堿的生產(chǎn)歷史與現(xiàn)狀燒堿的生產(chǎn)工藝05隔膜法利用隔膜將電解槽的陽(yáng)極和陰極隔開(kāi)，使氫離子和氯離子分別在陽(yáng)極和陰極放電生成氯氣和氫氣。同時(shí)，在陰極區(qū)產(chǎn)生的氫氧化鈉溶液經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、濃縮和分離，得到固體燒堿。離子交換膜法采用離子交換膜代替隔膜，使電解過(guò)程中的離子傳遞更為高效。該方法具有電流效率高、氯氣純度高、堿濃度高等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前主流的燒堿生產(chǎn)工藝。電解法生產(chǎn)工藝將氫氣和氯氣在一定條件下合成氯化氫氣體，作為生產(chǎn)聚氯乙烯的原料。同時(shí)，副產(chǎn)的氯化氫氣體可以用于生產(chǎn)燒堿。將乙炔和氯化氫在催化劑作用下合成氯乙烯，再通過(guò)聚合反應(yīng)得到聚氯乙烯樹(shù)脂。氯乙烯的生產(chǎn)過(guò)程中需要大量燒堿作為反應(yīng)介質(zhì)和洗滌劑。氯堿共生生產(chǎn)工藝氯乙烯合成氯化氫合成將工業(yè)尾氣中的氯化氫氣體回收，通過(guò)與水反應(yīng)生成鹽酸，同時(shí)副產(chǎn)的氫氣可以用于生產(chǎn)燒堿。工業(yè)尾氣回收將氯化氫氣體從混合氣體中脫吸出來(lái)，與水反應(yīng)生成鹽酸，同時(shí)副產(chǎn)的氫氣可以用于生產(chǎn)燒堿。該方法具有資源利用率高、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。鹽酸脫吸回收工業(yè)氣體中的燒堿生產(chǎn)工藝燒堿的性質(zhì)與變化規(guī)律06

燒堿的物理性質(zhì)燒堿的溶解性燒堿易溶于水，溶解時(shí)會(huì)放出大量的熱。燒堿的密度和形態(tài)燒堿的密度比水大，熔點(diǎn)為318℃，易溶于水和醇類(lèi)、醚類(lèi)、酯類(lèi)等有機(jī)溶劑，呈現(xiàn)出液態(tài)。燒堿的吸濕性和潮解性燒堿暴露在空氣中會(huì)吸收水分并放出大量的熱，因此需要密封保存。燒堿是一種強(qiáng)堿，具有強(qiáng)烈的腐蝕性，能與酸發(fā)生中和反應(yīng)，生成鹽和水。燒堿的強(qiáng)堿性燒堿的氧化性燒堿的還原性在一定條件下，燒堿可以被氧化劑氧化，生成過(guò)氧化鈉或超氧化鈉。在一定條件下，燒堿可以被還原劑還原，生成氫氣或氨氣。03