侯氏制堿法PPT課件.ppt

純堿的工業(yè)制法 1 制玻璃 制皂 造紙 紡織等 純堿的應(yīng)用 2 人類獲得堿開始是從草木灰中獲得碳酸鉀 后來又從鹽堿地或鹽湖中獲得碳酸鈉 隨著工業(yè)革命的進行 人類對堿的需求越來越大 遠遠不能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要 1788年法國勒布朗發(fā)明了路布蘭制堿法 其原理是 但是由于氯化氫氣體在最初的十年內(nèi)未被利用 這不但危害工人的健康而且使農(nóng)業(yè)作物受到侵蝕 硫化鈣污染環(huán)境 臭氣四溢 4 純堿發(fā)現(xiàn)史 3 1862年比利時人索爾維以NaCl CaCO3 NH3和H2O為主要原料 制得純凈的碳酸鈉 索爾維制堿法 氨堿法 4 在飽和食鹽水中通入足量氨氣至飽和 然后加壓下通入二氧化碳 制得小蘇打 NH3 CO2 H2O NH4HCO3NaCl NH4HCO3 NH4Cl NaHCO3 為什么飽和食鹽水要先氨化 再通入二氧化碳 NH3比CO2溶解度大 先使氨飽和有利用于CO2吸收 將析出的小蘇打在250 下焙燒以制得碳酸鈉 NaHCO3 CO2 Na2CO3 H2O 析出小蘇打的母液里加入消石灰 2NH4Cl Ca OH 2 CaCl2 2NH3 2H2O 索爾維制堿法 氨堿法 為了提高氨的利用率 5 缺點 CaCl2大量 用途不大 NaCl利用率72 74 留在母液中 優(yōu)點 原料經(jīng)濟 能連續(xù)生產(chǎn) CO2和NH3能回收使用 產(chǎn)品質(zhì)量純凈 評價一下索爾維制堿法的優(yōu)缺點 6 1921年10月侯德榜在美國獲得博士學(xué)位 為了創(chuàng)建中國的制堿工業(yè) 受愛國實業(yè)家范旭東之聘請 毅然從美國啟程回國 決心自己開發(fā)制堿新工藝 經(jīng)過600多次研究實驗 分析了2000多個樣品 歷時5年 于1942年發(fā)明了氨堿法與合成氨聯(lián)合生產(chǎn)的改進工藝 被命名為 聯(lián)合制堿法 也叫 侯氏制堿法 從而開創(chuàng)了世界制堿工業(yè)的新紀元 凡是黃頭發(fā)藍眼睛的人能辦到的 我們黑頭發(fā)黑眼睛的人也一定能辦到 紅三角牌純堿 侯氏制堿法 又稱聯(lián)合制堿法 至今仍為全世界絕大多數(shù)堿廠采用 侯德榜先生揭開了索爾維法的秘密 創(chuàng)立了中國人自己的制堿工 侯氏制堿法 同時為發(fā)展小化肥工業(yè)作出了貢獻 他像一塊堅硬的基石 托起了中國現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的大廈 7 侯氏制堿法 與 索爾維制堿法 的主要不同在母液的處理上 根據(jù)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5 10 時 向母液中加入食鹽細粉 而使NH4Cl單獨結(jié)晶析出供做氮肥 8 母液 侯氏制堿法生產(chǎn)流程 飽和食鹽水 通入NH3 飽和氨化食鹽水 通入CO2 析出NaHCO3 Na2CO3 CO2 循環(huán) 母液 加入食鹽細粒 析出NH4Cl 循環(huán) 加CaO CaCl2 廢渣 NH3 廢液 循環(huán) 索爾維法 通氨氣 冷卻 過濾 洗滌 干燥 9 向飽和食鹽水中通入過量的NH3和CO2 NaCl NH3 CO2 H2O NH4Cl NaHCO3 再將所得NaHCO3焙燒制得純堿2NaHCO3 Na2CO3 H2O CO2 侯德榜制堿法 聯(lián)堿法 1 原料 NaCl NH3 CO2 焦碳 空氣 水 2 反應(yīng)原理 10 向析出小蘇打的母液中加入研細的NaCl 并通入氨氣 還得到另一產(chǎn)品NH4Cl固體 可用作化工原料和化肥使用 優(yōu)點 保留了氨堿法的優(yōu)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(lián)合 利用了合成氨制原料氣時產(chǎn)生的CO 將其轉(zhuǎn)化成CO2 革除了CaCO3制CO2這一工序 縮短了生產(chǎn)流程 降低成本 減少無大用途的CaCl2 11 運用離子反應(yīng)的知識解釋 1 通入氨氣和二氧化碳后的溶液中哪些溶質(zhì)離子大量存在 2 Na NH4 CI HCO3 四種離子可以大量共存嗎 它們可以組成集中物質(zhì) NaClNH4HCO3NaHCO3NH4Cl 3 為什么能夠得到碳酸氫鈉固體呢 Na NH4 CI HCO3 12 溶解度數(shù)據(jù) 13 3 為什么能夠得到碳酸氫鈉固體呢 碳酸氫鈉溶解度小 4 析出碳酸氫鈉后的母液中還存在哪些離子 哪些離子的數(shù)目發(fā)生了較大變化 還有NH4 CI Na HCO3 濃度減小 5 向母液中加入研細的氯化鈉后 為什么會析出固體氯化銨呢 同離子效應(yīng)降溫度溶解度小 14 2020 1 8 15 侯氏制堿法 采取了怎樣的方式對母液進行處理 1 向母液中加食鹽細粒 3 降溫至5 左右 2 向母液中通氨氣 16 符合現(xiàn)在提倡的 綠色化學(xué)的要求 提高了原料 NaCl 的利用率 不產(chǎn)生無用的CaCl2 體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性 利用一個廠的廢料 作為另一個廠的主要原料 如合成氨廠的廢料CO2 可以作為堿廠的主要原料 堿廠無用的Cl 可以代替價格比較昂貴的硫酸用來固定氨 制成氮肥 降低了成本 提高了綜合經(jīng)濟效益 17 諸位 我們總算制出合格的中國堿 這是我們多少年來的夙愿 為此我們支付多少辛苦 嘗盡人間辛酸 用索爾維法制堿我們永利是第31家 而在亞洲 在遠東我們則是第一家 今天看見這雪白 純潔的產(chǎn)品 心里無比激動和喜悅 為了使我們的產(chǎn)品區(qū)別于土法生產(chǎn)的口堿和進口的卜內(nèi)門公司的洋堿 我提議取名為純堿 范旭東 18 侯氏制堿法 流程圖 19 鞏固與提高 1862年比利時人索爾維以NaCl CO2 NH3和H2O為主要原料 制得純凈的碳酸鈉 叫索爾維制堿法 其主要操作是 在氨化飽和食鹽水中通入二氧化碳 制得小蘇打 把小蘇打在250 下焙燒以制得碳酸鈉 二氧化碳循環(huán)使用 析出小蘇打的母液里加入生石灰 使氨循環(huán)使用 閱讀上述材料 回答以下問題 1 飽和食鹽水要先氨化 再通入二氧化碳的原因是 在這個生成NaHCO3過程中 兩步相關(guān)的化學(xué)方程式是 NH3 CO2 H2O NH4HCO3 NH4HCO3 NaCl NaHCO3 NH4Cl NH3比CO2溶解度大 先使氨飽和有利于CO2吸收 20 2 在析出NaHCO3的母液中加入生石灰時 發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 3 我國著名的科學(xué)家侯德榜于1940年沖破了 索爾維法 技術(shù)封鎖 并加以改進 在析出小蘇打的母液中加入食鹽 使氯化銨晶體析出 析出氯化銨的母液再通入氨氣進行氨化 循環(huán)使用 這便是舉世聞名的 侯氏制堿法 你認為侯氏制堿法與索爾維制堿法相比 它的主要優(yōu)點是 CaO 2NH4Cl CaCl2 2NH3 H2O 少用一個原料CaO 減少無大用途的CaCl2 增加了可作化肥或化工原料的NH4Cl NaCl得到充分利用 21 根據(jù)侯德榜制堿法原理并參考下表數(shù)據(jù) 實驗室制備純堿的主要步驟是 將配制好的飽和NaCI溶液倒入燒杯中加熱 控制溫度在30 35 攪拌下分批加入研細的NH4HCO3固體 加料完畢后 繼續(xù)保溫30分鐘 靜置 過濾得NaHCO3晶體 用少量蒸餾水洗滌除去雜質(zhì) 抽干后 轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中 灼燒兩小時 得到Na2CO3固體 35 NH4HCO3會有分解 1 反應(yīng)溫度控制在30 35 是因為若高于35 則 若低于30 則 為控制此溫度范圍 應(yīng)采取的加熱方法是 22 2 加料完畢后 繼續(xù)保溫30分鐘 目的是 只析出NaHCO3晶體的原因是 用蒸餾水洗滌NaHCO3晶體的目的是除去 雜質(zhì) 以化學(xué)式表示 3 過濾所得母液中含有 以化學(xué)式表示 需加入 并做進一步處理 使NaCI溶液循環(huán)使用 同時可回收NH4Cl 使反應(yīng)充分進行NaHCO3的溶解度最小NaClNH4ClNH4HCO3 NaHCO3NaClNH4ClNH4HCO3 加氯化鈉細粉 通氨氣 23 4 測試純堿產(chǎn)品中NaHCO3含量的方法是 準確稱取純堿樣品Wg 放入錐形瓶中加蒸餾水溶解 加1 2滴酚酞指示劑 用物質(zhì)的量濃度為c mol L 的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無色 指示CO32 H HCO3 反應(yīng)的終點 所用HCl溶液的體積為V1mL 再加1 2滴甲基橙指示劑 繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙 所用HCl溶液總體積為V2mL 寫出純堿樣品中NaHCO3質(zhì)量分數(shù)的計算式 NaHCO3 24 NH4HCO3分解反應(yīng)速率降低水浴加熱 使反應(yīng)充分進行NaHCO3的溶解度最小NaClNH4ClNH4HCO3 NaHCO3NaClNH4ClNH4HCO3 25 我國制堿專家侯德榜先生潛心研究制堿技術(shù) 發(fā)明了 侯氏制堿法 制堿過程中重要的一步反應(yīng)為 NaCl CO2 NH3 H2O NaHCO3 NH4Cl 某同學(xué)根據(jù)以上反應(yīng)原理 正確設(shè)計了實驗室模擬工業(yè)制堿裝置圖 根據(jù)其設(shè)計 請你參與合作解答以下問題 26 1 裝置A制取的氣體是 裝置F制取的氣體是 2 你建議的裝置連接順序為 3 裝置D中導(dǎo)管7下端接一下粗的玻管的作用是 中間直導(dǎo)管的作用是 4 欲在裝置D中能得到較多的碳酸氫鈉晶體析出 你認為實驗中應(yīng)注意哪些實驗要點 包括試劑濃度 實驗順序等 CO2 1 4 5 2 3 6 10 8 9 7 NH3 防止產(chǎn)生倒吸 利于氣體吸收和排出未反應(yīng)的氣體 并使D中的壓強與外界相等 所用食鹽水必須飽和