“液相法硭硝制碱”的概念、定义、翻译、参考文献-科学参考

单词

液相法硭硝制碱

释义

【液相法硭硝制碱】

拼译：making soda of sodium sulfate by the method of liquid phase

纯碱和烧碱是基本化工原料，它在化学工业、冶金工业、石油加工业、玻璃工业、造纸工业、食品及纺织等工业中具有广泛的用途。

纯碱的主要制法是索尔维(Solvay)法亦即氨碱法(1873)，烧碱的主要制法是食盐水溶液电解法亦即氯碱法，这两种方法的原料都是食盐。前者的主要问题是原料食盐的利用率低和废液难处理，后者的主要问题是耗电巨大和副产品氯气过剩。为了解决中国食盐短缺、电力不足和氯气过剩的问题，发展中国制碱工业、必须开拓新的制碱方法。液相法硭硝制碱(包括纯碱和烧碱)是以硭硝、石灰和二氧化碳为原料，借助于双酚A在一般反应温度、常压下经液相化学反应制碱的新方法。它的推广和应用必将为开发中国硭硝资源，发展中国的国民经济作出巨大的贡献，乃至会推动世界制碱工业的进步。

由硭硝制碱的最早方法是路布兰(Leblanc)法即固相法(1790)，但由于该法能耗高、产品质量差、产生的硫化氢污染环境、固相反应难以连续化作业，所以工业上早已被淘汰。近年来研究比较多的是用硭硝代替索尔维法中的食盐，但由于钠的利用率低而失败。以硭硝为原料制烧碱是国内外科技工作者研究的热点，主要有两种方法：电解法和化学法。电解法是以硭硝为原料，在一种特殊的电解槽中电解。主要缺点是电解时所需的离子交换膜制造困难，离子交换膜阻力大，耗电很高。此法正处在研究阶段，未见有应用的报道。由硭硝经化学法制烧碱的文献报道不多。日本和美国专利曾报道在添加甘油或糖的水溶液中，硫酸钠可直接与氢氧化钙反应，生成较高浓度的氢氧化钠溶液，但此法中得到的氢氧化钠溶液中钙盐的含量占一半以上，这使得浓缩氢氧化钠变得非常困难。70年代日本专利中报道了在添加乙二醇的水溶液中，硫酸钠与氢氧化钙直接反应，可以生成浓度为4%左右的氢氧化钠溶液，但至今未见工业应用的报道原因可能是4%的氢氧化钠溶液对于工业生产来说浓度太低、乙二醇的回收成本高、困难大。

与上述各种制碱方法相比，液相法由硭硝制碱可能是唯一能够较快工业化的新的制碱方法。其主要优点是：原料储量丰富，易于开采，价格低廉，生产成本低；工艺简单、流程短，设备投资少；节电、节能，能量消耗为电解法的10%以下；无三废产生，不受氯气平衡的制约，可以大量生产。采用液相法由硭硝制烧碱的化学反应原理及工艺流程是：硫酸钠与氢氧化钙可直接反应得到氢氧化钠，即：

Na₂SO₄十Ca(OH)₂=CaSO₄_2NaOH

但不能用这条途径直接转化，因为此反应为可逆平衡反应，平衡常数很小，生成的氢氧化钠浓度只有1%左右，没有工业应用价值，而必须通过弱酸性物质双酚A这个中间介质起媒介作用，经过中间产品双酚A钠才有可能实现这个转化。因为双酚A(用H2R表示)能与生成的氢氧化钠反应，生成双酚A钠(用Na↓（2R表示)，且溶于水中，破坏了平衡，使平衡向右移动，平衡常数大大增加，使硫酸钠的转化率大大提高。其反应为：

Na₂SO₄+H₂R+Ca(OH)₂=CaSO₄_Na↓（2R+2H₂O

过滤除去沉淀CaSO₄，得到Na₂R水溶液。在其中通入CO₂，可得到高浓度(〉12%)Na₂C()₃水溶液，并且双酚A中间介质再生，在生产过程中没有消耗掉，不断循环再用。反应为：

Na₂R+CO₂+H₂O=Na₂CO₃+H₂R_{/p>过滤回收双酚A，所得到的Na↓（2}CO₃溶液不用浓缩可直接与Ca(OH)₂反应，用于苛化法制烧碱。反应为：

Na₂CO₃+Ca(OH)₂=CaCO₃_2NaOH

过滤除去沉淀CaCO↓（3，得到高浓度(〉10%)的NaOH溶液(稀碱)。稀碱经浓缩除去大部分水分和未转化的Na₂SO₄和Na₂CO₃，可得到〉42%的液碱，液碱经熔熬可得到〉96%的固碱。从工艺流程图中可以看出，液相法由硭硝制烧碱整个工艺过程分为两大部分，第一部分是将Na₂SO₄转化为高浓度的Na₂CO₃水溶液，这是研究的重点，是整个工艺的关键。第二部分从苛化、浓缩、熔熬有非常成熟的工艺，这不是研究的重点。

1988年，王久芬等开始进行液相法由硭硝制烧碱的研究，获得了实验室千克级试验的成功，于1989年10月申报了发明专利，1991年列为兵器工业1991年企业技术开发(军转民)计划国家重点项目，与国营晋安化工厂合作进行吨级中试，进一步开发此项新技术。吨级中试已于1994年5月17日通过中国兵器工业总公司部级技术鉴定。鉴定委员会认为，该法通过双酚A做为介质，解决了硭硝制碱的技术关键，技术新颖，工艺简单可行，技术路线属国防首创，在同类技术中处于国际领先地位。中试的研究结果表明：硫酸钠的一次转化率＞85%，硫酸钠的利用率＞95%，远高于索尔维法中食盐的利用率(〈75%)；苛化反应的转化率为90%，苛化转化率不高的原因主要是因为碳酸钠溶液中含有部分碳酸氢钠；双酚A的回收率为99%，因为双酚A是价格比较高的有机化合物，提高双酚A的回收率是决定该工艺是否具有强大生命力的关键。

吨级大型试验，获得成功的同时并进行实验室有关研究，实验室还研究转化反应的平衡常数的测定，以及该转化反应在最佳工艺条件下，双酚A所能达到的最大平衡浓度的测定；碳化反应的最佳工艺条件的确定和反应热效应的测定；用其他有机化合物代替双酚A作中间介质的研究；废渣的处理与应用等。计划在20世纪内完成基础理论的研究和工业化实践。

【参考文献】：

1 Nikolas Leblanc Bugge Das Buch der grossen Chimiker．1922，1∶292～303

2 Solvay E．Nalure 1922，110

3 侯德榜，制碱工学，北京：化学工业出版社，1960

4 宾科夫斯基，等．纯碱生产及自动控制(译文集)，北京：化学工业出版社，1982

5 兰特Z．索尔维法制碱．1983

6 日本公开特许，昭58～37250

(华北工学院王久芬教授撰)

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