Carbonato de Sódio, também conhecido como carbonato de sódio, é classificado como sal, não alcalino. Também é chamado de soda ou carbonato de sódio no comércio internacional. É uma importante matéria-prima química inorgânica, utilizada principalmente na produção de vidro plano, produtos de vidro e esmalte cerâmico. Também é amplamente utilizado na lavagem doméstica, neutralização de ácidos e processamento de alimentos.
A história do desenvolvimento do carbonato de sódio deve começar desde a primeira indústria de refrigerantes. A indústria do carbonato de sódio começou no final do século XVIII. Com as necessidades da indústria e a mudança de matérias-primas para Soda Making, a tecnologia de produção de carbonato de sódio (Na2CO3) desenvolveu-se rapidamente, e os equipamentos de produção tendem a ser em larga escala, mecanizados e automatizados. Em 1983, a produção mundial de carbonato de sódio era de cerca de 30 milhões de toneladas. Na história da indústria do carbonato de sódio, o francês n. lublanc, o belga E. Solvay e o chinês houdebang fizeram contribuições extraordinárias.
Antes da síntese artificial de carbonato de sódio, descobriu-se nos tempos antigos que as cinzas queimadas por algumas algas marinhas após a secagem continham álcali. Após imersão e filtragem com água quente, pode-se obter uma solução alcalina marrom para lavagem. Uma grande quantidade de álcalis naturais vem de minerais, principalmente enterrados no subsolo ou em lagos de água alcalina. O minério alcalino natural na camada sedimentar tem o maior teor e é amplamente distribuído. No final do século 18, o método de síntese artificial de carbonato de sódio foi inventado pela primeira vez na França. A Lublanc usou mirabilite, calcário e carvão para reduzir e carbonatar em alta temperatura para obter um produto bruto de cinzas negras contendo principalmente Na2CO3. Após lixiviação, evaporação, refinação, recristalização e secagem, obteve-se um carbonato de sódio pesado com uma pureza de cerca de 97 por cento. Em 1861, Ernestolvy da Bélgica inventou o carbonato de sódio sozinho e obteve uma patente. Como a proteção de segredos técnicos não foi amplamente aplicada, ela fez um grande avanço nos Estados Unidos na década de 1920. Em particular, houdebang, um famoso especialista em química chinesa, publicou o livro "fabricação de carbonato de sódio" em 1932, que será mantido em segredo por 70 anos. O método Solvay foi publicado no mundo. Houdebang também estabeleceu o processo de fabricação de álcalis hous de 1939 a 1942 e estabeleceu uma planta piloto em Sichuan. Em 1952, uma oficina conjunta de fabricação de álcalis foi criada em Dalian Chemical Plant. O método Na introduzido pela subsidiária de nitrato Asahi no Japão é essencialmente um método de compromisso de álcalis bicarbonato e álcalis de amônia. A proporção de carbonato de sódio para cloreto de amônio pode ser ajustada à vontade.
Em 1783, a Academia Francesa de Ciências ofereceu uma recompensa de 1.200 francos pelo método de fabricação de carbonato de sódio. Em 1789, Lubran, um médico assistente do senhor feudal Duque de Orleans, na França, criou com sucesso um método para fazer refrigerante. Em 1791, ele obteve uma patente e estabeleceu uma fábrica de refrigerantes com uma produção diária de 250~300kg. Além do sal de mesa, as matérias-primas utilizadas no processo de soda Lubran incluem ácido sulfúrico concentrado, carvão vegetal e calcário. O processo de produção é o seguinte:
① Etapa 1: use ácido sulfúrico concentrado para converter sal de cozinha em sulfato de sódio:
② Passo 2: aqueça sulfato de sódio, carvão e calcário juntos no forno. O sulfato de sódio reage com o carvão no forno para formar sulfeto de sódio e monóxido de carbono:
③ Etapa 3: sulfeto de sódio reage com calcário para produzir carbonato de sódio e sulfeto de cálcio:
O método de produção de álcalis Lubran criou um precedente histórico e fez contribuições notáveis para a humanidade, mas também tem muitas deficiências. Por exemplo, o principal processo de produção é realizado na fase sólida, é difícil produzir continuamente com ácido sulfúrico concentrado como matéria-prima, o equipamento está severamente corroído, a qualidade do produto é impura, o sulfeto de cálcio não é facilmente solúvel em água , a escória precipitada é descartada, as matérias-primas não são totalmente aproveitadas, o custo é alto e são gerados HCI, CO e outros gases, resultando em poluição ambiental. Preocupado com essas deficiências, em 1861, a belga Solvay fez carbonato de sódio e carbonato de sódio a partir de sal, calcário e amônia Cloreto de cálcio, este é o método alcalino de amônia. As etapas da reação são as seguintes:
O CO2 e o NH3 gerados a partir da reação podem ser reutilizados como matérias-primas.
A fórmula da reação total é CaC03mais 2NaCl ===NaCl2mais Na2CO3
Embora este método de fabricação de refrigerante seja mais simples e ecológico do que o método de fabricação de refrigerante Lubran, realiza uma produção contínua, melhora muito a taxa de utilização de sal e tem baixo custo, tem baixa taxa de utilização de matérias-primas e produz um grande número de -produtos com baixo valor de uso As deficiências do CaCl2 ainda assombram as pessoas, e os países estrangeiros têm um controle muito rígido sobre essa patente. A China está restrita há muito tempo devido à falta de tecnologia relevante.
Finalmente, houdebang inventou o método combinado de fabricação de refrigerante em 1943, também conhecido como método de fabricação de refrigerante houdebang, que é usado para fazer carbonato de sódio na indústria. Ele quebrou o bloqueio técnico de países estrangeiros na época e melhorou ainda mais a eficiência da fabricação de refrigerantes. Tornou-se um método de fabricação de refrigerante amplamente utilizado no mundo. O processo específico é o seguinte: adicionar CO2 em água com sal de amônia saturada (amônia e cloreto de sódio são soluções saturadas) para produzir a seguinte reação
A equação química da reação deve ser:
O bicarbonato de sódio na reação é precipitado devido à sua baixa solubilidade, que pode ser calcinado e decomposto em carbonato de sódio, água e dióxido de carbono, dos quais o dióxido de carbono pode entrar na reação novamente para reutilização. Tendo em vista a baixa taxa de utilização do sal de mesa, o alto custo de fabricação de refrigerante, a poluição ambiental causada por resíduos líquidos e resíduos e a dificuldade de tratamento, o Sr. houdebang desenvolveu com sucesso o método combinado de fabricação de refrigerante em 1943 após milhares de testes. Este novo processo consiste em construir uma planta de amônia e uma planta de álcalis em -- para produção conjunta. A planta de amônia fornece amônia e dióxido de carbono exigido pela planta alcalina. O cloreto de amônio no licor mãe é cristalizado pela adição de sal de cozinha como produto químico ou fertilizante. A solução salina pode ser reciclada. A "combinação" no chamado "método combinado de fabricação de álcalis" significa que o método combina a indústria de amônia sintética e a indústria de fabricação de álcalis, utiliza o subproduto CO2 durante a produção de amônia, elimina o uso de decomposição de calcário para produção, e simplifica o equipamento de produção. Além disso, o processo de soda cáustica combinada também evita a produção de cloreto de cálcio, que é um subproduto pouco útil no processo de soda cáustica de amônia. Em vez disso, o cloreto de amônio, que pode ser usado como fertilizante, é usado para recuperá-lo, o que melhora a taxa de utilização do sal, encurta o processo de produção, reduz a poluição ao meio ambiente, reduz o custo do carbonato de sódio e promove o progresso da indústria do mundo.
A característica marcante do processo de fabricação de refrigerante da Hough é tornar o processo contínuo, de modo a expandir a escala; Em segundo lugar, este método não começa com bicarbonato de amônio sólido, mas usa salmoura para absorver amônia primeiro e depois carbonato para produção contínua. Como este método não necessita de sal intermediário como agente auxiliar, o custo pode ser reduzido. Em 1952, a China estabeleceu uma planta piloto de 10 t/D para produção combinada de álcalis na planta química de Dalian, que foi aprimorada em 1957. O fluxo do processo de adição de sal primário, absorção secundária de amônia e carbonatação primária foi determinado através de experimentos, e a seleção de equipamentos e índices de operação foram afirmados. Em 1964, a planta combinada de refrigerantes em grande escala foi concluída e colocada em operação na Dalian Chemical Industry Company.
Devido ao alto preço do sal importado, o Japão deve buscar novos métodos para melhorar a taxa de utilização do sal. Em 1950, a subsidiária da Asahi nitrate estabeleceu uma fábrica de refrigerantes combinada de 30 t / D na fábrica de produtos químicos de Mushan. Em março de 1959, começou a estabelecer uma nova planta combinada de refrigerantes na planta química de Chiba, com uma produção diária de 300t de carbonato de sódio e cloreto de amônio, denominado como método AC. Na década de 1970, a produção de cloreto de amônio no Japão foi superabastecida. Além de retomar a produção de álcalis de amônia, o salitre Asahi estabeleceu o novo processo Asahi, também conhecido como processo NA. A característica do processo Xinxu é que a saída de cloreto de amônio pode ser ajustada. O excesso de cloreto de amônio no mercado pode ser destilado diretamente com leite de cal para recuperar a amônia. Portanto, o consumo de vapor e cal é menor que o do processo de amônia alcalina. A quantidade de líquido residual é reduzida para quase 1/3 daquela do processo de amônia alcalina. A concentração de cloreto de cálcio no líquido residual pode ser aumentada em 2,5 vezes e a taxa de utilização do sal bruto pode chegar a mais de 95%. O processo Xinxu também fez grandes melhorias na carbonização, cristalização e outros processos e estrutura do equipamento.
Até agora, o desenvolvimento do carbonato de sódio tomou forma em geral. Mais tarde, as pessoas fizeram algumas pequenas melhorias no processamento de acordo com diferentes ênfases no uso, de modo a disponibilizá-lo para uso em diferentes ocasiões.