侯氏制碱法原理

　　优点x0dx0a　　保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到 96 %； NH4Cl 可做氮肥(氮肥不可与碱性物质混用，但可用草木灰检验其纯度) ；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气 CO 转化成 CO2 ，革除了 CaCO3 制 CO2 这一工序，减少可能造成的环境污染。x0dx0a　　发明原理x0dx0a　　氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵，这是第一步。第二步是：碳酸氢铵与氯化钠反应生成一分子的氯化铵和碳酸氢钠沉淀。 根据 NH4Cl 在常温时的溶解度比 NaCl 大，而在低温下却比 NaCl 溶解度小的原理，在 278K ～ 283K(5 ℃～ 10 ℃ ) 时，向母液中加入食盐细粉，而使 NH4Cl 单独结晶析出供做氮肥。

为了实现中国人自己制碱的梦想，揭开索尔维法生产的秘密，打破洋人的封锁，侯德榜把全部身心都投入到研究和改进制碱工艺上，经过5年艰苦的摸索，终于在1926年生产出合格的纯碱。侯德榜，字致本，著名化学家，侯氏制碱法的创始人。于1890年8月9日出生于福建省闽侯县坡尾村的农民家庭。1907年以优异成绩毕业于福州英华书院。1913年以特别优秀的成绩完成预科学业，公费派往美国留学。1921年获博士学位，同年接受永利碱业公司的聘请，回国发展我国的化学工业。曾任塘沽永利碱厂和南京永利硫酸铵厂总工程师兼厂长、永利化学公司总经理。为解决当时国内外市场急需纯碱，在较短的时间掌握并改进了著名的索尔维制碱法，使工艺过程缩短，而产量大增，1939年首先提出并自行设计的新的联合制碱法的连续过程，使纯碱工业和氮肥工业得到发展，这就是著名的“侯氏制碱法”。

侯氏制碱法碳酸钠用途非常广泛。虽然人们曾先后从盐碱地和盐湖中获得碳酸钠，但仍不能满足工业生产的需要。1862年，比利时人索尔维（ernestsolvay1838—1922）发明了以食盐、氨、二氧化碳为原料制取碳酸钠的“索尔维制碱法”（又称氨碱法）。此后，英、法、德、美等国相继建立了大规模生产纯碱的工厂，并组织了索尔维公会，对会员以外的国家实行技术封锁。第一次世界大战期间，欧亚交通梗塞。由于我国所需纯碱都是从英国进口的，一时间，纯碱非常缺乏，一些以纯碱为原料的民族工业难以生存。1917年，爱国实业家范旭东在天津塘沽创办了永利碱业公司,决心打破洋人的垄断，生产出中国的纯碱。他聘请正在美国留学的侯德榜先生出任总工程师。1920年，侯德榜先生毅然回国任职。他全身心地投入制碱工艺和设备的改进上，终于摸索出了索尔维法的各项生产技术。1924年8月,塘沽碱厂正式投产。1926年，中国生产的“红三角”牌纯碱在美国费城的万国博览会上获得金质奖章。产品不但畅销国内，而且远销日本和东南亚。针对索尔维法生产纯碱时食盐利用率低，制碱成本高，废液、废渣污染环境和难以处理等不足，侯德榜先生经过上千次试验，在1943年研究成功了联合制碱法。这种方法把合成氨和纯碱两种产品联合生产，提高了食盐利用率，缩短了生产流程，减少了对环境的污染，降低了纯碱的成本。联合制碱法很快为世界所采用。

“侯氏制碱法”的原理是联合制碱工艺与合成氨法以同时制取纯碱和氯化氨。具体为：利用合成氨中的废气CO2作为碳化原料，省去了石灰窑。（1）NH3+H2O+CO2=NH4HCO3　　（2）NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓ 　（3）2NaHCO3（加热）=Na2CO3+H2O+CO2↑ 　注意：优点 ：保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到 96 %； NH4Cl 可做氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气 CO 转化成 CO2 ，革除了 CaCO3 制 CO2 这一工序。由此，纯碱的成本与国际通用的“索尔维法”比降低了40％。同时循环利用食盐水，并利用其中的Cl生产农用肥NH4Cl，将食盐水的利用率提高到98％以上。与“索维尔法”、“察安法”的间断生产不同，“侯氏制碱法”采用了连续生产法，大大提高了生产效率。

低温下用氨饱和的饱和食盐水通入二氧化碳（CO2）可析出碳酸氢钠(NaHCO3)，此时母液中Na+减少而Cl-相对多，此时再加入细盐末，因同离子效应，低温氯化铵（NH4Cl）溶解度突然降低，而食盐(NaCl)的溶解度变化不大，所以氯化铵（NH4Cl）析出而食盐不析出，再用氨饱和后通二氧化碳（CO2），结果往返析出NaHCO3和NH4Cl，其中氨由氮与水中的氢化合制成，CO2是提取氢气和氮气的半水煤气之副产品，这样巧妙的把氮气工业和制碱工业联合起来，故候氏制碱法又称联合制碱法。该法生产的碱质量优良，纯白如雪，在1926年获美国费城“万国博览会金质奖"

nacl+co2+nh3+h2o=nahco3↓+nh4cl在该条件下na+浓度较大（饱和食盐水），导致碳酸氢钠溶解度降低而析出沉淀。

侯氏制碱法原理方程式：NH3+H2O+CO2=NH4HCO3，联合法制碱是以氯化钠、二氧化碳、氨和水为原料，制取纯碱，副产氯化铵的过程。纯碱是基本化工原料，用量大，在国民经济中占重要地位。 氯化铵主要用作农肥，但它的质量影响着纯碱工业的发展，“联合制碱法”也被称为“侯氏制碱法”，氯化铵简称氯铵，是指盐酸的铵盐，多为制碱工业的副产品，含氮24%-26%，呈白色或略带黄色的方形或八面体小结晶，有粉状和粒状两种剂型，粒状氯化铵不易吸湿，易储存，而粉状氯化铵较多用作生产复肥的基础肥料。

侯氏制碱法原理：先将NH3通入饱和的NaCl溶液中，然后再将CO2通入上述溶液，充分反应后进行过滤，并对滤渣进行洗涤，然后加热滤渣得到纯碱。依据此原理实验室制取纯碱的步骤是：将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温度在30～35℃，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体，加料完毕后，继续保温30分钟，静置、过滤得NaHCO3晶体。用少量蒸馏水洗涤除去杂质，抽干后，转入蒸发皿中，灼烧2小时，制得Na2CO3固体。侯德榜制碱法原理是：CO2＋NH3＋NaCl+H2O＝NaHCO3＋NH4Cl，2NaHCO3＝Na2CO3＋H2O＋CO2↑侯氏制碱法又称联合制碱法,是我国化学工程专家侯德榜于1943年创立的。是将氨碱法和合成氨法两种工艺联合起来,同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。原料是食盐水、氨气和二氧化碳-合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。此方法提高了食盐利用率,缩短了生产流程,减少了对环境的污染,降低了纯碱的成本,克服了氨碱法的不足,曾在全球享有盛誉,得到普遍采用。变换气制碱的联碱工艺,是我国独创,具有显著的节能效果。侯德榜是我国化学工业的奠基人,纯碱工业的创始人。他发明的"侯氏制碱法"使合成氨和制碱两大生产体系有机地结合起来,在人类化学工业史上写下了光辉的一页,在学术界也获得了相当高的评价。