氨碱法(Solvay process、ammonia-soda process;又称“索尔维制碱法”)是1861年比利时工业化学家欧内斯特·索尔维发明的用氨水来使氯化钠转变为碳酸钠的方法。[1] 索尔维反应在一个高塔中完成。

索尔维制碱法工厂,位于索尔维市(纽约州)英语Solvay, New York; the Erie Canal passed through this plant until about 1917. From the Solvay Process collection of the Solvay, New York, Public Library.
索尔维制碱法的原理。每个圆圈代表一个反应。
索尔维制碱法作为在化学工业一个循环过程的一个例子(绿色=反应物,黑色=中间体,红色=产品)

索尔维法是工业生产碳酸钠的主要方法。此法于19世纪60年代由索尔维公司实现现代化生产。此法原料便宜且易得:盐卤(来自井盐或海盐)和石灰石(开采自石灰石矿)。全世界2005年碳酸钠产量估计为420亿千克。[2]碳酸钠产量的75%源于基于索尔维法的化工厂,其余为天然矿采集而来。

主要反应方程式

在底部,碳酸钙(石灰石)被加热来获取二氧化碳

CaCO3CaO + CO2 (II)

在顶部,浓缩的氯化钠(食盐)和水进入塔中。当二氧化碳通过液体时,碳酸氢钠(小苏打)沉淀出来:

NaCl + NH3 + CO2 + H2ONaHCO3 + NH4Cl (I)

碳酸氢钠在高温下转换为碳酸钠,释放出水和二氧化碳:

2 NaHCO3 -高温→ Na2CO3 + H2O + CO2 (IV)

同时,第二个反应的副产品氯化铵与第一个反应的副产品氢氧化钙(消石灰,使氧化钙与水反应生成)反应生成氨水:

CaO + H2OCa(OH)2
Ca(OH)2 + 2 NH4ClCaCl2 + 2 NH3 + 2 H2O (III)

二氧化碳从步骤(Ⅳ)被回收后,再被用于在步骤(I)中。因为索尔维反应循环使用了氨水,它只需要食盐和石灰石,并且氯化钙是唯一主要的废品,可被出售作为道路盐。 这使它比其他反应经济很多,并且很快成为国际上通用的制造纯碱的方法。到1900年时,90%的碳酸钠使用氨碱法制造,而最后一个勒布朗制碱法工厂在1920年代初期关闭了。

参见

参考资料

  1. ^ Kiefer, David M. Soda Ash, Solvay Style. Today's Chemist at Work. February 2002, 11 (2): 87–88 [2008-06-13]. (原始内容存档于2008-05-07) (英语). 
  2. ^ Kostick, Dennis (2006). "Soda Ash"页面存档备份,存于互联网档案馆), chapter in 2005 Minerals Yearbook, United States Geological Survey. See Table I.

外部链接