纯碱的生产方法主要有以下几种:
吕布兰法
该方法以食盐、硫酸、煤和石灰石为原料。
首先,利用硫酸将食盐转变为硫酸钠,然后与木炭和石灰石在炉中共热,生成硫化钠、一氧化碳和碳酸钠。
生成的碳酸钠与石灰石中的杂质反应,生成碳酸钙沉淀,经过滤和洗涤得到碳酸氢钠固体。
最后,加热分解碳酸氢钠,得到纯碱、水和二氧化碳。
索氏制碱法(氨碱法)
主要原料包括食盐、石灰石、氨气和水。
首先,向饱和食盐水中通入氨气,制得氨盐水。
然后,氨盐水吸收二氧化碳,生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。
碳酸氢钠溶解度较小,经过滤得到固体碳酸氢钠。
加热分解碳酸氢钠,得到纯碱、水和二氧化碳。
生成的二氧化碳和氨气可以循环利用。
侯氏制碱法(联碱法)
该法是联碱法的一种改进,利用合成氨厂的氨气和二氧化碳同时生产出纯碱和氯化铵。
反应过程与氨碱法相同,向饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳,生成碳酸氢钠。
碳酸氢钠经过滤、洗涤后,部分直接出厂销售,其余的加热分解,生成纯碱。
生成的氯化铵与石灰乳混合加热,所放出的氨气可回收循环使用。
天然碱法
直接开采碱矿,生产工艺简单,成本低,但资源稀少。
主要包括蒸发法、碳酸化法和苛化法。
蒸发法根据原料组成不同,有倍半碱工艺和一水碱工艺两种。
碳酸化法使天然碱液中的碳酸钠与二氧化碳反应生成碳酸氢钠。
苛化法将天然碱液中的碳酸钠和碳酸氢钠转变为氢氧化钠。
这些方法各有优缺点,目前全球约有47.07%的纯碱产能采用联碱法,38.41%采用氨碱法,14.52%采用天然碱法。选择哪种方法取决于原料来源、生产成本、环保要求等因素。