Una breve introducción al método de producción de álcali Hou Debang
El método de producción de álcali de Hou fue fundado en 1943 por Hou Debang (1890-1974), un experto chino en ingeniería química. Es un método que combina el método de amoníaco-álcali y el método de amoníaco sintético para producir dos productos, carbonato de sodio y cloruro de amonio. Las materias primas son sal, amoníaco y dióxido de carbono, gases residuales de las plantas de amoníaco que producen hidrógeno a partir de gas de agua. El principio de la reacción química es: C+H2O=CO+H2 CO+H2O=CO2+H2
Incluye dos procesos: el primer proceso consiste en pasar amoniaco a agua salada saturada para formar agua salada de amoniaco, y luego pasar dióxido de carbono para formar bicarbonato de sodio. Precipitar, filtrar y lavar para obtener pequeños cristales de NaHCO3, y luego calcinar para obtener un producto de carbonato de sodio. El filtrado es una solución que contiene cloruro de amonio y cloruro de sodio. El segundo proceso consiste en cristalizar y precipitar cristales de cloruro de amonio del filtrado que contiene cloruro de amonio y cloruro de sodio. Debido a que la solubilidad del cloruro de amonio es mayor que la del cloruro de sodio a temperatura ambiente, su solubilidad a baja temperatura es menor que la del cloruro de sodio, y la solubilidad del cloruro de amonio en una solución concentrada de cloruro de sodio es mucho menor que su solubilidad en agua muchos. Por lo tanto, en condiciones de baja temperatura, se añade cloruro de sodio en polvo fino al filtrado y se introduce gas amoníaco, de modo que el cloruro de amonio pueda cristalizarse y precipitarse por separado. Después de filtrar, lavar y secar, se puede obtener el producto de cloruro de amonio. En este momento, el filtrado obtenido después de filtrar la precipitación de cloruro de amonio está básicamente saturado con cloruro de sodio y puede recuperarse y reciclarse.
Método de producción de álcali de Solvay y método de producción de álcali de Hou (también llamado método amoniaco-álcali y método de álcali combinado)
Carbonato de sodio anhidro, comúnmente conocido como carbonato de sodio y soda. Es una materia prima importante para las industrias del vidrio, papel, jabón, detergentes, textiles, cuero y otras. También se usa comúnmente como suavizante de agua dura y para fabricar compuestos de sodio. Sus métodos de producción industrial incluyen principalmente el método de amoníaco-álcali y el método combinado de producción de álcali.
1. Método amoniaco-álcali (también conocido como método Solvay)
Es un método de producción de carbonato de sodio inventado por el ingeniero belga Solvay (1838-1922) en 1892. Usó sal de mesa (cloruro de sodio), piedra caliza (calcinada para producir cal viva y dióxido de carbono) y amoníaco como materias primas para producir carbonato de sodio. Primero, se pasa gas amoníaco a salmuera saturada para formar agua salada de amoníaco y luego se introduce dióxido de carbono para formar un precipitado de bicarbonato de sodio y una solución de cloruro de amonio de baja solubilidad. El principio de la reacción química es: NaCl + NH3 + H2O + CO2 = NaHCO3↓ + NH4Cl
Los pequeños cristales de NaHCO3 obtenidos después de la filtración y el lavado se calientan y calcinan para producir productos de carbonato de sodio. 2NaHCO3＝Na2CO3＋H2O＋CO2 ↑El gas de dióxido de carbono liberado se puede recuperar y reciclar. El filtrado que contiene cloruro de amonio se mezcla con lechada de cal [Ca(OH)2] y se calienta, y el amoníaco liberado se puede recuperar y reciclar. CaO+H2O=Ca(OH)2, 2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3 ↑+2H2O El proceso simple de producción industrial se muestra en la figura.
Las ventajas del método amoníaco-álcali son: las materias primas (sal y piedra caliza) son baratas; la pureza del producto carbonatado es alta; los subproductos amoniaco y dióxido de carbono se pueden recuperar y; reciclado; los pasos de fabricación son simples y adecuados para la producción a gran escala. Sin embargo, el método amoníaco-álcali también tiene muchas desventajas: en primer lugar, sólo se utiliza la mitad de las dos materias primas: los iones de sodio (Na+) en el componente de sal y los iones de carbonato (CO32-) en el componente de piedra caliza se combinan para formar Sin embargo, los iones de cloruro (Cl-), otro componente de la sal de mesa, y los iones de calcio (Ca2+), otro componente de la piedra caliza, se combinan para formar cloruro de calcio (CaCl2), que por lo tanto tiene poca utilidad. El cloruro de calcio se ha convertido en una gran carga. La mayor desventaja del método amoníaco-álcali es que la tasa de utilización de la sal cruda es sólo del 72% al 74%. El resto de la sal se desecha junto con la solución de cloruro de calcio como líquido residual, lo que supone una gran pérdida.
2. Método combinado de producción de álcali (también conocido como método de producción de álcali de Hou)
Fue fundada en 1943 por Hou Debang (1890-1974), un experto chino en ingeniería química. Es un método que combina el método de amoníaco-álcali y el método de amoníaco sintético para producir dos productos, carbonato de sodio y cloruro de amonio. Las materias primas son sal, amoníaco y dióxido de carbono, gases residuales de las plantas de amoníaco que producen hidrógeno a partir de gas de agua.
El principio de reacción química es: C+H2O=CO+H2 CO+H2O=CO2+H2
El método combinado de producción de álcali incluye dos procesos: el primer proceso es el mismo que el método amoniaco-álcali, en en el que se introduce amoníaco en agua salada saturada para formar agua salada con amoníaco, y luego se introduce dióxido de carbono para generar un precipitado de bicarbonato de sodio, que se filtra y se lava para obtener pequeños cristales de NaHCO3, que luego se calcinan para obtener un producto de carbonato de sodio. es una solución que contiene cloruro de amonio y cloruro de sodio. El segundo proceso consiste en cristalizar y precipitar cristales de cloruro de amonio del filtrado que contiene cloruro de amonio y cloruro de sodio. Debido a que la solubilidad del cloruro de amonio es mayor que la del cloruro de sodio a temperatura ambiente, su solubilidad a baja temperatura es menor que la del cloruro de sodio, y la solubilidad del cloruro de amonio en una solución concentrada de cloruro de sodio es mucho menor que su solubilidad en agua muchos. Por lo tanto, en condiciones de baja temperatura, se añade cloruro de sodio en polvo fino al filtrado y se introduce gas amoníaco, de modo que el cloruro de amonio pueda cristalizarse y precipitarse por separado. Después de filtrar, lavar y secar, se puede obtener el producto de cloruro de amonio. En este momento, el filtrado obtenido después de filtrar la precipitación de cloruro de amonio está básicamente saturado con cloruro de sodio y puede recuperarse y reciclarse. El sencillo proceso de su producción industrial se muestra en la figura.
En comparación con el método de amoníaco-álcali, la mayor ventaja del método de producción combinado de álcali es que puede aumentar la tasa de utilización de la sal a más del 96%. Se puede utilizar la misma cantidad de sal para producir. más carbonato de sodio que el método de amoníaco-álcali. Además, utiliza ampliamente el dióxido de carbono de la planta de amoníaco y los iones de cloruro de la planta de álcali y, al mismo tiempo, produce dos productos valiosos: carbonato de sodio y cloruro de amonio. El dióxido de carbono del gas residual de la planta de amoníaco se convierte en la principal materia prima de la planta de álcali para producir carbonato de sodio, ahorrando así el enorme horno de cal utilizado para producir dióxido de carbono en la planta de álcali, el componente inútil ion cloruro (Cl-); de la planta alcalina es reemplazar el amoníaco más caro en la planta de amoníaco fijado con ácido sulfúrico para producir cloruro de amonio fertilizante nitrogenado. Esto elimina la generación de cloruro de calcio, que es de poca utilidad y difícil de manejar, reduce la contaminación ambiental y reduce en gran medida el costo de la carbonato de sodio y los fertilizantes nitrogenados, incorporando plenamente las ventajas de la producción conjunta a gran escala.