Sodium karbonat, juga dikenali sebagai abu soda, dikelaskan sebagai garam, bukan alkali. Ia juga dipanggil soda atau soda abu dalam perdagangan antarabangsa. Ia adalah bahan mentah kimia bukan organik yang penting, terutamanya digunakan dalam pengeluaran kaca rata, produk kaca dan sayu seramik. Ia juga digunakan secara meluas dalam mencuci domestik, peneutralan asid dan pemprosesan makanan.
Sejarah pembangunan natrium karbonat harus bermula dari industri soda pertama. Industri soda abu bermula pada akhir abad ke-18. Dengan keperluan industri dan perubahan bahan mentah untuk Pembuatan Soda, teknologi pengeluaran soda abu (Na2CO3) telah berkembang pesat, dan peralatan pengeluaran cenderung berskala besar, mekanik dan automatik. Pada tahun 1983, pengeluaran abu soda dunia adalah kira-kira 30mt. Dalam sejarah industri abu soda, Perancis n. lublanc, Belgium E. Solvay dan houdebang Cina telah membuat sumbangan yang luar biasa.
Sebelum sintesis buatan abu soda, didapati pada zaman purba bahawa abu yang dibakar oleh beberapa rumpai laut selepas pengeringan mengandungi alkali. Selepas merendam dan menapis dengan air panas, larutan alkali coklat boleh diperolehi untuk mencuci. Sebilangan besar alkali semulajadi berasal dari mineral, terutamanya dikebumikan di bawah tanah atau tasik air alkali. Bijih alkali semulajadi dalam lapisan sedimen mempunyai gred tertinggi dan diedarkan secara meluas. Pada akhir abad ke-18, kaedah sintesis buatan soda abu pertama kali dicipta di Perancis. Lublanc menggunakan mirabilite, batu kapur dan arang batu untuk mengurangkan dan karbonat pada suhu tinggi untuk mendapatkan abu hitam produk mentah terutamanya mengandungi Na2CO3. Selepas larut lesap, penyejatan, penapisan, recrystallization dan pengeringan, abu soda berat dengan kesucian kira-kira 97% diperolehi. Pada tahun 1861, ernestolvy dari Belgium mencipta abu soda sahaja dan memperoleh paten. Oleh kerana perlindungan rahsia teknikal tidak digunakan secara meluas, ia membuat satu kejayaan dari Amerika Syarikat pada tahun 1920-an. Khususnya, houdebang, seorang pakar kimia Cina yang terkenal, menerbitkan buku "pembuatan abu soda" pada tahun 1932, yang akan dirahsiakan selama 70 tahun. Kaedah Solvay telah diterbitkan di dunia. Houdebang juga menubuhkan proses pembuatan alkali hous dari tahun 1939 hingga 1942, dan menubuhkan kilang perintis di Sichuan. Pada tahun 1952, sebuah bengkel pembuatan alkali bersama telah ditubuhkan di Loji Kimia Dalian. Kaedah Na yang diperkenalkan oleh anak syarikat Asahi nitrat di Jepun pada dasarnya adalah kaedah kompromi alkali bikarbonat dan alkali ammonia. Nisbah soda abu kepada ammonium klorida boleh diselaraskan mengikut kehendak.
Pada tahun 1783, Akademi Sains Perancis menawarkan ganjaran 1200 franc untuk kaedah pembuatan soda abu. Pada tahun 1789, Lubran, seorang doktor atendan tuan feudal Duke of Orleans, Perancis, berjaya mencipta kaedah untuk membuat soda. Pada tahun 1791, beliau memperoleh paten dan menubuhkan kilang soda dengan output harian 250 ~ 300kg. Selain garam meja, bahan mentah yang digunakan dalam proses soda Lubran termasuk asid sulfurik pekat, arang dan batu kapur. Proses pengeluaran adalah seperti berikut:
(1) Langkah 1: gunakan asid sulfurik pekat untuk menukar garam meja menjadi natrium sulfat:
(2) Langkah 2: panaskan natrium sulfat, arang dan batu kapur bersama-sama dalam relau. Natrium sulfat bertindak balas dengan arang dalam relau untuk membentuk natrium sulfida dan karbon monoksida:
(3) Langkah 3: natrium sulfida bertindak balas dengan batu kapur untuk menghasilkan natrium karbonat dan kalsium sulfida:
Kaedah pengeluaran alkali Lubran telah mencipta preseden sejarah dan membuat sumbangan yang luar biasa kepada manusia, tetapi ia juga mempunyai banyak kekurangan. Sebagai contoh, proses pengeluaran utama dijalankan dalam fasa pepejal, sukar untuk terus menghasilkan dengan asid sulfurik pekat sebagai bahan mentah, peralatan itu sangat berkarat, kualiti produk tidak suci, kalsium sulfida tidak mudah larut dalam air, sanga mendakan dibuang, bahan mentah tidak digunakan sepenuhnya, kosnya tinggi, dan HCI, CO dan gas lain dihasilkan, mengakibatkan pencemaran alam sekitar. Dimasalahkan oleh kekurangan ini, pada tahun 1861, Solvay Belgium membuat natrium karbonat dan natrium karbonat dari garam, batu kapur dan ammonia Kalsium klorida, ini adalah kaedah alkali ammonia. Langkah-langkah tindak balas adalah seperti berikut:
CO2 dan NH3 yang dihasilkan daripada tindak balas boleh digunakan semula sebagai bahan mentah.
Formula reaksi keseluruhan ialah CaC03+2NaCl ===NaCl2+Na2CO3
Walaupun kaedah pembuatan soda ini lebih mudah dan mesra alam daripada kaedah pembuatan soda Lubran, menyedari pengeluaran berterusan, sangat meningkatkan kadar penggunaan garam, dan mempunyai kos yang rendah, ia mempunyai kadar penggunaan bahan mentah yang rendah dan menghasilkan sebilangan besar produk sampingan dengan nilai penggunaan yang rendah Kekurangan CaCl2 masih menghantui orang, dan negara-negara asing mempunyai kawalan yang sangat ketat ke atas paten ini. China telah disekat untuk masa yang lama kerana kekurangan teknologi yang relevan.
Akhirnya, houdebang mencipta kaedah pembuatan soda gabungan pada tahun 1943, juga dikenali sebagai kaedah pembuatan soda houdebang, yang digunakan untuk membuat soda abu dalam industri. Ia memecahkan sekatan teknikal negara-negara asing pada masa itu, dan meningkatkan lagi kecekapan pembuatan soda. Ia telah menjadi kaedah membuat soda yang digunakan secara meluas di dunia. Proses khusus adalah seperti berikut: tambah CO2 ke dalam air garam ammonia tepu (ammonia dan natrium klorida adalah penyelesaian tepu) untuk menghasilkan tindak balas berikut
Persamaan kimia tindak balas hendaklah:
Natrium bikarbonat dalam tindak balas adalah mendakan kerana kelarutan yang rendah, yang boleh dikalsinasi lagi dan diuraikan ke dalam natrium karbonat, air dan karbon dioksida, di mana karbon dioksida boleh memasuki tindak balas sekali lagi untuk digunakan semula. Memandangkan kadar penggunaan garam meja yang rendah, kos pengambilan Soda yang tinggi, pencemaran alam sekitar yang disebabkan oleh cecair sisa dan sisa dan kesukaran dalam rawatan, Encik houdebang berjaya membangunkan gabungan Kaedah Pembuatan Soda pada tahun 1943 selepas beribu-ribu ujian. Proses baru ini adalah untuk membangun sebuah pabrik amonia dan tanaman alkali di -- untuk produksi bersama. Loji ammonia menyediakan ammonia dan karbon dioksida yang diperlukan oleh tumbuhan alkali. Ammonium klorida dalam minuman keras ibu dikristal dengan menambahkan garam meja sebagai produk kimia atau pupuk. Penyelesaian garam boleh dikitar semula. "Gabungan" dalam apa yang dipanggil "kaedah pembuatan alkali gabungan" bermakna kaedah ini menggabungkan industri ammonia sintetik dan industri pembuatan alkali bersama-sama, menggunakan CO2 produk sampingan semasa pengeluaran ammonia, menghapuskan penggunaan penguraian batu kapur untuk pengeluaran, dan memudahkan peralatan pengeluaran. Di samping itu, proses soda kaustik gabungan juga mengelakkan pengeluaran kalsium klorida, yang tidak begitu berguna produk sampingan dalam proses soda kaustik ammonia. Sebaliknya, ammonium klorida, yang boleh digunakan sebagai baja, digunakan untuk memulihkannya, yang meningkatkan kadar penggunaan garam, memendekkan proses pengeluaran, mengurangkan pencemaran kepada alam sekitar, mengurangkan kos soda abu, dan menggalakkan kemajuan industri di dunia.
Ciri cemerlang proses pembuatan Soda Hough adalah untuk menjadikan proses itu berterusan, untuk mengembangkan skala; Kedua, kaedah ini tidak bermula dengan ammonium bikarbonat pepejal, tetapi menggunakan air garam untuk menyerap ammonia terlebih dahulu dan kemudian karbonat untuk pengeluaran berterusan. Kerana kaedah ini tidak memerlukan garam perantaraan sebagai agen tambahan, kos boleh dikurangkan. Pada tahun 1952, China menubuhkan kilang perintis 10t / D untuk pengeluaran alkali gabungan di Loji Kimia Dalian, yang telah diperbaiki pada tahun 1957. Aliran proses penambahan garam primer, penyerapan ammonia sekunder dan karbonasi primer ditentukan melalui eksperimen, dan pemilihan peralatan dan indeks operasi telah disahkan. Pada tahun 1964, kilang soda gabungan berskala besar telah siap dan mula beroperasi di Dalian Chemical Industry Company.
Oleh kerana harga garam yang diimport tinggi, Jepun mesti mencari kaedah baru untuk meningkatkan kadar penggunaan garam. Pada tahun 1950, anak syarikat Asahi nitrat menubuhkan kilang soda gabungan 30t / D di kilang kimia Mushan. Pada bulan Mac 1959, ia mula menubuhkan kilang soda gabungan baru di kilang kimia Chiba, dengan output harian 300t soda abu dan ammonium klorida, dinamakan sebagai kaedah A.C. Pada tahun 1970-an, pengeluaran ammonium klorida di Jepun telah dibekalkan secara berlebihan. Selain menyambung semula beberapa pengeluaran alkali ammonia, Asahi saltpetre menubuhkan proses Asahi baru, juga dikenali sebagai proses N.A. Ciri-ciri proses Xinxu adalah bahawa output ammonium klorida boleh diselaraskan. Lebihan ammonium klorida di pasaran boleh disuling secara langsung dengan susu kapur untuk memulihkan ammonia. Oleh itu, penggunaan stim dan kapur adalah kurang daripada proses alkali ammonia. Jumlah cecair sisa dikurangkan kepada hampir 1/3 daripada proses alkali ammonia. Kepekatan kalsium klorida dalam cecair sisa boleh ditingkatkan sebanyak 2.5 kali, dan kadar penggunaan garam mentah boleh mencapai lebih daripada 95%. Proses Xinxu juga telah membuat penambahbaikan yang besar dalam pengkarbonan, penghabluran dan proses dan struktur peralatan lain.
Setakat ini, perkembangan natrium karbonat telah terbentuk secara umum. Kemudian, orang membuat beberapa penambahbaikan kecil dalam pemprosesan mengikut penekanan yang berbeza pada penggunaan, untuk menyediakannya untuk digunakan dalam keadaan yang berbeza.