Carbonate de soude, également connu sous le nom de carbonate de soude, est classé comme sel, et non alcalin. Il est également appelé soda ou carbonate de soude dans le commerce international. C’est une matière première chimique inorganique importante, principalement utilisée dans la production de verre plat, de produits en verre et de glaçure céramique. Il est également largement utilisé dans le lavage domestique, la neutralisation des acides et la transformation des aliments.
L’histoire du développement du carbonate de sodium devrait commencer dès la première industrie de la soude. L’industrie du carbonate de soude a commencé à la fin du 18ème siècle. Avec les besoins de l’industrie et l’évolution des matières premières pour la fabrication de la soude, la technologie de production de carbonate de soude (Na2CO3) s’est développée rapidement et l’équipement de production a tendance à être à grande échelle, mécanisé et automatisé. En 1983, la production mondiale de carbonate de soude était d’environ 30 mt. Dans l’histoire de l’industrie du carbonate de soude, Français n. lublanc, le Belge E. Solvay et le houdebang chinois ont apporté des contributions exceptionnelles.
Avant la synthèse artificielle du carbonate de soude, il a été constaté dans les temps anciens que les cendres brûlées par certaines algues après séchage contenaient des alcalis. Après trempage et filtrage à l’eau chaude, une solution alcaline brune peut être obtenue pour le lavage. Une grande quantité d’alcalis naturels provient de minéraux, principalement enfouis sous terre ou dans des lacs d’eau alcaline. Le minerai alcalin naturel dans la couche sédimentaire a la teneur la plus élevée et est largement distribué. À la fin du 18ème siècle, la méthode de synthèse artificielle de la soude a été inventée pour la première fois en France. Lublanc a utilisé du mirabilite, du calcaire et du charbon pour réduire et carbonater à haute température pour obtenir un produit brut de cendre noire contenant principalement du Na2CO3. Après lixiviation, évaporation, raffinage, recristallisation et séchage, on a obtenu un carbonate de soude lourd d’une pureté d’environ 97%. En 1861, ernestolvy de Belgique invente seul le carbonate de soude et obtient un brevet. Comme la protection des secrets techniques n’a pas été largement appliquée, elle a fait une percée aux États-Unis dans les années 1920. En particulier, houdebang, un célèbre expert chinois en chimie, a publié le livre « fabrication de carbonate de soude » en 1932, qui restera secret pendant 70 ans. La méthode Solvay a été publiée dans le monde. Houdebang a également établi le processus de fabrication d’alcalis hous de 1939 à 1942 et a établi une usine pilote dans le Sichuan. En 1952, un atelier commun de fabrication d’alcalis a été créé à l’usine chimique de Dalian. La méthode Na introduite par la filiale de nitrate Asahi au Japon est essentiellement une méthode de compromis de bicarbonate alcalin et d’ammoniac alcalin. Le rapport entre le carbonate de soude et le chlorure d’ammonium peut être ajusté à volonté.
En 1783, l’Académie des sciences de Français offre une récompense de 1200 francs pour la méthode de fabrication du carbonate de soude. En 1789, Lubran, un médecin auxiliaire du seigneur féodal duc d’Orléans, en France, a réussi à créer une méthode de fabrication de soda. En 1791, il obtint un brevet et établit une usine de soude avec une production quotidienne de 250 ~ 300 kg. En plus du sel de table, les matières premières utilisées dans le procédé de soude Lubran comprennent l’acide sulfurique concentré, le charbon de bois et le calcaire. Le processus de production est le suivant:
(1) Étape 1 : utiliser de l’acide sulfurique concentré pour convertir le sel de table en sulfate de sodium :
(2) Étape 2: chauffer le sulfate de sodium, le charbon de bois et le calcaire ensemble dans le four. Le sulfate de sodium réagit avec le charbon de bois dans le four pour former du sulfure de sodium et du monoxyde de carbone:
(3) Étape 3 : le sulfure de sodium réagit avec le calcaire pour produire du carbonate de sodium et du sulfure de calcium :
La méthode de production d’alcalis Lubran a créé un précédent historique et apporté des contributions exceptionnelles à l’humanité, mais elle présente également de nombreuses lacunes. Par exemple, le processus de production principal est effectué en phase solide, il est difficile de produire en continu avec de l’acide sulfurique concentré comme matière première, l’équipement est sévèrement corrodé, la qualité du produit est impure, le sulfure de calcium n’est pas facilement soluble dans l’eau, les scories précipitées sont jetées, les matières premières ne sont pas pleinement utilisées, le coût est élevé et des HCI, du CO et d’autres gaz sont générés, ce qui entraîne une pollution de l’environnement. Troublée par ces lacunes, en 1861, le Belge Solvay fabriquait du carbonate de sodium et du carbonate de sodium à partir de sel, de calcaire et d’ammoniac Chlorure de calcium, c’est la méthode alcaline de l’ammoniac. Les étapes de réaction sont les suivantes :
Le CO2 et le NH3 générés par la réaction peuvent être réutilisés comme matières premières.
La formule de réaction totale est CaC03+2NaCl ===NaCl2+Na2CO3
Bien que cette méthode de fabrication de soude soit plus simple et plus respectueuse de l’environnement que la méthode de fabrication de soude Lubran, réalise une production continue, améliore considérablement le taux d’utilisation du sel et a un faible coût, elle a un faible taux d’utilisation des matières premières et produit un grand nombre de sous-produits à faible valeur d’utilisation Les lacunes du CaCl2 hantent encore les gens, et les pays étrangers ont un contrôle très strict sur ce brevet. La Chine a longtemps été restreinte en raison du manque de technologie pertinente.
Enfin, houdebang a inventé la méthode combinée de fabrication de soude en 1943, également connue sous le nom de méthode de fabrication de soude houdebang, qui est utilisée pour fabriquer du carbonate de soude dans l’industrie. Il a brisé le blocus technique des pays étrangers à cette époque et a encore amélioré l’efficacité de la fabrication de la soude. Il est devenu une méthode de fabrication de soda largement utilisée dans le monde. Le procédé spécifique est le suivant : ajouter du CO2 dans de l’eau salée ammoniacale saturée (l’ammoniac et le chlorure de sodium sont des solutions saturées) pour produire la réaction suivante
L’équation chimique de réaction doit être:
Le bicarbonate de sodium dans la réaction est précipité en raison de sa faible solubilité, qui peut être calciné et décomposé en carbonate de sodium, en eau et en dioxyde de carbone, dont le dioxyde de carbone peut entrer à nouveau dans la réaction pour être réutilisé. Compte tenu du faible taux d’utilisation du sel de table, du coût élevé de la fabrication de la soude, de la pollution de l’environnement causée par les déchets liquides et résidus et de la difficulté de traitement, M. Houdebang a développé avec succès la méthode combinée de fabrication de soude en 1943 après des milliers de tests. Ce nouveau procédé consiste à construire une usine d’ammoniac et une usine d’alcali à -- pour la production conjointe. L’usine d’ammoniac fournit l’ammoniac et le dioxyde de carbone requis par l’usine alcaline. Le chlorure d’ammonium dans la liqueur mère est cristallisé en ajoutant du sel de table comme produit chimique ou engrais. La solution saline peut être recyclée. La « combinaison » dans la soi-disant « méthode combinée de fabrication d’alcalis » signifie que la méthode combine l’industrie de l’ammoniac synthétique et l’industrie de la fabrication d’alcali, utilise le sous-produit CO2 lors de la production d’ammoniac, élimine l’utilisation de la décomposition du calcaire pour la production et simplifie l’équipement de production. En outre, le procédé combiné de soude caustique évite également la production de chlorure de calcium, qui n’est pas un sous-produit très utile dans le processus de soude caustique ammoniacale. Au lieu de cela, le chlorure d’ammonium, qui peut être utilisé comme engrais, est utilisé pour le récupérer, ce qui améliore le taux d’utilisation du sel, raccourcit le processus de production, réduit la pollution de l’environnement, réduit le coût du carbonate de soude et favorise le progrès de l’industrie dans le monde.
La caractéristique exceptionnelle du processus de fabrication de la soude de Hough est de rendre le processus continu, afin d’élargir l’échelle; Deuxièmement, cette méthode ne commence pas avec du bicarbonate d’ammonium solide, mais utilise de la saumure de sel pour absorber d’abord l’ammoniac, puis du carbonate pour une production continue. Parce que cette méthode n’a pas besoin de sel intermédiaire comme agent auxiliaire, le coût peut être réduit. En 1952, la Chine a établi une usine pilote de 10 t / J pour la production combinée d’alcalis à l’usine chimique de Dalian, qui a été améliorée en 1957. Le flux de processus d’addition de sel primaire, d’absorption secondaire d’ammoniac et de carbonatation primaire a été déterminé par des expériences, et les indices de sélection de l’équipement et de fonctionnement ont été confirmés. En 1964, l’usine de soude combinée à grande échelle a été achevée et mise en service dans la Société de l’industrie chimique de Dalian.
En raison du prix élevé du sel importé, le Japon doit rechercher de nouvelles méthodes pour améliorer le taux d’utilisation du sel. En 1950, la filiale du nitrate Asahi a établi une usine de soude combinée 30t / D dans l’usine chimique de Mushan. En mars 1959, il a commencé à établir une nouvelle usine de soude combinée dans l’usine chimique de Chiba, avec une production quotidienne de 300 t de carbonate de soude et de chlorure d’ammonium, appelée méthode AC. Dans les années 1970, la production de chlorure d’ammonium au Japon était surapprovisionnée. En plus de reprendre une partie de la production d’alcalis ammoniac, Asahi salpêtre a établi le nouveau procédé Asahi, également connu sous le nom de procédé N.A. La caractéristique du procédé Xinxu est que la production de chlorure d’ammonium peut être ajustée. L’excès de chlorure d’ammonium sur le marché peut être directement distillé avec du lait de chaux pour récupérer l’ammoniac. Par conséquent, la consommation de vapeur et de chaux est inférieure à celle du procédé alcalin à l’ammoniac. La quantité de liquide résiduaire est réduite à près de 1/3 de celle du procédé alcalin ammoniacal. La concentration de chlorure de calcium dans les déchets liquides peut être augmentée de 2,5 fois et le taux d’utilisation du sel brut peut atteindre plus de 95%. Le procédé Xinxu a également apporté de grandes améliorations dans la carbonisation, la cristallisation et d’autres processus et la structure de l’équipement.
Jusqu’à présent, le développement du carbonate de sodium a pris forme en général. Plus tard, les gens ont apporté quelques améliorations mineures dans le traitement en fonction de l’accent mis sur l’utilisation, afin de le fournir pour une utilisation dans différentes occasions.