Natriumkarbonat, også kjent som soda, er klassifisert som salt, ikke alkali. Det kalles også brus eller soda i internasjonal handel. Det er et viktig uorganisk kjemisk råmateriale, hovedsakelig brukt i produksjon av flatt glass, glassprodukter og keramisk glasur. Det er også mye brukt i husholdningsvask, syrenøytralisering og matforedling.
Utviklingshistorien til natriumkarbonat bør starte fra den første brusindustrien. Sodaindustrien begynte på slutten av 1700-tallet. Med industriens behov og endringen av råvarer for Soda Making, har produksjonsteknologien for soda (Na2CO3) utviklet seg raskt, og produksjonsutstyret har en tendens til å være storskala, mekanisert og automatisert. I 1983 var verdensproduksjonen av soda ca. 30 tonn. I historien til sodaindustrien, fransk n. lublanc, belgiske E. Solvay og kinesisk houdebang har gitt enestående bidrag.
Før den kunstige syntesen av soda ble det funnet i gamle tider at asken som ble brent av noen tang etter tørking inneholdt alkali. Etter bløtlegging og filtrering med varmt vann kunne brun alkaliløsning oppnås for vasking. En stor mengde naturlig alkali kommer fra mineraler, hovedsakelig nedgravd under bakken eller alkalisk vann. Den naturlige alkalimalmen i det sedimentære laget har høyeste karakter og er vidt spredt. På slutten av 1700-tallet ble metoden for kunstig syntese av soda først oppfunnet i Frankrike. Lublanc brukte mirabilitet, kalkstein og kull for å redusere og karbonatere ved høy temperatur for å oppnå et råprodukt svart aske som hovedsakelig inneholder Na2CO3. Etter utluting, fordampning, raffinering, omkrystallisering og tørking ble det oppnådd en tung soda med en renhet på ca. 97 prosent. I 1861 oppfant ernestolvy fra Belgia soda alene og fikk patent. Siden beskyttelsen av tekniske hemmeligheter ikke har vært mye brukt, fikk den et gjennombrudd fra USA på 1920-tallet. Spesielt ga houdebang, en kjent kinesisk kjemisk ekspert, ut boken "soda ash manufacturing" i 1932, som vil bli holdt hemmelig i 70 år. Solvay-metoden ble publisert i verden. Houdebang etablerte også sin alkalifremstillingsprosess fra 1939 til 1942, og etablerte et pilotanlegg i Sichuan. I 1952 ble et felles verksted for alkaliproduksjon satt opp i Dalian Chemical Plant. Na-metoden introdusert av Asahi nitrat-datterselskapet i Japan er i hovedsak en kompromissmetode for bikarbonat-alkali og ammoniakkalkali. Forholdet mellom soda og ammoniumklorid kan justeres etter eget ønske.
I 1783 tilbød det franske vitenskapsakademiet en belønning på 1200 franc for metoden for fremstilling av soda. I 1789 skapte Lubran, en behandlende lege til føydalherren hertugen av Orleans, Frankrike, med suksess en metode for å lage brus. I 1791 fikk han patent og etablerte et brusanlegg med en daglig produksjon på 250~300 kg. I tillegg til bordsalt inkluderer råvarene som brukes i Lubran-sodaprosessen konsentrert svovelsyre, trekull og kalkstein. Produksjonsprosessen er som følger:
① Trinn 1: bruk konsentrert svovelsyre for å konvertere bordsalt til natriumsulfat:
② Trinn 2: varm natriumsulfat, trekull og kalkstein sammen i ovnen. Natriumsulfat reagerer med trekull i ovnen for å danne natriumsulfid og karbonmonoksid:
③ Trinn 3: natriumsulfid reagerer med kalkstein for å produsere natriumkarbonat og kalsiumsulfid:
Lubran alkali produksjonsmetoden har skapt en historisk presedens og gitt enestående bidrag til menneskeheten, men den har også mange mangler. For eksempel utføres hovedproduksjonsprosessen i fast fase, det er vanskelig å kontinuerlig produsere med konsentrert svovelsyre som råmateriale, utstyret er sterkt korrodert, produktkvaliteten er uren, kalsiumsulfidet er ikke lett løselig i vann , det utfelte slagget kastes, råvarene blir ikke utnyttet fullt ut, kostnadene er høye, og HCI, CO og andre gasser genereres, noe som resulterer i miljøforurensning. Plaget av disse manglene, i 1861, laget belgiske Solvay natriumkarbonat og natriumkarbonat fra salt, kalkstein og ammoniakk Kalsiumklorid, dette er ammoniakkalkalimetoden. Reaksjonstrinnene er som følger:
CO2 og NH3 generert fra reaksjonen kan gjenbrukes som råmateriale.
Den totale reaksjonsformelen er CaC03pluss 2 NaCl ===NaCl2pluss Na2CO3
Selv om denne brusfremstillingsmetoden er enklere og mer miljøvennlig enn Lubran-sodafremstillingsmetoden, realiserer kontinuerlig produksjon, forbedrer utnyttelsesgraden av salt betydelig og har lave kostnader, har den lav utnyttelsesgrad av råvarer og produserer et stort antall av -produkter med lav bruksverdi Manglene ved CaCl2 hjemsøker fortsatt folk, og utlandet har svært streng kontroll over dette patentet. Kina har vært begrenset i lang tid på grunn av mangel på relevant teknologi.
Til slutt oppfant Houdebang den kombinerte Soda Making Method i 1943, også kjent som Houdebang Soda Making Method, som brukes til å lage soda i industrien. Det brøt den tekniske blokaden av fremmede land på den tiden, og forbedret effektiviteten til brusproduksjon ytterligere. Det har blitt en mye brukt brusfremstillingsmetode i verden. Den spesifikke prosessen er som følger: tilsett CO2 i mettet ammoniakksaltvann (ammoniakk og natriumklorid er mettede løsninger) for å produsere følgende reaksjon
Den kjemiske reaksjonsligningen skal være:
Natriumbikarbonat i reaksjonen utfelles på grunn av sin lave løselighet, som kan kalsineres videre og spaltes til natriumkarbonat, vann og karbondioksid, hvorav karbondioksid kan komme inn i reaksjonen igjen for gjenbruk. I lys av den lave utnyttelsesgraden av bordsalt, de høye kostnadene ved brusfremstilling, miljøforurensningen forårsaket av avfallsvæske og rester og vanskelighetene med behandling, utviklet Mr. Houdebang den kombinerte Sodafremstillingsmetoden i 1943 etter tusenvis av tester. Denne nye prosessen er å bygge et ammoniakkanlegg og et alkalianlegg på -- for felles produksjon. Ammoniakkanlegg gir ammoniakk og karbondioksid som kreves av alkalianlegg. Ammoniumklorid i moderluten krystalliseres ved å tilsette bordsalt som et kjemisk produkt eller gjødsel. Saltløsning kan resirkuleres. "Kombinasjonen" i den såkalte "kombinerte alkalifremstillingsmetoden" betyr at metoden kombinerer syntetisk ammoniakkindustri og alkalifremstillingsindustri sammen, tar i bruk biproduktet CO2 under ammoniakkproduksjon, eliminerer bruk av kalksteinsnedbrytning for produksjon, og forenkler produksjonsutstyret. I tillegg unngår den kombinerte kaustisk sodaprosessen også produksjonen av kalsiumklorid, som ikke er særlig nyttig biprodukt i ammoniakksodaprosessen. I stedet brukes ammoniumklorid, som kan brukes som gjødsel, for å gjenvinne det, noe som forbedrer utnyttelsesgraden av salt, forkorter produksjonsprosessen, reduserer forurensningen til miljøet, reduserer kostnadene for soda og fremmer fremdriften av industri i verden.
Den enestående egenskapen til Houghs Soda-fremstillingsprosess er å gjøre prosessen kontinuerlig, for å utvide skalaen; For det andre starter ikke denne metoden med fast ammoniumbikarbonat, men bruker saltlake for å absorbere ammoniakk først og deretter karbonat for kontinuerlig produksjon. Fordi denne metoden ikke trenger mellomsalt som hjelpemiddel, kan kostnadene reduseres. I 1952 etablerte Kina et 10t/D pilotanlegg for kombinert alkaliproduksjon i Dalian Chemical Plant, som ble forbedret i 1957. Prosessstrømmen av primær salttilsetning, sekundær ammoniakkabsorpsjon og primær karbonering ble bestemt gjennom eksperimenter, og utstyrsvalg og operasjonsindekser ble bekreftet. I 1964 ble det storskala kombinerte brusanlegget ferdigstilt og satt i drift i Dalian Chemical Industry Company.
På grunn av den høye prisen på importert salt, må Japan søke nye metoder for å forbedre utnyttelsesgraden av salt. I 1950 etablerte datterselskapet til Asahi nitrat et 30t/D kombinert brusanlegg i Mushan kjemisk anlegg. I mars 1959 begynte det å etablere et nytt kombinert brusanlegg i Chiba kjemiske anlegg, med en daglig produksjon på 300t soda og ammoniumklorid, kalt AC-metoden. På 1970-tallet var produksjonen av ammoniumklorid i Japan overforsyning. I tillegg til å gjenoppta noe ammoniakkalkaliproduksjon, etablerte Asahi-salpeter den nye Asahi-prosessen, også kjent som NA-prosessen. Karakteristisk for Xinxu-prosessen er at produksjonen av ammoniumklorid kan justeres. Overskuddet av ammoniumklorid på markedet kan destilleres direkte med kalkmelk for å gjenvinne ammoniakk. Derfor er forbruket av damp og kalk mindre enn for ammoniakk-alkaliprosessen. Mengden av avfallsvæske reduseres til nesten 1/3 av ammoniakk-alkaliprosessen. Konsentrasjonen av kalsiumklorid i avfallsvæske kan økes med 2,5 ganger, og utnyttelsesgraden av råsalt kan nå mer enn 95 prosent. Xinxu-prosessen har også gjort store forbedringer i karbonisering, krystallisering og andre prosesser og utstyrsstruktur.
Så langt har utviklingen av natriumkarbonat tatt form generelt. Senere gjorde folk noen mindre forbedringer i behandlingen i henhold til forskjellig vekt på bruk, for å gi den til bruk ved forskjellige anledninger.