揭秘侯德榜制碱法：原理与应用详解

侯德榜制碱法是什么

侯德榜制碱法，又称联合制碱法，是中国化学工程专家侯德榜于1943年创立的一种制碱工艺。该方法通过结合氨碱法和合成氨法两种工艺，实现了同时生产纯碱（碳酸钠）和氯化铵两种产品的目标。侯德榜的这一创新不仅显著提高了食盐的利用率，缩短了生产流程，降低了制碱成本，还减少了环境污染，因此在全球范围内得到了广泛的认可和应用。

侯德榜制碱法的背景

在侯德榜发明联合制碱法之前，全球普遍采用的是索尔维制碱法。索尔维法的缺点是氯化钠（食盐）利用率低，只有约70%，约有30%的氯化钠残留在母液中，造成资源浪费。此外，该方法产生的大量氯化钙（CaCl₂）几乎没有什么实用价值，且处理这些废液和废渣会对环境造成严重的污染。

20世纪初，中国所需的纯碱几乎全部依赖从英国进口。由于纯碱供应不足，一些以纯碱为原料的民族工业难以生存。面对这一严峻形势，侯德榜决心研发出一种新型的制碱方法，以解决索尔维法的诸多不足。

侯德榜制碱法的原理与过程

侯德榜制碱法的核心原理是利用合成氨厂产生的废气二氧化碳和氨气，与饱和食盐水反应，生成碳酸氢钠（NaHCO₃）沉淀。这一反应过程可以用以下化学方程式表示：

NaCl + H₂O + CO₂ + NH₃ → NaHCO₃↓ + NH₄Cl

具体步骤如下：

1. 饱和食盐水的准备：将食盐溶解在水中，制成饱和溶液。

2. 通入氨气：首先向饱和食盐水中通入过量的氨气，使溶液呈碱性。氨气的加入可以增加二氧化碳在溶液中的溶解度，因为二氧化碳在碱性条件下更容易溶解。

3. 通入二氧化碳：随后向溶液中通入过量的二氧化碳，二氧化碳与氨气和食盐水反应，生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵。

4. 碳酸氢钠的析出与分离：碳酸氢钠在饱和食盐水中的溶解度较低，因此会以沉淀的形式析出。通过过滤等方法，可以将碳酸氢钠与溶液中的氯化铵分离。

5. 碳酸氢钠的加热与纯碱的获得：将分离出的碳酸氢钠加热，使其分解为碳酸钠（纯碱）、水和二氧化碳。其中，二氧化碳可以循环使用，降低生产成本。

6. 氯化铵的回收：氯化铵是反应的副产品，具有一定的经济价值，可以作为化肥使用。通过调节温度和加入食盐细粉的方法，可以使氯化铵从母液中结晶析出。

侯德榜制碱法的优点

1. 提高食盐利用率：侯德榜制碱法将食盐的利用率从索尔维法的70%提高到96%以上，显著减少了资源浪费。

2. 降低生产成本：通过循环利用二氧化碳和氨气，以及利用氯化铵作为副产品，侯德榜制碱法降低了生产成本，提高了经济效益。

3. 减少环境污染：该方法避免了索尔维法中产生的大量氯化钙，减少了环境污染问题。同时，氯化铵作为化肥使用，也实现了资源的再利用。

4. 缩短生产流程：侯德榜制碱法将合成氨和制碱两个生产过程结合起来，简化了生产流程，提高了生产效率。

侯德榜制碱法的实践与应用

侯德榜制碱法的成功研发，不仅解决了中国纯碱供应不足的问题，还推动了全球制碱技术的发展。该方法在中国得到了广泛的应用，并很快传播到世界各地。许多国家和地区都采用了侯德榜制碱法来生产纯碱和氯化铵。

侯德榜制碱法的成功，不仅体现在其技术上的创新，更体现在其对社会和环境的积极贡献。通过提高资源利用率、降低生产成本和减少环境污染，该方法为化学工业的发展注入了新的活力。

侯德榜的科学贡献与影响

侯德榜是中国化学工业的奠基人之一，他的科学贡献不仅限于制碱领域。在20世纪20年代，他突破了氨碱法制碱技术的奥秘，主持建成了亚洲第一座纯碱厂。30年代，他领导建成了中国第一座兼产合成氨、硝酸、硫酸和硫酸铵的联合企业。40至50年代，他又发明了连续生产纯碱与氯化铵的联合制碱新工艺，以及碳化法合成氨流程制碳酸氢铵化肥新工艺。

侯德榜的科学精神和创新精神，激励了一代又一代的中国化学工作者。他的研究成果不仅推动了中国化学工业的发展，也为世界化学工业的进步做出了重要贡献。

结语

侯德榜制碱法是中国化学工程领域的一项重要发明，它不仅解决了索尔维法制碱过程中的诸多不足，还提高了