氨鹼法(Solvay process、ammonia-soda process;又稱「索爾維制鹼法」)是1861年比利時工業化學家歐內斯特·索爾維發明的用氨水來使氯化鈉轉變為碳酸鈉的方法。[1] 索爾維反應在一個高塔中完成。

索爾維制鹼法工廠,位於索爾維市(紐約州)英語Solvay, New York; the Erie Canal passed through this plant until about 1917. From the Solvay Process collection of the Solvay, New York, Public Library.
索爾維制鹼法的原理。每個圓圈代表一個反應。
索爾維制鹼法作為在化學工業一個循環過程的一個例子(綠色=反應物,黑色=中間體,紅色=產品)

索爾維法是工業生產碳酸鈉的主要方法。此法於19世紀60年代由索爾維公司實現現代化生產。此法原料便宜且易得:鹽滷(來自井鹽或海鹽)和石灰石(開採自石灰石礦)。全世界2005年碳酸鈉產量估計為420億千克。[2]碳酸鈉產量的75%源於基於索爾維法的化工廠,其餘為天然礦採集而來。

主要反應方程式

在底部,碳酸鈣(石灰石)被加熱來獲取二氧化碳

CaCO3CaO + CO2 (II)

在頂部,濃縮的氯化鈉(食鹽)和水進入塔中。當二氧化碳通過液體時,碳酸氫鈉(小蘇打)沉澱出來:

NaCl + NH3 + CO2 + H2ONaHCO3 + NH4Cl (I)

碳酸氫鈉在高溫下轉換為碳酸鈉,釋放出水和二氧化碳:

2 NaHCO3 -高溫→ Na2CO3 + H2O + CO2 (IV)

同時,第二個反應的副產品氯化銨與第一個反應的副產品氫氧化鈣(消石灰,使氧化鈣與水反應生成)反應生成氨水:

CaO + H2OCa(OH)2
Ca(OH)2 + 2 NH4ClCaCl2 + 2 NH3 + 2 H2O (III)

二氧化碳從步驟(Ⅳ)被回收後,再被用於在步驟(I)中。因為索爾維反應循環使用了氨水,它只需要食鹽和石灰石,並且氯化鈣是唯一主要的廢品,可被出售作為道路鹽。 這使它比其他反應經濟很多,並且很快成為國際上通用的製造純鹼的方法。到1900年時,90%的碳酸鈉使用氨鹼法製造,而最後一個勒布朗制鹼法工廠在1920年代初期關閉了。

參見

參考資料

  1. ^ Kiefer, David M. Soda Ash, Solvay Style. Today's Chemist at Work. February 2002, 11 (2): 87–88 [2008-06-13]. (原始內容存檔於2008-05-07) (英語). 
  2. ^ Kostick, Dennis (2006). "Soda Ash"頁面存檔備份,存於網際網路檔案館), chapter in 2005 Minerals Yearbook, United States Geological Survey. See Table I.

外部連結