Sosa, también conocida como ceniza de sosa, se clasifica como sal, no como álcali. También se llama soda o ceniza de soda en el comercio internacional. Es una importante materia prima química inorgánica, utilizada principalmente en la producción de vidrio plano, productos de vidrio y esmalte cerámico. También es ampliamente utilizado en el lavado doméstico, la neutralización ácida y el procesamiento de alimentos.
La historia del desarrollo del carbonato de sodio debe comenzar desde la primera industria de los refrescos. La industria de la ceniza de sosa comenzó a finales del siglo 18. Con las necesidades de la industria y el cambio de materias primas para la fabricación de soda, la tecnología de producción de ceniza de sosa (Na2CO3) se ha desarrollado rápidamente, y el equipo de producción tiende a ser a gran escala, mecanizado y automatizado. En 1983, la producción mundial de ceniza de sosa era de aproximadamente 30 mt. En la historia de la industria de la ceniza de sosa, el francés n. lublanc, el belga E. Solvay y el chino houdebang han hecho contribuciones sobresalientes.
Antes de la síntesis artificial de ceniza de sosa, se encontró en la antigüedad que la ceniza quemada por algunas algas marinas después del secado contenía álcali. Después de remojar y filtrar con agua caliente, se pudo obtener una solución alcalina marrón para el lavado. Una gran cantidad de álcali natural proviene de minerales, principalmente enterrados bajo tierra o lago de agua alcalina. El mineral alcalino natural en la capa sedimentaria tiene el grado más alto y está ampliamente distribuido. A finales del siglo 18, el método de síntesis artificial de ceniza de sosa se inventó por primera vez en Francia. Lublanc utilizó mirabilita, piedra caliza y carbón para reducir y carbonatar a alta temperatura para obtener un producto crudo de ceniza negra que contiene principalmente Na2CO3. Después de la lixiviación, evaporación, refinación, recristalización y secado, se obtuvo una ceniza de sosa pesada con una pureza de aproximadamente el 97%. En 1861, Ernestolvy de Bélgica inventó la ceniza de sosa sola y obtuvo una patente. Dado que la protección de los secretos técnicos no se ha aplicado ampliamente, hizo un gran avance desde los Estados Unidos en la década de 1920. En particular, houdebang, un famoso experto químico chino, publicó el libro "fabricación de ceniza de sosa" en 1932, que se mantendrá en secreto durante 70 años. El método Solvay fue publicado en el mundo. Houdebang también estableció el proceso de fabricación de álcali hous de 1939 a 1942, y estableció una planta piloto en Sichuan. En 1952, se estableció un taller conjunto de fabricación de álcalis en la planta química de Dalian. El método Na introducido por la filial de nitrato de Asahi en Japón es esencialmente un método de compromiso de álcali de bicarbonato y álcali de amoníaco. La proporción de ceniza de sosa a cloruro de amonio se puede ajustar a voluntad.
En 1783, la Academia Francesa de Ciencias ofreció una recompensa de 1200 francos por el método de fabricación de ceniza de sosa. En 1789, Lubran, un médico asistente del señor feudal duque de Orleans, Francia, creó con éxito un método para hacer refrescos. En 1791, obtuvo una patente y estableció una planta de soda con una producción diaria de 250 ~ 300 kg. Además de la sal de mesa, las materias primas utilizadas en el proceso de soda Lubran incluyen ácido sulfúrico concentrado, carbón vegetal y piedra caliza. El proceso de producción es el siguiente:
(1) Paso 1: use ácido sulfúrico concentrado para convertir la sal de mesa en sulfato de sodio:
(2) Paso 2: caliente el sulfato de sodio, el carbón y la piedra caliza juntos en el horno. El sulfato de sodio reacciona con el carbón en el horno para formar sulfuro de sodio y monóxido de carbono:
(3) Paso 3: el sulfuro de sodio reacciona con la piedra caliza para producir carbonato de sodio y sulfuro de calcio:
El método de producción de álcali de Lubran ha creado un precedente histórico y ha hecho contribuciones sobresalientes a la humanidad, pero también tiene muchas deficiencias. Por ejemplo, el proceso de producción principal se lleva a cabo en la fase sólida, es difícil producir continuamente con ácido sulfúrico concentrado como materia prima, el equipo está severamente corroído, la calidad del producto es impura, el sulfuro de calcio no es fácilmente soluble en agua, la escoria precipitada se desecha, las materias primas no se utilizan completamente, el costo es alto, y se generan HCI, CO y otros gases, lo que resulta en contaminación ambiental. Preocupado por estas deficiencias, en 1861, el belga Solvay hizo carbonato de sodio y carbonato de sodio a partir de sal, piedra caliza y amoníaco Cloruro de calcio, este es el método alcalino de amoníaco. Los pasos de reacción son los siguientes:
El CO2 y el NH3 generados a partir de la reacción pueden reutilizarse como materias primas.
La fórmula de reacción total es CaC03+2NaCl ===NaCl2+Na2CO3
Aunque este método de fabricación de soda es más simple y respetuoso con el medio ambiente que el método de fabricación de soda Lubran, realiza una producción continua, mejora en gran medida la tasa de utilización de la sal y tiene un bajo costo, tiene una baja tasa de utilización de materias primas y produce una gran cantidad de subproductos con bajo valor de uso Las deficiencias de CaCl2 todavía persiguen a las personas, y los países extranjeros tienen un control muy estricto sobre esta patente. China ha estado restringida durante mucho tiempo debido a la falta de tecnología relevante.
Finalmente, houdebang inventó el método combinado de fabricación de soda en 1943, también conocido como método de fabricación de soda houdebang, que se utiliza para hacer ceniza de soda en la industria. Rompió el bloqueo técnico de países extranjeros en ese momento y mejoró aún más la eficiencia de la fabricación de refrescos. Se ha convertido en un método de fabricación de refrescos ampliamente utilizado en el mundo. El proceso específico es el siguiente: agregar CO2 en agua salada de amoníaco saturada (el amoníaco y el cloruro de sodio son soluciones saturadas) para producir la siguiente reacción
La ecuación química de reacción será:
El bicarbonato de sodio en la reacción se precipita debido a su baja solubilidad, que puede calcinarse y descomponerse en carbonato de sodio, agua y dióxido de carbono, de los cuales el dióxido de carbono puede ingresar a la reacción nuevamente para su reutilización. En vista de la baja tasa de utilización de la sal de mesa, el alto costo de la fabricación de soda, la contaminación ambiental causada por los residuos líquidos y residuos y la dificultad en el tratamiento, el Sr. houdebang desarrolló con éxito el método combinado de fabricación de soda en 1943 después de miles de pruebas. Este nuevo proceso consiste en construir una planta de amoníaco y una planta de álcali para la producción conjunta. La planta de amoníaco proporciona amoníaco y dióxido de carbono requeridos por la planta alcalina. El cloruro de amonio en el licor madre se cristaliza mediante la adición de sal de mesa como producto químico o fertilizante. La solución de sal se puede reciclar. La "combinación" en el llamado "método combinado de fabricación de álcalis" significa que el método combina la industria del amoníaco sintético y la industria de fabricación de álcalis, hace uso del subproducto CO2 durante la producción de amoníaco, elimina el uso de la descomposición de piedra caliza para la producción y simplifica el equipo de producción. Además, el proceso combinado de sosa cáustica también evita la producción de cloruro de calcio, que no es un subproducto muy útil en el proceso de sosa cáustica de amoníaco. En cambio, el cloruro de amonio, que se puede usar como fertilizante, se usa para recuperarlo, lo que mejora la tasa de utilización de la sal, acorta el proceso de producción, reduce la contaminación al medio ambiente, reduce el costo de la ceniza de sosa y promueve el progreso de la industria en el mundo.
La característica sobresaliente del proceso de fabricación de soda de Hough es hacer que el proceso sea continuo, a fin de expandir la escala; En segundo lugar, este método no comienza con bicarbonato de amonio sólido, sino que utiliza salmuera de sal para absorber el amoníaco primero y luego el carbonato para la producción continua. Debido a que este método no necesita sal intermedia como agente auxiliar, el costo se puede reducir. En 1952, China estableció una planta piloto de 10t / D para la producción combinada de álcalis en la planta química de Dalian, que se mejoró en 1957. El flujo de proceso de adición de sal primaria, absorción secundaria de amoníaco y carbonatación primaria se determinó a través de experimentos, y se afirmaron los índices de selección y operación del equipo. En 1964, la planta de soda combinada a gran escala se completó y se puso en funcionamiento en Dalian Chemical Industry Company.
Debido al alto precio de la sal importada, Japón debe buscar nuevos métodos para mejorar la tasa de utilización de la sal. En 1950, la subsidiaria de Asahi nitrate estableció una planta de soda combinada de 30t / D en la planta química de Mushan. En marzo de 1959, comenzó a establecer una nueva planta combinada de soda en la planta química de Chiba, con una producción diaria de 300 toneladas de ceniza de sosa y cloruro de amonio, nombrado como método A.C. En la década de 1970, la producción de cloruro de amonio en Japón fue sobreabastigiada. Además de reanudar parte de la producción alcalina de amoníaco, el salitre de Asahi estableció el nuevo proceso de Asahi, también conocido como el proceso de N.A. La característica del proceso Xinxu es que la producción de cloruro de amonio se puede ajustar. El exceso de cloruro de amonio en el mercado se puede destilar directamente con leche de cal para recuperar el amoníaco. Por lo tanto, el consumo de vapor y cal es menor que el del proceso alcalino de amoníaco. La cantidad de líquido residual se reduce a casi 1/3 de la del proceso alcalino de amoníaco. La concentración de cloruro de calcio en el líquido residual se puede aumentar en 2,5 veces, y la tasa de utilización de la sal cruda puede alcanzar más del 95%. El proceso Xinxu también ha realizado grandes mejoras en la carbonización, cristalización y otros procesos y estructura de equipos.
Hasta ahora, el desarrollo del carbonato de sodio ha tomado forma en general. Más tarde, las personas hicieron algunas mejoras menores en el procesamiento de acuerdo con diferentes énfasis en el uso, a fin de proporcionarlo para su uso en diferentes ocasiones.