汽水生产的故事是怎样的?

苏打苏打,有时简称碱,化学成分是含有结晶水的碳酸钠(Na2CO3),广泛存在于自然界中。大部分隐藏在地表碱湖和裸露的矿床中,如非洲埃及首都开罗附近的碱旱谷、美国怀俄明州西南部的天然碱矿床、欧洲匈牙利的碱湖等,都很有名。中国内蒙古鄂托克旗的碱湖群也很有名。那些地方一年不下两三次雨,秋天整天整夜刮风。冬天寒冷的季节到来后,湖中所含的碱冻得像冰一样,水面上覆盖着一层雪一样的碱霜。人们把它取出来,就近加工,制成碎片,驮在牲畜上。运到张家口、古北口,再运到全国各地。这就是曾经大名鼎鼎的“口服碱”。

许多植物含有碳酸钾和碳酸钠,尤其是生长在盐碱地和沿海或海洋的植物,吸收土壤或海水中的钠离子(Na+)。当它们腐烂或烧成灰烬时,含有一定量的碳酸钠,其含量可高达30%。中国在400多年前的明朝李时珍(1518~1593)编的《本草纲目》中写道:“采集蒿蓼,晒干,烧成灰,用生水榨汁,去污垢。发面。”

早期人工制碱

欧洲人很久以前就知道从海藻的灰汁中提取碱。然而,随着18世纪中叶来自英国的工业革命,纺织、造纸、制皂、玻璃、印染等行业对碱的需求急剧增加,单纯依靠天然碱和从草木灰中提取碱显然是不够的,需要手工生产。

化学家通过分析研究认识到盐和碳酸钠中含有相同成分的钠后,开始尝试将盐转化为纯碱。

1737年,法国学者哈默尔·杜蒙特·苏(hammel Dumont Su)首先用硫酸加热盐得到硫酸钠,然后用木炭加热硫酸钠,生成硫化钠和一氧化碳。硫化钠转化为乙酸钠后,热量加强,丙酮的蒸气释放出来,剩下碳酸钠。

他还先把盐转化成硝酸钠,然后把硝酸钠和木炭放在坩埚里爆炸,产生碳酸钠。

这只是实验室里的一个实验。

1773年,瑞典化学家舍勒将盐溶液和氧化铅粉末一起加热,形成氢氧化钠溶液,暴露在空气中吸收二氧化碳气体,然后沉淀出碳酸钠和黄色的氧氯化铅(PbOCl PbCl)。

英国人克尔用这种方法在达德利建立了一家生产纯碱和肥皂的工厂。1780年,另一个英国人图勒获得了将氧化铅制成黄色颜料的专利,声称这种颜料就是图勒黄。

在1777中, 法国牧师马厚碧将一种盐转换成了另一种盐,一种盐,一种盐,一种盐,一种盐,一种盐,一种盐,一种盐,一种盐,一种盐 1779工厂生产,工厂生产,工厂生产,工厂生产,工厂生产,工厂生产,工厂生产。 法国药学教授Copp改进了这种制碱方法,用氧化铁代替铁。他的方法传到英国后,立即建厂生产,纯碱年产量达数千吨。

其他人提出了其他方法。

卢布兰制碱法

1783年,法国科学院悬赏1200里弗(法国法郎的旧称)寻找制造纯碱的方法,以满足当时法国肥皂、纺织、漂染等行业的需要。

1789年,法国奥尔其公爵的内科医生卢·布兰对以前的一些制碱方法进行了修改,创造了一种新方法。1791年,他获得了一项专利,并得到奥尔良公爵的资助,在巴黎郊区的圣德尼建立了一个日产250-300公斤的汽水厂。鲁布兰制碱法使用的原料仍然是盐、硫酸和木炭、石灰石。生产操作过程主要分为三步:①盐与硫酸反应生成硫酸钠;(2)将硫酸钠、木炭和石灰石放入回转炉中加热,产生黑色熔体,冷却后形成黑灰;(3)浸泡黑灰,倾析溶液,浓缩析出碳酸钠晶体。

1793 165438+10月6日,奥尔良公爵被法国资产阶级革命派送上断头台,10月28日,1794 65438+圣德尼工厂被没收。卢布兰没有收到奖金。虽然他在1801拥有圣德尼工厂,但他当时穷得无法生存,不得不进入济贫院。他在1806自杀。他去世八年后,也就是1814年,巴黎理工学院为他竖立了一座雕像作为纪念。

1823年,英国政府宣布食盐免税,促进了英国以食盐为原料的化学工业生产。企业家穆斯普拉特抓住这个机会,把卢布兰法介绍到英国,先后在利物浦、牛顿、弗莱明顿等地设厂。到1886年,英国已经用卢布兰法生产了数百万吨纯碱。

卢布兰工艺的副产品氯化氢气体在初始阶段被排放到大气中。后来,由于环境污染严重,英国议会通过管理条例,迫使生产者试图恢复它。1836年,肥皂制造商格赛制造了一个装满焦炭的洗涤塔,使上升的氯化氢气体被下落的水吸收,得到盐酸。在1866中,生产工人Deakin和Huldt将这种氯化氢气体与预热的空气混合。用铜或氧化锰(作为催化剂)转化氯气,然后用石灰水吸收这种氯气制成漂白液,这是专利。在1822中,工业化学家Chance将含有二氧化碳的烟气引入废物中,使废物中的硫化钙转化为硫化氢,进而氧化为硫磺。

这样不仅革新了卢布兰工艺,还获得了一系列副产品,使卢布兰工艺形成了一个化工生产体系。化学工业逐渐兴起。

苏尔维苏打法

虽然卢布兰苏打工艺流行了一段时间。但缺点很多,主要是熔融过程在固体中进行,要求温度高,设备生产能力小,腐蚀严重,原料利用不充分,工人劳动条件差,纯碱质量差。因此生产商们争相研究其他制碱方法。这是科技发展的必然趋势。

到1859年,比利时人苏尔维在他叔叔经营的煤气厂反复实验后,终于将卤水与碳酸铵混合生成碳酸氢钠沉淀,加热碳酸氢钠释放出二氧化碳和水,剩下碳酸钠。他首先用焦化厂的副产品粗氨水、二氧化碳气体和盐制成碳酸氢钠,然后加热制成碳酸钠。这就是所谓的氨碱法。

1861年4月,Sulvi获得比利时政府颁发的专利。1863年4月,他与哥哥集资成立了苏尔维纯碱生产公司,并在库莱特设厂,1865年6月开工,日产纯碱1.5吨。1867年,该厂产品获得巴黎世博会铜奖。1876年获得维也纳博览会奖章,此法正式命名为苏尔维苏打法。1869年,厂房扩大了1倍,产品量增加了3倍。这个时候纯碱价格大幅下降。科技创造就是这样造福人类的。

苏尔维不懂化学,也不是工程师。氨碱法也不是他创造的。早在1810年,法国眼镜商菲涅尔就提出了这种方法。这种方法在英国早在1838投产生产少量纯碱,但由于氨损失大,经济效益低,很快就停止了。苏尔维成功的重要一点就是克服了这个缺点。他设置了一个塔,使二氧化碳从塔底上升,与从塔顶流出的饱和盐水相遇,生成碳酸氢钠沉淀并迅速转移,形成连续生产。他还使产品中的氯化铵与熟石灰反应,再生出氨。

Survey的成功还在于他将专利许可权转让给了英国工业化学家门德和企业家布伦纳。1874年,他们在英国成立了布内门制碱公司,用苏尔维生产碱。门德设计了沉淀碳酸氢钠的旋转过滤器,安装了连续蒸氨室,控制了反应物的温度、压力和浓度,使氨碱法更加完善和普及。

苏尔维有丰富的实践经验,这是他成功的原因之一。当他在煤气厂工作时,他已经熟悉了气体和液体的处理过程。用他自己的话来说,他是“在氨水中长大的”。他躲过了管道放气爆炸的伤害。可以说他是在实践中幸运成长起来的。

苏尔维非常重视工人的福利,这也使制碱公司获得了良好的经济效益。他经常为科学家、研究人员和学生提供资金支持,资助建立了以他的姓氏命名的一系列研究所,如生理学研究所、社会学研究所和国际理化研究所。191110年6月,他邀请包括居里夫人在内的当时世界上杰出的科学家,在比利时布鲁塞尔召开国际苏尔维会议,讨论物理学和化学的重大问题。后来,这种会议每隔几年举行一次,称为苏尔维物理会议和苏尔维化学会议。