Natrijev karbonat, znan tudi kot natrijev pepel, je razvrščen kot sol, ne kot alkalija. V mednarodni trgovini se imenuje tudi soda ali soda ash. Je pomembna anorganska kemična surovina, ki se uporablja predvsem v proizvodnji ravnega stekla, steklenih izdelkov in keramične glazure. Široko se uporablja tudi pri gospodinjskem pranju, nevtralizaciji kisline in predelavi hrane.
Zgodovina razvoja natrijevega karbonata bi se morala začeti s prvo industrijo sode. Industrija natrijevega karbona se je začela konec 18. stoletja. S potrebami industrije in spremembo surovin za proizvodnjo sode se je proizvodna tehnologija natrijevega karbona (Na2CO3) hitro razvila, proizvodna oprema pa je običajno obsežna, mehanizirana in avtomatizirana. Leta 1983 je bila svetovna proizvodnja natrijevega karbona približno 30 mt. V zgodovini industrije natrijevega karbonata so francoski n. lublanc, belgijski E. Solvay in kitajski houdebang so prispevali izjemne prispevke.
Pred umetno sintezo natrijevega karbona so v starih časih ugotovili, da pepel, ki so ga po sušenju sežgale nekatere morske alge, vsebuje alkalije. Po namakanju in filtriranju z vročo vodo lahko dobimo rjavo raztopino alkalije za pranje. Velika količina naravnih alkalij izvira iz mineralov, ki so večinoma zakopani pod zemljo ali iz alkalnih vodnih jezer. Naravna alkalna ruda v sedimentni plasti ima najvišjo stopnjo in je široko razširjena. Konec 18. stoletja so v Franciji prvič izumili metodo umetne sinteze natrijevega karbona. Lublanc je uporabil mirabilit, apnenec in premog za redukcijo in karbonacijo pri visoki temperaturi, da je dobil surovi produkt črni pepel, ki je v glavnem vseboval Na2CO3. Po luženju, uparjenju, rafiniranju, rekristalizaciji in sušenju je bila pridobljena težka soda s čistostjo okoli 97 odstotkov. Leta 1861 je ernestolvy iz Belgije sam izumil sodo in pridobil patent. Ker varovanje tehničnih skrivnosti ni bilo razširjeno, je v dvajsetih letih prejšnjega stoletja naredilo preboj iz ZDA. Zlasti Houdebang, slavni kitajski strokovnjak za kemikalije, je leta 1932 izdal knjigo "Proizvodnja natrijevega pepela", ki bo ostala skrivnost 70 let. Metoda Solvay je bila objavljena v svetu. Houdebang je med letoma 1939 in 1942 ustanovil tudi hišni postopek izdelave alkalij in ustanovil pilotni obrat v Sečuanu. Leta 1952 je bila v kemični tovarni Dalian ustanovljena skupna delavnica za izdelavo alkalij. Natrijeva metoda, ki jo je uvedla nitratna hčerinska družba Asahi na Japonskem, je v bistvu kompromisna metoda bikarbonatne alkalije in amonijeve alkalije. Razmerje med natrijevo sodo in amonijevim kloridom lahko poljubno prilagodite.
Leta 1783 je francoska akademija znanosti razpisala nagrado v višini 1200 frankov za način izdelave natrijevega karbona. Leta 1789 je Lubran, pomožni zdravnik fevdalnega gospoda vojvode Orleanskega v Franciji, uspešno ustvaril metodo za izdelavo sode. Leta 1791 je pridobil patent in ustanovil tovarno sode z dnevno proizvodnjo 250-300 kg. Poleg kuhinjske soli so surovine, ki se uporabljajo v procesu sode Lubran, še koncentrirana žveplova kislina, oglje in apnenec. Proizvodni proces je naslednji:
① Korak 1: uporabite koncentrirano žveplovo kislino za pretvorbo kuhinjske soli v natrijev sulfat:
② 2. korak: segrejte natrijev sulfat, oglje in apnenec skupaj v peči. Natrijev sulfat reagira z ogljem v peči, da nastane natrijev sulfid in ogljikov monoksid:
③ 3. korak: natrijev sulfid reagira z apnencem, da nastane natrijev karbonat in kalcijev sulfid:
Metoda proizvodnje alkalij Lubran je ustvarila zgodovinski precedens in izjemno prispevala k človeštvu, vendar ima tudi veliko pomanjkljivosti. Na primer, glavni proizvodni proces se izvaja v trdni fazi, težko je neprekinjeno proizvajati s koncentrirano žveplovo kislino kot surovino, oprema je močno razjedena, kakovost izdelka je nečista, kalcijev sulfid ni lahko topen v vodi , se oborena žlindra zavrže, surovine niso v celoti izkoriščene, stroški so visoki, nastajajo pa HCI, CO in drugi plini, kar povzroča onesnaževanje okolja. Zaradi težav s temi pomanjkljivostmi je leta 1861 belgijski Solvay naredil natrijev karbonat in natrijev karbonat iz soli, apnenca in amonijevega kalcijevega klorida, to je amonijakova alkalna metoda. Koraki reakcije so naslednji:
CO2 in NH3, ki nastaneta pri reakciji, se lahko ponovno uporabita kot surovine.
Formula celotne reakcije je CaC03plus 2NaCl ===NaCl2plus Na2CO3
Čeprav je ta metoda izdelave sode enostavnejša in okolju prijaznejša od metode izdelave sode Lubran, omogoča neprekinjeno proizvodnjo, močno izboljša stopnjo izkoriščenosti soli in ima nizke stroške, ima nizko stopnjo izrabe surovin in proizvaja veliko število -izdelki z nizko uporabno vrednostjo Pomanjkljivosti CaCl2 še vedno preganjajo ljudi, tujina pa ima zelo strog nadzor nad tem patentom. Kitajska je bila dolgo časa omejena zaradi pomanjkanja ustrezne tehnologije.
Končno je Houdebang leta 1943 izumil kombinirano metodo izdelave sode, znano tudi kot metoda izdelave sode Houdebang, ki se uporablja za izdelavo natrijevega pepela v industriji. Prebil je takratno tehnično blokado tujine in še izboljšal učinkovitost izdelave sode. Postala je široko uporabljena metoda izdelave sode v svetu. Poseben postopek je naslednji: dodajte CO2 v nasičeno slano vodo z amoniakom (amoniak in natrijev klorid sta nasičeni raztopini), da dobite naslednjo reakcijo
Reakcijska kemijska enačba je:
Natrijev bikarbonat se pri reakciji obori zaradi svoje nizke topnosti, ki se lahko nadalje kalcinira in razgradi v natrijev karbonat, vodo in ogljikov dioksid, od tega lahko ogljikov dioksid ponovno vstopi v reakcijo za ponovno uporabo. Glede na nizko stopnjo izkoriščenosti kuhinjske soli, visoke stroške izdelave sode, onesnaževanje okolja zaradi odpadne tekočine in ostankov ter težave pri obdelavi je g. Houdebang leta 1943 po tisočih testih uspešno razvil kombinirano metodo izdelave sode. Ta novi postopek je izgradnja tovarne amoniaka in tovarne alkalij v -- za skupno proizvodnjo. Tovarna amoniaka zagotavlja amoniak in ogljikov dioksid, ki ju potrebuje alkalna tovarna. Amonijev klorid v matični lužnici kristaliziramo z dodajanjem kuhinjske soli kot kemičnega proizvoda ali gnojila. Solno raztopino je mogoče reciklirati. "Kombinacija" v tako imenovani "kombinirani metodi pridobivanja alkalij" pomeni, da metoda združuje industrijo sintetičnega amoniaka in industrijo proizvajanja alkalij skupaj, uporablja stranski produkt CO2 med proizvodnjo amoniaka, odpravlja uporabo razgradnje apnenca za proizvodnjo in poenostavi proizvodno opremo. Poleg tega se kombinirani postopek s kavstično sodo tudi izogne proizvodnji kalcijevega klorida, ki ni zelo uporaben stranski produkt v postopku s kavstično sodo z amoniakom. Namesto tega se za pridobivanje uporablja amonijev klorid, ki se lahko uporablja kot gnojilo, kar izboljša stopnjo izkoristka soli, skrajša proizvodni proces, zmanjša onesnaževanje okolja, zmanjša stroške natrijevega karbona in pospeši napredek industrije v svetu.
Izjemna značilnost Houghovega procesa izdelave sode je neprekinjen postopek, da se poveča obseg; Drugič, ta metoda se ne začne s trdnim amonijevim bikarbonatom, ampak uporablja slanico, da najprej absorbira amoniak in nato karbonat za neprekinjeno proizvodnjo. Ker ta metoda ne potrebuje vmesne soli kot pomožnega sredstva, se lahko stroški zmanjšajo. Leta 1952 je Kitajska vzpostavila pilotni obrat 10t/D za kombinirano proizvodnjo alkalij v kemični tovarni Dalian, ki je bil izboljšan leta 1957. Potek procesa primarnega dodajanja soli, sekundarne absorpcije amoniaka in primarne karbonizacije je bil določen s poskusi, izbira opreme in indeksi poslovanja so bili potrjeni. Leta 1964 je bila v podjetju Dalian Chemical Industry Company dokončana in začela obratovati obsežna kombinirana tovarna sode.
Zaradi visoke cene uvožene soli mora Japonska iskati nove metode za izboljšanje stopnje uporabe soli. Leta 1950 je hčerinska družba nitrata Asahi ustanovila 30t / D kombinirano tovarno sode v kemični tovarni Mushan. Marca 1959 je začela ustanavljati novo kombinirano tovarno sode v kemični tovarni Chiba z dnevno proizvodnjo 300 t natrijevega pepela in amonijevega klorida, imenovano AC metoda. V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja je bila proizvodnja amonijevega klorida na Japonskem presežna. Poleg tega, da je obnovila nekaj proizvodnje alkalij amoniaka, je solitra Asahi vzpostavila nov postopek Asahi, znan tudi kot postopek NA. Značilnost postopka Xinxu je, da je mogoče prilagoditi proizvodnjo amonijevega klorida. Presežek amonijevega klorida na trgu je mogoče neposredno destilirati z apnenim mlekom, da pridobimo amoniak. Zato je poraba pare in apna manjša kot pri amonijevem alkalnem postopku. Količina odpadne tekočine se zmanjša na skoraj 1/3 količine amonijevega alkalnega procesa. Koncentracija kalcijevega klorida v odpadni tekočini se lahko poveča za 2,5-krat, stopnja izkoriščenosti surove soli pa lahko doseže več kot 95 odstotkov. Proces Xinxu je prav tako močno izboljšal karbonizacijo, kristalizacijo in druge procese ter strukturo opreme.
Doslej se je razvoj natrijevega karbonata v splošnem oblikoval. Kasneje so ljudje naredili nekaj manjših izboljšav pri obdelavi glede na različne poudarke pri uporabi, da bi ga lahko uporabili v različnih priložnostih.