Natri cacbonat, còn được gọi là tro soda, được phân loại là muối, không phải kiềm. Nó cũng được gọi là soda hoặc soda tro trong thương mại quốc tế. Nó là một nguyên liệu hóa học vô cơ quan trọng, chủ yếu được sử dụng trong sản xuất thủy tinh phẳng, các sản phẩm thủy tinh và men gốm. Nó cũng được sử dụng rộng rãi trong rửa trong nước, trung hòa axit và chế biến thực phẩm.
Lịch sử phát triển của natri cacbonat nên bắt đầu từ ngành công nghiệp soda đầu tiên. Ngành công nghiệp tro soda bắt đầu vào cuối thế kỷ 18. Với nhu cầu của ngành công nghiệp và sự thay đổi nguyên liệu thô để làm Soda, công nghệ sản xuất tro soda (Na2CO3) đã phát triển nhanh chóng, và các thiết bị sản xuất có xu hướng quy mô lớn, cơ giới hóa và tự động hóa. Năm 1983, sản lượng tro soda thế giới là khoảng 30mt. Trong lịch sử của ngành công nghiệp tro soda, pháp n. lublanc, Bỉ E. Solvay và Houdebang Trung Quốc đã có những đóng góp nổi bật.
Trước khi tổng hợp nhân tạo tro soda, người ta đã tìm thấy vào thời cổ đại rằng tro bị đốt cháy bởi một số rong biển sau khi sấy khô có chứa kiềm. Sau khi ngâm và lọc bằng nước nóng, có thể thu được dung dịch kiềm nâu để rửa. Một lượng lớn kiềm tự nhiên đến từ các khoáng chất, chủ yếu bị chôn vùi dưới lòng đất hoặc hồ nước kiềm. Quặng kiềm tự nhiên trong lớp trầm tích có cấp cao nhất và được phân phối rộng rãi. Vào cuối thế kỷ 18, phương pháp tổng hợp nhân tạo tro soda lần đầu tiên được phát minh ở Pháp. Lublanc đã sử dụng mirabilite, đá vôi và than đá để khử và cacbonat ở nhiệt độ cao để thu được một sản phẩm thô tro đen chủ yếu chứa Na2CO3. Sau khi lọc, bay hơi, tinh chế, kết tinh lại và sấy khô, thu được một loại tro soda nặng với độ tinh khiết khoảng 97%. Năm 1861, ernestolvy của Bỉ đã phát minh ra tro soda một mình và có được bằng sáng chế. Vì việc bảo vệ bí mật kỹ thuật chưa được áp dụng rộng rãi, nó đã tạo ra một bước đột phá từ Hoa Kỳ vào những năm 1920. Đặc biệt, houdebang, một chuyên gia hóa học nổi tiếng của Trung Quốc, đã xuất bản cuốn sách "sản xuất tro soda" vào năm 1932, sẽ được giữ bí mật trong 70 năm. Phương pháp Solvay đã được xuất bản trên thế giới. Houdebang cũng thành lập quy trình sản xuất kiềm hous từ năm 1939 đến năm 1942, và thành lập một nhà máy thí điểm ở Tứ Xuyên. Năm 1952, một xưởng sản xuất kiềm chung được thành lập tại Nhà máy Hóa chất Đại Liên. Phương pháp Na được giới thiệu bởi công ty con Asahi nitrate tại Nhật Bản về cơ bản là một phương pháp thỏa hiệp của kiềm bicarbonate và amoniac kiềm. Tỷ lệ tro soda so với amoni clorua có thể được điều chỉnh theo ý muốn.
Năm 1783, Viện Hàn lâm Khoa học Pháp đã đưa ra phần thưởng 1200 franc cho phương pháp sản xuất tro soda. Năm 1789, Lubran, một bác sĩ tiếp viên của lãnh chúa phong kiến Công tước xứ Orleans, Pháp, đã tạo ra thành công một phương pháp làm soda. Năm 1791, ông có được bằng sáng chế và thành lập một nhà máy soda với sản lượng hàng ngày là 250 ~ 300kg. Ngoài muối ăn, các nguyên liệu thô được sử dụng trong quy trình soda Lubran bao gồm axit sunfuric đậm đặc, than củi và đá vôi. Quy trình sản xuất như sau:
(1) Bước 1: sử dụng axit sunfuric đậm đặc để chuyển đổi muối ăn thành natri sunfat:
(2) Bước 2: đun nóng natri sunfat, than củi và đá vôi với nhau trong lò. Natri sunfat phản ứng với than củi trong lò để tạo thành natri sunfua và carbon monoxide:
(3) Bước 3: Natri sunfua phản ứng với đá vôi để tạo ra natri cacbonat và canxi sunfua:
Phương pháp sản xuất kiềm Lubran đã tạo ra một tiền lệ lịch sử và có những đóng góp nổi bật cho nhân loại, nhưng nó cũng có nhiều thiếu sót. Ví dụ, quy trình sản xuất chính được thực hiện trong pha rắn, rất khó để sản xuất liên tục với axit sunfuric đậm đặc làm nguyên liệu thô, thiết bị bị ăn mòn nghiêm trọng, chất lượng sản phẩm không tinh khiết, canxi sunfua không dễ hòa tan trong nước, xỉ kết tủa bị loại bỏ, nguyên liệu thô không được sử dụng đầy đủ, chi phí cao, và HCI, CO và các loại khí khác được tạo ra, dẫn đến ô nhiễm môi trường. Gặp rắc rối bởi những thiếu sót này, vào năm 1861, Solvay của Bỉ đã sản xuất natri cacbonat và natri cacbonat từ muối, đá vôi và amoniac Canxi clorua, đây là phương pháp kiềm amoniac. Các bước phản ứng như sau:
CO2 và NH3 được tạo ra từ phản ứng có thể được tái sử dụng làm nguyên liệu thô.
Công thức tổng phản ứng là CaC03+2NaCl ===NaCl2+Na2CO3
Mặc dù phương pháp làm soda này đơn giản và thân thiện với môi trường hơn so với phương pháp làm soda Lubran, thực hiện sản xuất liên tục, cải thiện đáng kể tỷ lệ sử dụng muối và có chi phí thấp, nó có tỷ lệ sử dụng nguyên liệu thấp và sản xuất một số lượng lớn sản phẩm phụ có giá trị sử dụng thấp Những thiếu sót của CaCl2 vẫn còn ám ảnh con người, và nước ngoài có sự kiểm soát rất chặt chẽ đối với bằng sáng chế này. Trung Quốc đã bị hạn chế trong một thời gian dài do thiếu công nghệ liên quan.
Cuối cùng, houdebang đã phát minh ra Phương pháp làm soda kết hợp vào năm 1943, còn được gọi là phương pháp làm soda houdebang, được sử dụng để làm tro soda trong công nghiệp. Nó đã phá vỡ sự phong tỏa kỹ thuật của nước ngoài vào thời điểm đó, và cải thiện hơn nữa hiệu quả của việc sản xuất soda. Nó đã trở thành một phương pháp làm soda được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Quy trình cụ thể như sau: thêm CO2 vào nước muối amoniac bão hòa (amoniac và natri clorua là dung dịch bão hòa) để tạo ra phản ứng sau
Phương trình hóa học phản ứng phải là:
Natri bicarbonate trong phản ứng được kết tủa do độ hòa tan thấp, có thể được nung thêm và phân hủy thành natri cacbonat, nước và carbon dioxide, trong đó carbon dioxide có thể đi vào phản ứng một lần nữa để tái sử dụng. Theo quan điểm về tỷ lệ sử dụng muối ăn thấp, chi phí làm soda cao, ô nhiễm môi trường do chất lỏng và dư lượng chất thải gây ra và khó khăn trong điều trị, ông houdebang đã phát triển thành công Phương pháp làm Soda kết hợp vào năm 1943 sau hàng nghìn thử nghiệm. Quy trình mới này là xây dựng một nhà máy amoniac và một nhà máy kiềm tại - để sản xuất chung. Nhà máy amoniac cung cấp amoniac và carbon dioxide cần thiết cho nhà máy kiềm. Amoni clorua trong rượu mẹ được kết tinh bằng cách thêm muối ăn làm sản phẩm hóa học hoặc phân bón. Dung dịch muối có thể được tái chế. "Sự kết hợp" trong cái gọi là "phương pháp tạo kiềm kết hợp" có nghĩa là phương pháp này kết hợp ngành công nghiệp amoniac tổng hợp và công nghiệp sản xuất kiềm với nhau, sử dụng CO2 sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất amoniac, loại bỏ việc sử dụng phân hủy đá vôi để sản xuất và đơn giản hóa thiết bị sản xuất. Ngoài ra, quá trình xút kết hợp cũng tránh sản xuất canxi clorua, sản phẩm phụ không hữu ích lắm trong quá trình xút amoniac. Thay vào đó, amoni clorua, có thể được sử dụng làm phân bón, được sử dụng để thu hồi nó, giúp cải thiện tỷ lệ sử dụng muối, rút ngắn quá trình sản xuất, giảm ô nhiễm môi trường, giảm chi phí tro soda và thúc đẩy sự tiến bộ của ngành công nghiệp trên thế giới.
Đặc điểm nổi bật của quy trình làm Soda của Hough là làm cho quá trình này liên tục, để mở rộng quy mô; Thứ hai, phương pháp này không bắt đầu với ammonium bicarbonate rắn, mà sử dụng nước muối để hấp thụ amoniac trước và sau đó là cacbonat để sản xuất liên tục. Bởi vì phương pháp này không cần muối trung gian làm tác nhân phụ trợ, chi phí có thể được giảm bớt. Năm 1952, Trung Quốc đã thành lập một nhà máy thí điểm 10t / D để sản xuất kiềm kết hợp tại Nhà máy Hóa chất Đại Liên, được cải tiến vào năm 1957. Quá trình bổ sung muối sơ cấp, hấp thụ amoniac thứ cấp và cacbonat hóa sơ cấp đã được xác định thông qua các thí nghiệm, và các chỉ số lựa chọn và vận hành thiết bị đã được khẳng định. Năm 1964, nhà máy soda kết hợp quy mô lớn được hoàn thành và đưa vào hoạt động tại Công ty Công nghiệp Hóa chất Đại Liên.
Do giá muối nhập khẩu cao, Nhật Bản phải tìm kiếm các phương pháp mới để cải thiện tỷ lệ sử dụng muối. Năm 1950, công ty con của Asahi nitrate đã thành lập một nhà máy soda kết hợp 30t / D tại nhà máy hóa chất Mushan. Vào tháng 3 năm 1959, nó bắt đầu thành lập một nhà máy soda kết hợp mới trong nhà máy hóa chất Chiba, với sản lượng hàng ngày là 300 tấn tro soda và amoni clorua, được đặt tên là phương pháp AC. Vào những năm 1970, việc sản xuất amoni clorua ở Nhật Bản đã dư cung. Ngoài việc nối lại một số hoạt động sản xuất kiềm amoniac, Asahi saltpetre đã thành lập quy trình Asahi mới, còn được gọi là quy trình N.A. Đặc điểm của quy trình Xinxu là sản lượng amoni clorua có thể được điều chỉnh. Lượng amoni clorua dư thừa trên thị trường có thể được chưng cất trực tiếp bằng sữa vôi để thu hồi amoniac. Do đó, việc tiêu thụ hơi nước và vôi ít hơn so với quá trình kiềm hóa amoniac. Lượng chất lỏng thải giảm xuống gần bằng 1/3 lượng chất lỏng của quá trình kiềm amoniac. Nồng độ canxi clorua trong chất lỏng thải có thể tăng gấp 2,5 lần và tỷ lệ sử dụng muối thô có thể đạt hơn 95%. Quy trình Xinxu cũng đã thực hiện những cải tiến lớn trong quá trình cacbon hóa, kết tinh và các quy trình và cấu trúc thiết bị khác.
Cho đến nay, sự phát triển của natri cacbonat đã hình thành nói chung. Sau đó, mọi người đã thực hiện một số cải tiến nhỏ trong xử lý theo sự nhấn mạnh khác nhau về việc sử dụng, để cung cấp cho nó để sử dụng trong các dịp khác nhau.