Natriumcarbonat, også kendt som soda, er klassificeret som salt, ikke alkali. Det kaldes også soda eller soda i international handel. Det er et vigtigt uorganisk kemisk råmateriale, der hovedsageligt anvendes til produktion af fladt glas, glasprodukter og keramisk glasur. Det er også meget udbredt i husholdningsvask, syreneutralisering og fødevareforarbejdning.
Udviklingshistorien for natriumcarbonat bør starte fra den første sodavandsindustri. Sodaindustrien begyndte i slutningen af det 18. århundrede. Med industriens behov og ændringen af råmaterialer til sodafremstilling har produktionsteknologien for soda (Na2CO3) udviklet sig hurtigt, og produktionsudstyret har en tendens til at være storskala, mekaniseret og automatiseret. I 1983 var verdensproduktionen af soda omkring 30 ton. I sodaindustriens historie, fransk n. lublanc, belgiske E. Solvay og kinesisk houdebang har ydet fremragende bidrag.
Før den kunstige syntese af soda, fandt man i oldtiden, at asken brændt af nogle tang efter tørring indeholdt alkali. Efter iblødsætning og filtrering med varmt vand kunne brun alkaliopløsning opnås til vask. En stor mængde naturlig alkali kommer fra mineraler, hovedsageligt begravet under jorden eller alkalisk vandsø. Den naturlige alkalimalm i det sedimentære lag har den højeste kvalitet og er vidt udbredt. I slutningen af det 18. århundrede blev metoden til kunstig syntese af soda først opfundet i Frankrig. Lublanc brugte mirabilitet, kalksten og kul til at reducere og carbonatere ved høj temperatur for at opnå et råprodukt sort aske, der hovedsageligt indeholder Na2CO3. Efter udvaskning, inddampning, raffinering, omkrystallisation og tørring blev der opnået en tung soda med en renhed på omkring 97 procent. I 1861 opfandt ernestolvy fra Belgien alene soda og opnåede patent. Da beskyttelsen af tekniske hemmeligheder ikke har været udbredt, fik den et gennembrud fra USA i 1920'erne. Især houdebang, en berømt kinesisk kemisk ekspert, udgav i 1932 bogen "soda ash manufacturing", som vil blive holdt hemmelig i 70 år. Solvay-metoden blev udgivet i verden. Houdebang etablerede også en alkalifremstillingsproces fra 1939 til 1942 og etablerede et pilotanlæg i Sichuan. I 1952 blev der oprettet et fælles alkalifremstillingsværksted i Dalian Chemical Plant. Na-metoden introduceret af Asahi nitrat-datterselskabet i Japan er i det væsentlige en kompromismetode for bicarbonat-alkali og ammoniakalkali. Forholdet mellem soda og ammoniumchlorid kan justeres efter ønske.
I 1783 tilbød det franske videnskabsakademi en belønning på 1200 francs for metoden til fremstilling af soda. I 1789 skabte Lubran, en ledsagende læge hos feudalherren Duke of Orleans, Frankrig, med succes en metode til fremstilling af sodavand. I 1791 opnåede han et patent og etablerede en sodavandsfabrik med en daglig produktion på 250~300 kg. Ud over bordsalt omfatter de råmaterialer, der anvendes i Lubran-sodaprocessen, koncentreret svovlsyre, trækul og kalksten. Produktionsprocessen er som følger:
① Trin 1: Brug koncentreret svovlsyre til at omdanne bordsalt til natriumsulfat:
② Trin 2: Opvarm natriumsulfat, trækul og kalksten sammen i ovnen. Natriumsulfat reagerer med trækul i ovnen for at danne natriumsulfid og kulilte:
③ Trin 3: natriumsulfid reagerer med kalksten for at producere natriumcarbonat og calciumsulfid:
Lubran alkaliproduktionsmetoden har skabt en historisk præcedens og ydet enestående bidrag til menneskeheden, men den har også mange mangler. For eksempel udføres hovedproduktionsprocessen i den faste fase, det er vanskeligt kontinuerligt at producere med koncentreret svovlsyre som råmateriale, udstyret er stærkt korroderet, produktkvaliteten er uren, calciumsulfidet er ikke letopløseligt i vand , den udfældede slagge kasseres, råmaterialerne udnyttes ikke fuldt ud, omkostningerne er høje, og der dannes HCI, CO og andre gasser, hvilket resulterer i miljøforurening. Foruroliget over disse mangler fremstillede den belgiske Solvay i 1861 natriumcarbonat og natriumcarbonat af salt, kalksten og ammoniak Calciumchlorid, dette er ammoniakalkalimetode. Reaktionstrinnene er som følger:
CO2 og NH3 genereret fra reaktionen kan genbruges som råmaterialer.
Den samlede reaktionsformel er CaC03plus 2NaCl ===NaCl2plus Na2CO3
Selvom denne sodavandsfremstillingsmetode er mere enkel og miljøvenlig end Lubran-sodavandsfremstillingsmetoden, realiserer den kontinuerlig produktion, forbedrer udnyttelsesgraden af salt betydeligt og har lave omkostninger, har den lav udnyttelsesgrad af råmaterialer og producerer et stort antal af -produkter med lav brugsværdi Manglerne ved CaCl2 hjemsøger stadig folk, og udlandet har meget streng kontrol med dette patent. Kina har været begrænset i lang tid på grund af manglen på relevant teknologi.
Endelig opfandt Houdebang den kombinerede Soda Making Method i 1943, også kendt som Houdebang Soda Making Method, som bruges til at fremstille soda i industrien. Det brød den tekniske blokade af fremmede lande på det tidspunkt og forbedrede yderligere effektiviteten af sodavandsfremstilling. Det er blevet en meget brugt sodavandsfremstillingsmetode i verden. Den specifikke proces er som følger: tilsæt CO2 til mættet ammoniak saltvand (ammoniak og natriumchlorid er mættede opløsninger) for at frembringe følgende reaktion
Den kemiske reaktionsligning skal være:
Natriumhydrogencarbonat i reaktionen udfældes på grund af dets lave opløselighed, som kan brændes yderligere og nedbrydes til natriumcarbonat, vand og kuldioxid, hvoraf kuldioxid kan komme ind i reaktionen igen til genbrug. I lyset af den lave udnyttelsesgrad af bordsalt, de høje omkostninger ved fremstilling af sodavand, miljøforureningen forårsaget af affaldsvæske og restprodukter og vanskelighederne ved behandling, udviklede Mr. Houdebang med succes den kombinerede sodavandfremstillingsmetode i 1943 efter tusindvis af tests. Denne nye proces er at bygge et ammoniakanlæg og et alkalianlæg ved -- til fælles produktion. Ammoniakanlæg leverer ammoniak og kuldioxid, der kræves af alkalianlæg. Ammoniumchlorid i moderluden krystalliseres ved at tilsætte bordsalt som et kemisk produkt eller gødning. Saltopløsning kan genbruges. "Kombinationen" i den såkaldte "kombinerede alkalifremstillingsmetode" betyder, at metoden kombinerer den syntetiske ammoniakindustri og den alkalifremstillingsindustri sammen, gør brug af biproduktet CO2 under ammoniakproduktion, eliminerer brugen af kalkstensnedbrydning mhp. produktion, og forenkler produktionsudstyret. Derudover undgår den kombinerede kaustisk soda-proces også produktionen af calciumchlorid, som ikke er særlig nyttigt biprodukt i ammoniak-kaustisk soda-processen. I stedet bruges ammoniumchlorid, som kan bruges som gødning, til at genvinde det, hvilket forbedrer udnyttelsesgraden af salt, forkorter produktionsprocessen, reducerer forureningen af miljøet, reducerer omkostningerne til soda og fremmer fremskridtene af industri i verden.
Det enestående træk ved Houghs sodafremstillingsproces er at gøre processen kontinuerlig for at udvide skalaen; For det andet starter denne metode ikke med fast ammoniumbicarbonat, men bruger saltlage til først at absorbere ammoniak og derefter carbonat til kontinuerlig produktion. Fordi denne metode ikke kræver mellemsalt som hjælpemiddel, kan omkostningerne reduceres. I 1952 etablerede Kina et 10t/D pilotanlæg til kombineret alkaliproduktion i Dalian Chemical Plant, som blev forbedret i 1957. Processtrømmen af primær salttilsætning, sekundær ammoniakabsorption og primær karbonering blev bestemt gennem eksperimenter, og udstyrsvalg og driftsindekser blev bekræftet. I 1964 blev det store kombinerede sodavandsanlæg færdiggjort og sat i drift i Dalian Chemical Industry Company.
På grund af den høje pris på importeret salt må Japan søge nye metoder til at forbedre udnyttelsesgraden af salt. I 1950 etablerede datterselskabet af Asahi nitrat en 30t/D kombineret sodavandsfabrik i Mushan kemiske fabrik. I marts 1959 begyndte man at etablere en ny kombineret sodavandsfabrik i Chiba kemiske fabrik med en daglig produktion på 300 tons soda og ammoniumchlorid, kaldet AC-metoden. I 1970'erne var produktionen af ammoniumchlorid i Japan overudbudt. Ud over at genoptage en vis produktion af ammoniakalkali, etablerede Asahi-salpeter den nye Asahi-proces, også kendt som NA-processen. Det karakteristiske ved Xinxu-processen er, at outputtet af ammoniumchlorid kan justeres. Det overskydende ammoniumchlorid på markedet kan destilleres direkte med kalkmælk for at genvinde ammoniak. Derfor er forbruget af damp og kalk mindre end for ammoniakalkaliprocessen. Mængden af spildvæske reduceres til næsten 1/3 af mængden af ammoniakalkaliproces. Koncentrationen af calciumchlorid i spildvæske kan øges med 2,5 gange, og udnyttelsesgraden af råsalt kan nå mere end 95 procent. Xinxu-processen har også foretaget store forbedringer i karbonisering, krystallisering og andre processer og udstyrsstruktur.
Indtil videre har udviklingen af natriumcarbonat taget form generelt. Senere foretog folk nogle mindre forbedringer i behandlingen i henhold til forskellig vægt på brug, for at give den til brug ved forskellige lejligheder.