Carbonat de sodi, també coneguda com cendra de refresc, es classifica com a sal, no àlcali. També s'anomena cendra de refresc o soda en el comerç internacional. És una important matèria primera química inorgànica, utilitzada principalment en la producció de vidre pla, productes de vidre i esmalt ceràmic. També s'utilitza àmpliament en el rentat domèstic, la neutralització àcida i el processament d'aliments.
La història del desenvolupament del carbonat de sodi hauria de començar des de la primera indústria de refrescos. La indústria de la cendra de soda va començar a finals del segle XVIII. Amb les necessitats de la indústria i el canvi de matèries primeres per a la fabricació de refrescos, la tecnologia de producció de cendra de sosa (Na2CO3) s'ha desenvolupat ràpidament, i els equips de producció tendeixen a ser a gran escala, mecanitzats i automatitzats. El 1983, la producció mundial de cendra de refresc era d'uns 30 mt. En la història de la indústria de la cendra de refresc, el francès n. lublanc, el belga E. Solvay i el xinès houdebang han fet contribucions destacades.
Abans de la síntesi artificial de cendra de sosa, es va trobar en l'antiguitat que la cendra cremada per algunes algues després de l'assecat contenia àlcalis. Després de remullar-se i filtrar amb aigua calenta, es podria obtenir solució d'àlcali marró per rentar-la. Una gran quantitat d'àlcali natural prové de minerals, principalment enterrats sota terra o llac d'aigua alcalina. El mineral natural d'àlcali de la capa sedimentària té el grau més alt i està àmpliament distribuït. A finals del segle XVIII, el mètode de síntesi artificial de cendra de soda es va inventar per primera vegada a França. Lublanc va utilitzar mirabilit, pedra calcària i carbó per reduir i carbonatar a alta temperatura per obtenir un producte cru de cendra negra que contenia principalment Na2CO3. Després de lixiviació, evaporació, refinació, recristal·lització i assecat, es va obtenir una cendra de refresc pesat amb una puresa d'aproximadament el 97%. El 1861, l'ernestolvy de Bèlgica va inventar la cendra de refresc i va obtenir una patent. Atès que la protecció dels secrets tècnics no s'ha aplicat àmpliament, va fer un gran avanç des dels Estats Units en la dècada de 1920. En particular, houdebang, un famós expert químic xinès, va publicar el llibre "fabricació de cendres de refresc" el 1932, que es mantindrà en secret durant 70 anys. El mètode Solvay es va publicar al món. Houdebang també va establir el procés de fabricació de hous àlcali de 1939 a 1942, i va establir una planta pilot a Sichuan. El 1952, es va establir un taller conjunt de fabricació d'àlcalis a la planta química de Dalian. El mètode Na introduït per la filial de nitrats Asahi al Japó és essencialment un mètode de compromís d'àlcali bicarbonat i àlcali d'amoníac. La proporció de cendra de soda a clorur d'amoni es pot ajustar a voluntat.
El 1783, l'Acadèmia Francesa de les Ciències va oferir una recompensa de 1200 francs pel mètode de fabricació de cendra de refresc. El 1789, Lubran, un metge assistent del senyor feudal Duc d'Orleans, França, va crear amb èxit un mètode per fer refrescos. El 1791, va obtenir una patent i va establir una planta de refrescos amb una producció diària de 250 ~ 300kg. A més de la sal de taula, les matèries primeres utilitzades en el procés de refresc de Lubran inclouen àcid sulfúric concentrat, carbó vegetal i pedra calcària. El procés de producció és el següent:
(1) Pas 1: utilitzeu àcid sulfúric concentrat per convertir la sal de taula en sulfat de sodi:
(2) Pas 2: escalfen sulfat de sodi, carbó vegetal i pedra calcària junts al forn. Sulfat de sodi reacciona amb carbó vegetal al forn per formar sulfur de sodi i monòxid de carboni:
(3) Pas 3: el sulfur de sodi reacciona amb la pedra calcària per produir carbonat de sodi i sulfur de calci:
El mètode de producció d'àlcalis de Lubran ha creat un precedent històric i ha fet contribucions destacades a la humanitat, però també té moltes deficiències. Per exemple, el procés de producció principal es porta a terme en la fase sòlida, és difícil produir contínuament amb àcid sulfúric concentrat com a matèria primera, l'equip està severament corroït, la qualitat del producte és impura, el sulfur de calci no és fàcilment soluble en aigua, es descarta l'escòria precipitada, les matèries primeres no s'utilitzen completament, el cost és elevat, i es generen HCI, CO i altres gasos, resultant en contaminació ambiental. Preocupat per aquestes deficiències, el 1861, el solvay belga va fer carbonat de sodi i carbonat de sodi a partir de sal, pedra calcària i clorur de calci, aquest és el mètode d'àlcali d'amoníac. Els passos de reacció són els següents:
El CO2 i l'NH3 generats a partir de la reacció es poden reutilitzar com a matèries primeres.
La fórmula de reacció total és CaC03+2NaCl ===NaCl2+Na2CO3
Tot i que aquest mètode de fabricació de refrescos és més senzill i respectuós amb el medi ambient que el mètode de fabricació de refrescos de Lubran, realitza una producció contínua, millora en gran mesura la taxa d'utilització de la sal i té un baix cost, té una baixa taxa d'utilització de matèries primeres i produeix un gran nombre de subproductes amb baix valor d'ús Les deficiències de CaCl2 encara persegueixen les persones, i els països estrangers tenen un control molt estricte sobre aquesta patent. La Xina ha estat restringida durant molt de temps a causa de la manca de tecnologia rellevant.
Finalment, houdebang va inventar el mètode combinat de fabricació de refrescos el 1943, també conegut com a mètode de fabricació de refrescos houdebang, que s'utilitza per fer cendra de refresc a la indústria. Va trencar el bloqueig tècnic de països estrangers en aquell moment, i va millorar encara més l'eficiència de la fabricació de refrescos. S'ha convertit en un mètode de fabricació de refrescos àmpliament utilitzat al món. El procés específic és el següent: afegir CO2 a l'aigua salada d'amoníac saturat (l'amoníac i el clorur de sodi són solucions saturades) per produir la següent reacció
L'equació química de reacció serà:
El bicarbonat de sodi en la reacció es precipita a causa de la seva baixa solubilitat, que es pot calcinar encara més i descompondre's en carbonat de sodi, aigua i diòxid de carboni, del qual el diòxid de carboni pot entrar de nou en la reacció per a la seva reutilització. En vista de la baixa taxa d'utilització de la sal de taula, l'alt cost de la fabricació de refrescos, la contaminació ambiental causada pels residus líquids i residus i la dificultat en el tractament, Houdebang va desenvolupar amb èxit el mètode combinat de fabricació de refrescos el 1943 després de milers de proves. Aquest nou procés consisteix a construir una planta d'amoníac i una planta d'àlcali per a la producció conjunta. La planta d'amoníac proporciona amoníac i diòxid de carboni requerit per la planta d'àlcali. El clorur d'amoni en el licor mare es cristal·litza afegint sal de taula com a producte químic o fertilitzant. La solució de sal es pot reciclar. La "combinació" en l'anomenat "mètode de fabricació combinada d'àlcali" significa que el mètode combina la indústria de l'amoníac sintètic i la indústria de fabricació d'àlcalis junts, fa ús del CO2 subproducte durant la producció d'amoníac, elimina l'ús de descomposició de pedra calcària per a la producció i simplifica els equips de producció. A més, el procés combinat de sosa càustica també evita la producció de clorur de calci, que no és molt útil en el procés de sosa càustica d'amoníac. En canvi, el clorur d'amoni, que es pot utilitzar com a fertilitzant, s'utilitza per recuperar-lo, cosa que millora la taxa d'utilització de la sal, escurça el procés de producció, redueix la contaminació al medi ambient, redueix el cost de la cendra de refresc i promou el progrés de la indústria al món.
La característica destacada del procés de fabricació de soda de Hough és fer que el procés sigui continu, per tal d'ampliar l'escala; En segon lloc, aquest mètode no comença amb bicarbonat d'amoni sòlid, sinó que utilitza salmorra salada per absorbir primer l'amoníac i després carbonat per a la producció contínua. Com que aquest mètode no necessita sal intermèdia com a agent auxiliar, el cost es pot reduir. El 1952, la Xina va establir una planta pilot de 10t / D per a la producció combinada d'àlcalis a la planta química de Dalian, que es va millorar el 1957. El flux de procés d'addició primària de sal, absorció secundària d'amoníac i carbonatació primària es va determinar a través d'experiments, i es van afirmar els índexs de selecció i operació d'equips. El 1964, la planta de refresc combinat a gran escala es va completar i es va posar en funcionament a Dalian Chemical Industry Company.
A causa de l'alt preu de la sal importada, Japó ha de buscar nous mètodes per millorar la taxa d'utilització de la sal. El 1950, la filial de nitrat Asahi va establir una planta combinada de refrescos de 30t / D a la planta química de Mushan. Al març de 1959, va començar a establir una nova planta combinada de refrescos a la planta química de Chiba, amb una producció diària de cendra de sosa de 300t i clorur d'amoni, anomenat mètode A.C. En la dècada de 1970, la producció de clorur d'amoni al Japó es va sobresaplir. A més de reprendre una mica de producció d'àlcali d'amoníac, el salpetre Asahi va establir el nou procés d'Asahi, també conegut com el procés de la N.A. La característica del procés de Xinxu és que la producció de clorur d'amoni es pot ajustar. L'excés de clorur d'amoni en el mercat es pot destil·lar directament amb llet de llima per recuperar l'amoníac. Per tant, el consum de vapor i calç és menor que el del procés d'àlcali d'amoníac. La quantitat de líquid residual es redueix a gairebé 1/3 de la del procés d'àlcali d'amoníac. La concentració de clorur de calci en el líquid residual es pot augmentar en 2,5 vegades, i la taxa d'utilització de sal crua pot arribar a més del 95%. El procés de Xinxu també ha realitzat grans millores en la carbonització, cristal·lització i altres processos i estructura d'equips.
Fins ara, el desenvolupament del carbonat de sodi ha pres forma en general. Més tard, les persones van realitzar algunes petites millores en el processament segons diferents èmfasis en l'ús, per tal de proporcionar-lo per al seu ús en diferents ocasions.