制碱工业是最早的几种化学工业之一,其产品不仅为人们日常生活所需,而且是其他化工生产的原料。制碱工业包括纯碱(碳酸钠)和烧碱(氢氧化钠)两大领域。纯碱工业始于18世纪后期的吕布兰法。
18世纪中叶,肥皂和玻璃制造业的发展使纯碱的需求量增加,天然碱已不能满足要求。1775年,法兰西科学院悬赏巨金征求实用的制碱方法。法国化学家吕布兰以食盐、石灰石和煤为主要原料,首先将食盐和硫酸加热制成硫酸钠,再将硫酸钠与石灰石和煤在 950—1000℃的条件下共熔,制得粗制品黑灰,再经浸取、蒸发、结晶、煅烧等步骤而制得纯碱,此即生产纯碱的吕布兰法。吕布兰法是化学工业兴起的重要里程碑。但这一方法使用的原料和中间产品多为固体,难以实现连续生产。且得到的产品纯度低,原料消耗也大。
天津永利碱厂
1861年,比利时人索尔维发明了生产纯碱的索尔维法,又称氨碱法。这种方法以食盐、石灰石(经煅烧生成石灰和二氧化碳)和氨为原料。这些原料都容易得到,同时,氨碱法易于实现大规模连续生产,产品质量也比较好。因此氨碱法逐渐替代了吕布兰法。但是氨碱法也有不足之处,其盐利用率低,废液废渣多。
针对氨碱法的缺点,1943年,中国天津永利碱厂厂长兼总工程师侯德榜提出了侯氏联合制碱法。这一方法将纯碱生产和合成氨生产联合在一起,利用合成氨厂的氨和二氧化碳,仅加入食盐即可实现氯化铵和纯碱的生产。侯氏联合制碱法在生产 1 吨纯碱的同时,可副产 1 吨氯化铵,因此食盐利用率高达 95%以上。侯氏联合制碱法此后完全取代索尔维法,成为生产纯碱的主要方法。
侯氏制碱法是制碱工业上的一项重大革新