經(jīng)歷兩步主要反應(yīng):
步:2NaCl + H?SO? → Na?SO? + 2HCl(生成硫酸鈉和副產(chǎn)氯化氫)
第二步:Na?SO? + 2C + CaCO? → Na?CO? + CaS + 2CO?(高溫下與碳和石灰石反應(yīng))
呂布蘭法雖然實(shí)現(xiàn)了純堿的工業(yè)化生產(chǎn),但存在嚴(yán)重缺點(diǎn):原料利用率低、產(chǎn)品質(zhì)量不純、副產(chǎn)大量有毒的氯化氫氣體和廢料硫化鈣(造成嚴(yán)重環(huán)境污染)。盡管如此,它仍統(tǒng)治了純堿工業(yè)近一個世紀(jì)。
索爾維法(氨堿法,Solvay Process):
1861年,比利時(shí)化學(xué)家歐內(nèi)斯特·索爾維成功開發(fā)了全新的氨堿法,并迅速取代了呂布蘭法。該法以食鹽、氨氣(NH?)和石灰石(提供CO?)為原料,在常溫常壓下進(jìn)行,
2NaHCO? → Na?CO? + H?O + CO?↑(煅燒分解)
索爾維法的優(yōu)點(diǎn)極其:原料便宜易得(食鹽、石灰石、氨)、產(chǎn)品純度高、連續(xù)生產(chǎn)、成本大幅降低,且?guī)缀酰ò笨裳h(huán)使用)。此法至今仍是世界范圍內(nèi)生產(chǎn)純堿的主要方法。
侯氏制堿法(聯(lián)合制堿法):
1943年,中國化學(xué)家侯德榜博士在索爾維法的基礎(chǔ)上,結(jié)合中國當(dāng)時(shí)缺乏食鹽和氨的國情,成功發(fā)明了“侯氏制堿法”。該法巧妙地將純堿生產(chǎn)與合成氨工業(yè)結(jié)合起來。
天然堿加工:
對于擁有豐富天然堿礦(主要成分是Na?CO?·NaHCO?·2H?O)的國家(如美國、中國、土耳其),開采和加工天然堿是經(jīng)濟(jì)的方法。通常通過溶解、碳化、結(jié)晶、煅燒等步驟提純得到純堿。中國內(nèi)蒙古的鄂爾多斯盆地就擁有的天然堿礦藏。
玻璃工業(yè)(大用途,約占50%):
碳酸鈉是制造鈉鈣玻璃(常見的玻璃,如門窗玻璃、瓶罐玻璃等)的主要原料之一。它在高溫下與二氧化硅(沙子)反應(yīng)生成硅酸鈉,大大降低了二氧化硅的熔點(diǎn),節(jié)省了能源。其反應(yīng)可簡化為:Na?CO? + SiO? → Na?SiO? + CO?↑。