Natrijev karbonat, također poznat kao soda pepeo, klasificiran je kao sol, a ne kao lužina. U međunarodnoj trgovini naziva se i soda ili soda pepeo. Važna je anorganska kemijska sirovina koja se uglavnom koristi u proizvodnji ravnog stakla, proizvoda od stakla i keramičke glazure. Također se široko koristi u pranju kućanstava, neutralizaciji kiseline i obradi hrane.
Povijest razvoja natrijevog karbonata trebala bi započeti od prve industrije sode. Industrija sode započela je krajem 18. stoljeća. S potrebama industrije i promjenom sirovina za proizvodnju sode, tehnologija proizvodnje natrijevog pepela (Na2CO3) brzo se razvila, a proizvodna oprema ima tendenciju da bude velika, mehanizirana i automatizirana. Godine 1983. svjetska proizvodnja sode iznosila je oko 30 mt. U povijesti industrije sode, francuski n. lublanc, belgijski E. Solvay i kineski houdebang dali su izvanredan doprinos.
Prije umjetne sinteze natrijevog pepela, u davna vremena je utvrđeno da je pepeo spaljen nekim morskim travama nakon sušenja sadržavao alkalije. Nakon namakanja i filtriranja vrućom vodom, može se dobiti smeđa otopina lužine za pranje. Velika količina prirodnih lužina dolazi iz minerala, uglavnom zakopanih pod zemljom ili iz jezera alkalne vode. Prirodna alkalna ruda u sedimentnom sloju ima najviši stupanj i široko je rasprostranjena. Krajem 18. stoljeća u Francuskoj je prvi put izumljena metoda umjetne sinteze sode. Lublanc je koristio mirabilit, vapnenac i ugljen za redukciju i karbonat na visokoj temperaturi kako bi dobio sirovi proizvod crni pepeo koji uglavnom sadrži Na2CO3. Nakon ispiranja, isparavanja, rafiniranja, rekristalizacije i sušenja, dobivena je teška soda čistoće od oko 97 posto. Godine 1861. Ernestolvy iz Belgije izumio je sodu sam i dobio patent. Budući da zaštita tehničkih tajni nije široko primjenjivana, proboj je napravila iz Sjedinjenih Američkih Država dvadesetih godina prošlog stoljeća. Konkretno, Houdebang, poznati kineski kemijski stručnjak, objavio je 1932. godine knjigu "Proizvodnja sode pepela" koja će se čuvati u tajnosti 70 godina. Solvayeva metoda objavljena je u svijetu. Houdebang je također uspostavio kućni proces proizvodnje lužina od 1939. do 1942. i uspostavio pilot postrojenje u Sichuanu. Godine 1952. u kemijskoj tvornici Dalian osnovana je zajednička radionica za izradu lužina. Natrijeva metoda koju je uvela Asahi nitratna podružnica u Japanu u biti je kompromisna metoda bikarbonatne lužine i amonijačne lužine. Omjer sode i amonijevog klorida može se podesiti po želji.
Godine 1783. Francuska akademija znanosti ponudila je nagradu od 1200 franaka za metodu proizvodnje sode. Godine 1789. Lubran, pomoćni liječnik feudalnog gospodara vojvode od Orleansa u Francuskoj, uspješno je stvorio metodu za proizvodnju sode. Godine 1791. dobio je patent i osnovao tvornicu sode s dnevnom proizvodnjom od 250~300 kg. Osim kuhinjske soli, sirovine koje se koriste u Lubran soda procesu uključuju koncentriranu sumpornu kiselinu, drveni ugljen i vapnenac. Proces proizvodnje je sljedeći:
① Korak 1: upotrijebite koncentriranu sumpornu kiselinu za pretvaranje kuhinjske soli u natrijev sulfat:
② Korak 2: zajedno zagrijte natrijev sulfat, drveni ugljen i vapnenac u peći. Natrijev sulfat reagira s drvenim ugljenom u peći i stvara natrijev sulfid i ugljikov monoksid:
③ Korak 3: natrijev sulfid reagira s vapnencem i proizvodi natrijev karbonat i kalcijev sulfid:
Lubran metoda proizvodnje alkalija stvorila je povijesni presedan i dala izuzetan doprinos čovječanstvu, ali ima i mnogo nedostataka. Na primjer, glavni proizvodni proces odvija se u čvrstoj fazi, teško je kontinuirano proizvoditi s koncentriranom sumpornom kiselinom kao sirovinom, oprema je jako korodirana, kvaliteta proizvoda je nečista, kalcijev sulfid nije lako topiv u vodi , istaložena troska se odbacuje, sirovine nisu u potpunosti iskorištene, trošak je visok, a stvaraju se HCI, CO i drugi plinovi, što dovodi do zagađenja okoliša. Uznemiren ovim nedostacima, 1861. godine belgijski Solvay napravio je natrijev karbonat i natrijev karbonat od soli, vapnenca i amonijačnog kalcijevog klorida, to je amonijačna alkalna metoda. Koraci reakcije su sljedeći:
CO2 i NH3 koji nastaju reakcijom mogu se ponovno koristiti kao sirovine.
Formula ukupne reakcije je CaC03plus 2NaCl ===NaCl2plus Na2CO3
Iako je ova metoda proizvodnje sode jednostavnija i ekološki prihvatljivija od Lubran metode proizvodnje sode, ostvaruje kontinuiranu proizvodnju, uvelike poboljšava stopu iskorištenja soli i ima nisku cijenu, ima nisku stopu iskorištenja sirovina i proizvodi veliki broj -proizvodi niske uporabne vrijednosti Nedostaci CaCl2 još uvijek progone ljude, a strane zemlje imaju vrlo strogu kontrolu nad ovim patentom. Kina je dugo bila ograničena zbog nedostatka relevantne tehnologije.
Konačno, Houdebang je 1943. izumio kombiniranu metodu proizvodnje sode, također poznatu kao Houdebang metoda proizvodnje sode, koja se koristi za proizvodnju sode u industriji. Njime je razbijena tadašnja tehnička blokada stranih država i dodatno poboljšana učinkovitost proizvodnje sode. To je postala široko korištena metoda proizvodnje sode u svijetu. Specifični postupak je sljedeći: dodajte CO2 u zasićenu slanu vodu s amonijakom (amonijak i natrijev klorid su zasićene otopine) kako biste proizveli sljedeću reakciju
Kemijska jednadžba reakcije mora biti:
Natrijev bikarbonat se u reakciji taloži zbog svoje niske topljivosti, koji se može dalje kalcinirati i razgraditi u natrijev karbonat, vodu i ugljični dioksid, od kojih ugljični dioksid može ponovno ući u reakciju za ponovnu upotrebu. S obzirom na nisku stopu iskorištenja kuhinjske soli, visoku cijenu proizvodnje sode, zagađenje okoliša uzrokovano otpadnom tekućinom i ostacima te poteškoće u obradi, g. Houdebang je 1943. nakon tisuća testova uspješno razvio kombiniranu metodu proizvodnje sode. Ovaj novi proces je izgradnja postrojenja za amonijak i postrojenja za alkalije u -- za zajedničku proizvodnju. Postrojenje za amonijak osigurava amonijak i ugljični dioksid koji su potrebni za postrojenje za alkalije. Amonijev klorid u matičnoj tekućini kristalizira se dodavanjem kuhinjske soli kao kemijskog proizvoda ili gnojiva. Otopina soli može se reciklirati. "Kombinacija" u takozvanoj "kombiniranoj metodi proizvodnje lužina" znači da metoda kombinira industriju sintetskog amonijaka i industriju proizvodnje lužina zajedno, koristi nusproizvod CO2 tijekom proizvodnje amonijaka, eliminira upotrebu razgradnje vapnenca za proizvodnju, te pojednostavljuje proizvodnu opremu. Osim toga, kombinirani postupak s kaustičnom sodom također izbjegava proizvodnju kalcijevog klorida, koji nije baš koristan nusproizvod u postupku s amonijačnom kaustičnom sodom. Umjesto toga, amonijev klorid, koji se može koristiti kao gnojivo, koristi se za njegovo obnavljanje, što poboljšava stopu iskorištenja soli, skraćuje proces proizvodnje, smanjuje onečišćenje okoliša, smanjuje troškove sode i potiče napredak industrije u svijetu.
Izvanredna značajka Houghovog procesa proizvodnje sode je kontinuirani proces, kako bi se proširio opseg; Drugo, ova metoda ne počinje s krutim amonijevim bikarbonatom, već koristi slanu otopinu za apsorpciju amonijaka, a zatim karbonat za kontinuiranu proizvodnju. Budući da ovoj metodi nije potrebna intermedijarna sol kao pomoćno sredstvo, trošak se može smanjiti. Godine 1952. Kina je uspostavila pilot postrojenje od 10 t/D za kombiniranu proizvodnju lužina u Dalian Chemical Plant, koje je poboljšano 1957. Tijek procesa primarnog dodavanja soli, sekundarne apsorpcije amonijaka i primarne karbonizacije određen je eksperimentima, a izbor opreme i indeksi poslovanja su potvrđeni. Godine 1964. dovršeno je i pušteno u rad veliko kombinirano postrojenje sode u Dalian Chemical Industry Company.
Zbog visoke cijene uvezene soli, Japan mora tražiti nove metode za poboljšanje stope iskorištenja soli. Godine 1950., podružnica Asahi nitrata osnovala je tvornicu sode od 30 t/D u kemijskoj tvornici Mushan. U ožujku 1959. počelo je uspostavljanje nove kombinirane tvornice sode u kemijskoj tvornici Chiba, s dnevnom proizvodnjom od 300 t sode i amonijevog klorida, nazvanom AC metoda. U 1970-ima, proizvodnja amonijevog klorida u Japanu bila je prevelika. Uz nastavak proizvodnje neke lužine amonijaka, Asahi salitra je uspostavila novi Asahi proces, također poznat kao NA proces. Karakteristika Xinxu procesa je da se izlaz amonijevog klorida može prilagoditi. Višak amonijevog klorida na tržištu može se izravno destilirati s vapnenim mlijekom kako bi se povratio amonijak. Stoga je potrošnja vodene pare i vapna manja od potrošnje amonijačno-lužinskog postupka. Količina otpadne tekućine smanjena je na gotovo 1/3 količine amonijačno-lužinskog procesa. Koncentracija kalcijevog klorida u otpadnoj tekućini može se povećati 2,5 puta, a stopa iskorištenja sirove soli može doseći više od 95 posto. Xinxu proces također je napravio velika poboljšanja u karbonizaciji, kristalizaciji i drugim procesima i strukturi opreme.
Do sada je razvoj natrijevog karbonata općenito uzeo oblik. Kasnije su ljudi napravili neka manja poboljšanja u obradi u skladu s različitim naglaskom na upotrebu, kako bi ga omogućili za korištenje u različitim prilikama.