Тұзdan карбонат натрий өндірудің бұрынғы өнеркәсіптік процесі
Leblanc process
Леблан процесі: 19 ғасырда натрий карбонатын (содалы күл) тұзdan өндірудің алғашқы өнеркәсіптік әдісі. Құрамы, кезеңдері, және Сольве процесімен алмасуы.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Тұздан натрий карбонатын өндірудің бұрынғы өндірістік процесі – Лебланк процесі. Бұл 19-шы ғасырда кеңінен қолданылған сода күлін (натрий карбонатын) жасаудың алғашқы өндірістік процесі және оның ойлап табушысы Николя Лебланктің есімімен аталған. Процесс екі кезеңнен тұрды: натрий хлоридінен натрий сульфатын жасау, одан кейін натрий сульфатын көмір және кальций карбонатымен реакцияға түсіріп натрий карбонатын алу. Солвей процесінің дамуынан кейін бұл процесс біртіндеп қолданудан шығарылды.
Former industrial process for producing sodium carbonate from salt
The Leblanc process was an early industrial process for making soda ash (sodium carbonate) used throughout the 19th century, named after its inventor, Nicolas Leblanc. It involved two stages: making sodium sulfate from sodium chloride, followed by reacting the sodium sulfate with coal and calcium carbonate to make sodium carbonate. The process gradually became obsolete after the development of the Solvay process.
Процесс туралы егжей-тегжейлі ақпарат
Натрий хлориді бастапқыда концентрацияланған күкірт қышқылымен араластырылады және қоспа төмен қызықтырылады. Сутек хлориді газы көпіршіктеп шығып, газды сіңіру мұнаралары пайда болғанға дейін атмосфераға шығарылды. Бұл процесс біріккен масса қалғанша жалғасады. Бұл массада процестің келесі кезеңдерін ластауға жеткілікті хлорид әлі де бар. Содан кейін масса тікелей отқа ұшыратылады, ол қалған хлоридтің көбін буландырады. Келесі кезеңде қолданылатын көмірдің азот құрамы төмен болуы керек, өйткені цианид пайда болуын болдырмау қажет. Әк тас немесе борпылдақ кальций карбонаты магний мен кремнийге аз мөлшерде ие болуы керек. Зарядтың салмақ қатынасы тұз торт, кальций карбонаты және көміртек үшін 2:2:1 құрайды. Ол 1000°C температурада реверберациялық пеште қыздырылады. Кейде реверберациялық пеш айналып тұратын, сондықтан оны "револьвер" деп атаған. Сульфидтердің сульфатқа қайта тотығуын болдырмау үшін күйдіруден алынған қара күлді дереу сіңіру керек. Лебланк процесін қолданатын алғашқы британдық сода зауытын 1816 жылы Тайн өзенінің жағасындағы Уокердегі Лош, Уилсон және Белл зауытында темір қорытушылар Лош отбасы салған, бірақ тұз өндірісіне британдық тарифтер Лебланк процесінің экономикалық тиімділігіне кедергі келтірді және 1824 жылға дейін осындай операциялар шағын ауқымда жүргізілді. Тұз тарифі алынғаннан кейін британдық сода өнеркәсібі күрт өсті. Боннингтон химиялық зауыты ең ерте өндіріс болған болуы мүмкін, ал Джеймс Муспратттың Ливерпуль мен Флинтте, сондай-ақ Чарльз Теннанттың Глазгоның жанындағы химиялық зауыттары әлемдегі ең ірілердің біріне айналды. Муспратттың Ливерпульдегі зауыты Чеширдің тұз шахталарына, Сент-Хеленс көмір кен орындарына және Солтүстік Уэльс пен Дербиширдің әк тас карьерлеріне жақын орналасқан және көлік байланыстары да жақсы болған. 1852 жылға қарай Ұлыбританиядағы сода өндірісі 140 000 тоннаға, ал Францияда 45 000 тоннаға жетті. 1863 жылы британдық парламент "Сілті туралы заңды" 1863 жылғы қабылдады, ол бірнеше "Сілті туралы заңдардың" біріншісі және заманауи ауа ластануына қатысты алғашқы заң болды. Бұл заң сілті зауыттары өндіретін тұз қышқылының 5% аспауы керек екенін белгіледі. Заңнамаға сәйкес, сода зауыттары шығарылатын сутек хлориді газын көмірмен толтырылған мұнара арқылы өткізіп, оны кері бағытта ағып жатқан сумен сіңіретін болды. Химиялық зауыттар әдетте алынған тұз қышқылы ерітіндісін жақын жердегі су қоймаларына төгіп, балықтар мен басқа да су жануарларын өлтіретін. Лебланк процесі операторлар үшін өте жағымсыз жұмыс жағдайларын да тудырды. Ол бастапқыда процестерді мұқият басқаруды және операторлардың жиі араласуын қажет етті (кейде ауыр физикалық еңбекпен байланысты), бұл процестер ыстық, зиянды химиялық заттарды бөліп шығарды. Кейде реакция өнімдерін реверберациялық пештен тазалаған жұмысшылар өкпеге шаң мен аэрозольдердің енуін болдырмау үшін матадан жасалған ауыз және мұрын жапқыштарын киетін. Бұл кейінірек жақсарды, өйткені өнімнің экономикалық тиімділігі мен біркелкілігін жақсарту үшін процестер көбірек механикаландырылды. 1880 жылдарға қарай тұз қышқылын ағартқыш ұнтақ өндіру үшін хлор газына және кальций сульфиді қалдықтарындағы күкіртті қайтару үшін түрлендіру әдістері ашылды, бірақ Лебланк процесі Сольвей процесіне қарағанда әлі де ысырапты және ластаушы болып қалды. Осыған ұқсас жағдай хлор өндіру үшін оны кейіннен алмастырған электролиттік процестермен салыстырғанда да сақталады.
The sodium chloride is initially mixed with concentrated sulfuric acid and the mixture exposed to low heat. The hydrogen chloride gas bubbles off and was discarded to atmosphere before gas absorption towers were introduced. This continues until all that is left is a fused mass. This mass still contains enough chloride to contaminate the later stages of the process. The mass is then exposed to direct flame, which evaporates nearly all of the remaining chloride. The coal used in the next step must be low in nitrogen to avoid the formation of cyanide. The calcium carbonate, in the form of limestone or chalk, should be low in magnesia and silica. The weight ratio of the charge is 2:2:1 of salt cake, calcium carbonate, and carbon respectively. It is fired in a reverberatory furnace at about 1000 °C. Sometimes the reverberatory furnace rotated and thus was called a "revolver". The black ash product of firing must be lixiviated right away to prevent oxidation of sulfides back to sulfate. The first British soda works using the Leblanc process was built by the Losh family of iron founders at the Losh, Wilson and Bell works in Walker on the River Tyne in 1816, but steep British tariffs on salt production hindered the economics of the Leblanc process and kept such operations on a small scale until 1824. Following the repeal of the salt tariff, the British soda industry grew dramatically. The Bonnington Chemical Works was possibly the earliest production, and the chemical works established by James Muspratt in Liverpool and Flint, and by Charles Tennant near Glasgow became some of the largest in the world. Muspratt's Liverpool works enjoyed proximity and transport links to the Cheshire salt mines, the St Helens coalfields and the North Wales and Derbyshire limestone quarries. By 1852, annual soda production had reached 140,000 tons in Britain and 45,000 tons in France. In 1863, the British Parliament passed the Alkali Act 1863, the first of several Alkali Acts, the first modern air pollution legislation. This act allowed that no more than 5% of the hydrochloric acid produced by alkali plants could be vented to the atmosphere. To comply with the legislation, soda works passed the escaping hydrogen chloride gas up through a tower packed with charcoal, where it was absorbed by water flowing in the other direction. The chemical works usually dumped the resulting hydrochloric acid solution into nearby bodies of water, killing fish and other aquatic life. The Leblanc process also meant very unpleasant working conditions for the operators. It originally required careful operation and frequent operator interventions (some involving heavy manual labour) into processes giving off hot noxious chemicals. Sometimes, workmen cleaning the reaction products out of the reverberatory furnace wore cloth mouth and nose gags to keep dust and aerosols out of the lungs. This improved somewhat later as processes were more heavily mechanised to improve economics and uniformity of product. By the 1880s, methods for converting the hydrochloric acid to chlorine gas for the manufacture of bleaching powder and for reclaiming the sulfur in the calcium sulfide waste had been discovered, but the Leblanc process remained more wasteful and more polluting than the Solvay process. The same is true when it is compared with the later electrolytical processes which eventually replaced it for chlorine production.
Ескіру
1861 жылы бельгиялық химик Эрнест Солвей аммиакты пайдалана отырып, тұз бен әктастан сода күлін өндірудің тікелей әдісін жасады. Солвей процесінің жалғыз қалдық өнімі кальций хлориді болды, сондықтан ол Лебланк әдісіне қарағанда экономикалық тұрғыдан тиімді әрі қоршаған ортаны аз ластады. 1870-ші жылдардың соңынан бастап, Еуропа құрлығындағы Солвей негізіндегі сода зауыттары өздерінің ішкі нарықтарында Лебланк негізіндегі британдық сода өнеркәсібіне күшті бәсеке көрсетті. Бұған қоса, 1874 жылы Нортвичке жақын Виннингтон қаласында ашылған Брюннер-Монд Солвей зауыты ұлттық деңгейде де қызу бәсекелестік тудырды. Лебланк өндірушілері Солвей содасымен бәсекелесе алмады, ал олардың сода өндірісі хлор, ақтандыру ұнтағы сияқты әлі де табыс әкеліп тұрған өнімдеріне қосымша ғана айналды. (Бұрын қажетсіз өнімдер табысты өнімдерге айналды). Хлор өндірудің электролиттік әдістерінің дамуы осы пайда көзін де жойды, содан кейін «джентльмендік келісімдер» арқылы ғана баяу төмендеу орын алды. 1900 жылға қарай әлемдегі сода өндірісінің 90% Солвей әдісі арқылы немесе Солтүстік Америка құрлығында 1938 жылы жаңадан ашылған трона кенінің өндірілуі арқылы жүзеге асырылды, бұл 1986 жылы Солтүстік Америкадағы соңғы Солвей зауытының жабылуына әкеп соқты. Соңғы Лебланк негізіндегі сода зауыты 1920-ші жылдардың басында жабылды.
In 1861, the Belgian chemist Ernest Solvay developed a more direct process for producing soda ash from salt and limestone through the use of ammonia. The only waste product of this Solvay process was calcium chloride, and so it was both more economical and less polluting than the Leblanc method. From the late 1870s, Solvay based soda works on the European continent provided stiff competition in their home markets to the Leblanc based British soda industry. Additionally the Brunner Mond Solvay plant which opened in 1874 at Winnington near Northwich provided fierce competition nationally. Leblanc producers were unable to compete with Solvay soda ash, and their soda ash production was effectively an adjunct to their still profitable production of chlorine, bleaching powder etc. (The unwanted by products had become the profitable products). The development of electrolytic methods of chlorine production removed that source of profits as well, and there followed a decline moderated only by "gentlemen's' agreements" with Solvay producers. By 1900, 90% of the world's soda production was through the Solvay method, or on the North American continent, through the mining of trona, discovered in 1938, which caused the closure of the last North American Solvay plant in 1986. The last Leblanc based soda ash plant closed in the early 1920s.