Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Бывший промышленный процесс производства карбоната натрия из соли.
Former industrial process for producing sodium carbonate from salt
Процесс Лебланка — ранний промышленный способ получения кальцинированной соды (карбоната натрия), широко использовавшийся в течение всего XIX века и названный в честь его изобретателя Николя Лебланка. Он состоял из двух этапов: получение сульфата натрия из хлорида натрия, а затем реакция сульфата натрия с углем и карбонатом кальция для получения карбоната натрия. С разработкой процесса Сольве процесс постепенно устарел.
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.
Деталь процесса
Хлорид натрия первоначально смешивают с концентрированной серной кислотой и нагревают смесь умеренно. Выделяющийся газообразный хлористый водород отводили в атмосферу до внедрения газопоглотительных башен. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не образуется расплавленная масса. Эта масса все еще содержит достаточное количество хлоридов для загрязнения последующих стадий процесса. Затем массу подвергают воздействию прямого пламени, которое испаряет почти весь оставшийся хлорид. Уголь, используемый на следующем этапе, должен содержать мало азота, чтобы избежать образования цианидов. Карбонат кальция, в форме известняка или мела, должен быть с низким содержанием магния и кремнезема. Весовое соотношение компонентов заряда составляет 2:2:1 для соляного пирога, карбоната кальция и углерода соответственно. Обжиг происходит в реверберационной печи при температуре около 1000 °C. Иногда реверберационная печь вращалась, из-за чего ее называли "револьвер". Черный пепел, образующийся при обжиге, необходимо немедленно выщелачивать, чтобы предотвратить окисление сульфидов обратно в сульфаты. Первый британский содовый завод, использующий процесс Лебланка, был построен семьей Лош, производителями чугуна, на заводе Losh, Wilson and Bell в Уокер на реке Тайн в 1816 году, но высокие британские тарифы на производство соли препятствовали экономической эффективности процесса Лебланка и ограничивали производство небольшими масштабами до 1824 года. После отмены соляного тарифа британская содовая промышленность значительно выросла. Химический завод Боннингтон, возможно, был самым ранним производством, а химические заводы, основанные Джеймсом Маспраттом в Ливерпуле и Флинте, и Чарльзом Теннантом недалеко от Глазго, стали одними из крупнейших в мире. Заводы Маспратта в Ливерпуле имели удобное расположение и транспортное сообщение с соляными шахтами в Чешире, угольными месторождениями Сент-Хеленс и известняковыми карьерами в Северном Уэльсе и Дербишире. К 1852 году годовое производство соды в Великобритании достигло 140 000 тонн, а во Франции – 45 000 тонн. В 1863 году британский парламент принял Закон об щелочах 1863 года, первый из нескольких законов об щелочах, и первый современный закон о защите атмосферного воздуха. Этот закон ограничивал выброс в атмосферу не более 5% соляной кислоты, образующейся на щелочных заводах. Для соблюдения законодательства содовые заводы пропускали выходящий газообразный хлористый водород через башню, заполненную древесным углем, где он поглощался водой, протекающей в противоположном направлении. Химические заводы обычно сбрасывали полученный раствор соляной кислоты в близлежащие водоемы, что приводило к гибели рыбы и других водных организмов. Процесс Лебланка также создавал крайне неблагоприятные условия труда для рабочих. Он требовал тщательной эксплуатации и частых вмешательств операторов (включая тяжелый физический труд) в процессы, выделяющие горячие вредные химические вещества. Иногда рабочие, очищающие продукты реакции из реверберационной печи, надевали тканевые повязки на рот и нос, чтобы предотвратить попадание пыли и аэрозолей в легкие. Ситуация несколько улучшилась позже, когда процессы были механизированы для повышения экономической эффективности и однородности продукции. К 1880-м годам были разработаны методы преобразования соляной кислоты в хлорный газ для производства отбеливающего порошка и извлечения серы из отходов сульфида кальция, но процесс Лебланка оставался более неэффективным и более загрязняющим, чем процесс Сольве. То же самое справедливо и при сравнении с более поздними электролитическими процессами, которые в конечном итоге заменили его для производства хлора.
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.
Устаревание
В 1861 году бельгийский химик Эрнест Солвей разработал более прямой процесс получения кальцинированной соды из соли и известняка с использованием аммиака. Единственным побочным продуктом этого процесса Солвея был хлорид кальция, благодаря чему он оказался более экономичным и менее загрязняющим, чем метод Леблана. С конца 1870-х годов содовые заводы Солвея на европейском континенте составили серьезную конкуренцию британской содовой промышленности, основанной на методе Леблана, на их внутреннем рынке. Кроме того, завод Brunner Mond Solvay, открытый в 1874 году в Виннингтоне близ Нортвича, обеспечил острую конкуренцию на национальном уровне. Производители Леблана не могли конкурировать с кальцинированной содой Солвея, и их производство соды фактически стало дополнением к их все еще прибыльному производству хлора, отбеливающего порошка и т.д. (Нежелательные побочные продукты превратились в прибыльные). Развитие электролитических методов производства хлора лишило их и этого источника прибыли, после чего последовал спад, смягченный лишь "джентльменскими соглашениями" с производителями Солвея. К 1900 году 90% мирового производства соды осуществлялось методом Солвея, или на североамериканском континенте путем добычи троны, открытой в 1938 году, что привело к закрытию последнего североамериканского завода Солвея в 1986 году. Последний завод по производству кальцинированной соды на основе метода Леблана закрылся в начале 1920-х годов.
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.