碳酸钠水解（碳酸钠水解常数）

碳酸钠水解(碳酸钠的水解常数)

11月8日，中国证监会正式批准纯碱期货于12月6日在郑州商品交易所上市交易。

我们将分两个阶段介绍苏打产业链:

纯碱的定义和性质:纯碱又称碱面和洗涤碱，国际贸易中又称为苏打或纯碱，由分子量为105.99的碳酸钠组成。纯碱是重要的基础化工原料，是“三酸两碱”中的两碱之一。它广泛应用于许多领域，在国民经济中占有非常重要的地位。碳酸钠是一种钠盐，具有腐蚀性，能与酸、盐、碱发生反应。

纯碱的分类和用途:根据密度不同，纯碱可分为轻纯碱(轻碱)和重纯碱(重碱)，两者成分相同，但物理形态和用途不同。碳酸钠是重要的化工原料之一，其用途主要包括以下领域:建筑材料、化工生产、印染冶金和食品加工。此外，纯碱还广泛用于环境脱硫、医药产品、制革、造纸等。高端纯碱也可用于制造显像管玻壳和光学玻璃。

纯碱生产工艺:目前纯碱生产工艺主要分为合成碱法和天然碱法。合成碱法约占世界纯碱产能的三分之二，天然碱法约占三分之一。碱合成法分为联碱法和氨碱法。中国是世界上唯一拥有联碱法、氨碱法、天然碱法三种生产技术的国家。

纯碱产业链:纯碱是一种重要的化工原料。其产业链涵盖了动力煤、天然气、原盐、石灰石、合成氨等上下游原料和技术。，下游还涵盖建材、轻工、化工、冶金、纺织等工业领域。最终产品也渗透到我们日常生活的方方面面。

纯碱的包装和储存:纯碱的下游用户可以根据自己的特殊要求与厂家协商装袋标准。包装方式主要分为大袋、小袋和散装无袋。纯碱储存主要分为定点储存和移动储存，以及袋装储存和散装储存。纯碱在长期暴晒的情况下，会吸收空气体中的水分和二氧化碳，潮湿的话容易形成硬块，影响使用。

一、纯碱的定义和性质

1.什么是纯碱？

纯碱，又称苏打粉和洗碱，在国际贸易中又称为苏打或纯碱。它的成分是碳酸钠，CASNo。497-19-8，其分子量为105.99，化学品纯度大于99.5%(质量分数)。

纯碱是一种重要的基础化工原料，白色无味粉末或颗粒，高温下易分解。它是“三酸两碱”中的两碱之一，但属于强电解质盐，因其水溶液呈弱碱性，故称纯碱。

2.纯碱的物理性质

碳酸钠在室温下是白色无味的粉末或颗粒。它具有吸水性，逐渐吸收空气体中的水分，形成团块。水合物有三种，即一水碳酸钠、七水碳酸钠和十水碳酸钠。碳酸钠结晶水合物在干燥空气体中易风化。

纯碱(碳酸钠)溶于水和甘油，微溶于无水乙醇，难溶于丙醇。20℃时每100克水中可溶解20克碳酸钠，35.4℃时溶解度最高，每100克水中可溶解49.7克碳酸钠。

3.纯碱的化学性质

碳酸钠属于钠盐，有一定的腐蚀性。

(1)稳定性。它是稳定的，但在高温下会分解产生氧化钠和二氧化碳。碳酸钠长时间接触空气体，可吸收空气体中的水分和二氧化碳，生成碳酸氢钠。

(2)水解反应。碳酸钠在水溶液中水解，离子化的碳酸根离子与水中的氢离子结合形成碳酸氢根离子，导致溶液中的氢离子减少，留下离子化的氢氧根离子，故其水溶液呈碱性(pH=11.6)。

(3)与酸反应。它能与酸发生复分解反应。如果有足够的盐酸，就会形成氯化钠和碳酸。不稳定的碳酸会立即分解成二氧化碳和水，碳酸钠与其他种类的酸也会发生类似的反应。

(4)与盐反应。与盐可发生复分解反应，如某些钙盐和钡盐可与碳酸钠沉淀，生成新的钠盐。

(5)与碱反应。能与氢氧化钙、氢氧化钡等碱发生复分解反应，生成沉淀和氢氧化钠，俗称苛化。

二、纯碱的分类和用途

1.纯碱的分类

根据密度不同，纯碱可分为轻纯碱(轻碱)和重纯碱(重碱)，两者成分相同，但物理形态和用途不同:轻碱密度为500-600kg/之间，为白色结晶粉末，多用于家用洗涤、化学溶剂和食品加工行业；碱密度1000-1200kg/，白色细腻，多用于平板玻璃的生产。与轻碱相比，重碱具有坚固、粒径大、密度高、吸湿性低、不易结块、不易飞扬、流动性好等特点。此外，还有密度分别约为370kg/和1550-2553kg/的超轻纯碱和超重纯碱。目前，在期货交易所上市的纯碱品种是重碱。

根据用途不同，纯碱可分为工业纯碱和食用纯碱。纯碱行业执行中华人民共和国(PRC)发布的国家标准GB/T 210-2004《工业碳酸钠及其试验方法》(以下简称国标)，包括GB/T 210.1-2004《工业碳酸钠及其试验方法第1部分工业碳酸钠》和GB/T 210.2-2004《工业碳酸钠及其试验方法第2部分工业碳酸钠试验方法》。食用纯碱执行GB 1886-1992《食品添加剂碳酸钠》标准。在达到工业纯碱低盐碱标准的基础上，增加了砷和重金属的含量限值。

根据氯化物含量，纯碱可分为普通碱、低盐、超低盐和特低盐。根据国家标准，普通碱性氯化钠的质量分数≤1.20%；低盐碱氯化钠质量分数≤0.90%；超低盐碱氯化钠质量分数≤0.70%；特种低盐氯化钠的质量分数≤ 0.30%。

2.纯碱有哪些用途？

碳酸钠是重要的化工原料之一，其用途主要包括以下领域:

(1)在建材领域，纯碱作为平板玻璃的主要原料之一，为反应提供钠离子，也是澄清剂的主要成分；

(2)在化工生产领域，纯碱广泛用于制造硅酸钠(俗称硅酸钠、硅酸钠)、碳酸氢钠(俗称小苏打)、氟化钠、重铬酸盐等产品；

(3)在印染冶金领域，纯碱在纺织生产过程中用作软化剂，或用作冶炼的助溶剂、选矿的浮选剂、炼钢的脱硫剂等。

(4)在食品加工领域，纯碱作为面食添加剂，起中和剂、膨松剂、缓冲剂和面团改良剂的作用，增加面食的口感和弹性，也可作为味精、酱油生产中的主要辅助添加剂。

此外，纯碱还广泛用于环境脱硫、医药产品、制革、造纸等。高端纯碱也可用于制造显像管玻壳和光学玻璃。

三。纯碱生产技术

在没有工业生产方法之前，人们从天然碱湖中收集纯碱或用含碱的草木灰制成纯碱，用于洗涤剂、玻璃、肥皂和皮革制造。随着工业的发展，原有的纯碱提取方法已经不能满足纯碱的需求，于是大规模的工业纯碱生产工艺应运而生。目前，制碱工艺主要分为合成碱法和天然碱法。合成碱法约占世界纯碱产能的三分之二，天然碱法约占三分之一。

碱合成法分为联碱法和氨碱法。中国是世界上唯一拥有联碱法、氨碱法、天然碱法三种生产技术的国家。

1.合成碱法

碱合成的发展经历了三个阶段。第一阶段是卢布兰的方法。1788年，法国化学家卢布兰发明了一种以盐为原料的碱制备方法。第二阶段是氨碱法。19世纪中后期，比利时索尔维兄弟开发了索尔维工艺，由于生产过程中需要氨作为介质，所以又称为氨碱法。氨法原料廉价易得，生产连续化，产品纯度高，适合大规模生产。到20世纪初，它逐渐取代了卢布兰的碱法。第三阶段，联合碱法。20世纪30年代，我国现代化学工业的开拓者、制碱专家侯博士结合我国实际生产情况，开发了侯氏制碱工艺，又称联合制碱工艺或联合制碱工艺。在这种方法中，合成氨厂和纯碱厂建在一起，生产纯碱，并生产副产品氯化铵。

(1)氨碱生产工艺

氨法，也称为苏威法或索格利特法。这种方法是比利时索尔维于1859年发明的，以盐、氨水和二氧化碳为原料，在室温下从溶液中分离出碳酸氢钠。索氏苏打工艺分为以下几个步骤:

首先，氨、水和二氧化碳反应生成碳酸氢铵；

其次，碳酸氢铵与氯化钠反应生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵，过滤得到碳酸氢钠固体；

步骤3，碳酸氢钠加热分解生成水、二氧化碳和碳酸钠(纯碱)；

第四步，将第二步中的氯化铵和熟石灰混合加热，得到氨气循环使用。

氨法整个过程中，氨气是循环利用的，副产品是氯化钙。

另外，氨碱法生产步骤简单，原料经济，碳酸钠产品纯度高，适合大规模生产。但是也有一些缺点。氨法氯化钠(盐)利用率最高只能达到75%，并排放大量废渣和废液(据统计，每生产一吨纯碱排放10吨废液)。废渣中含有大量氯化钙，难以利用，污染大。因此，采用氨碱工艺的纯碱企业一般都位于沿海或沿江，厂区位置有限。

(2)联合碱法生产工艺

联碱法，即侯制碱法，是我国著名化学家侯于1943年发明的。考虑到我国缺盐，在苏威法的基础上，将纯碱和合成氨两大工业联合起来，同时生产碳酸钠和氯化铵肥料，大大提高了盐的利用率，被称为侯氏制碱法。

侯氏碱的制备方法分为以下步骤:

首先，氨、水和二氧化碳反应生成碳酸氢铵，混合溶液中还含有氯化钠、氯化铵、碳酸氢钠等物质；

需要注意的是，联合碱法的前两步与氨碱法的前两步相同。

第三步，部分碳酸氢钠可直接出售，剩余的碳酸氢钠加热煅烧生成碳酸钠(即纯碱)，二氧化碳返回第一步循环使用。

在侯氏纯碱生产的整个过程中，二氧化碳被回收，而氯化铵是碳酸钠(纯碱)的副产品。在生产过程中，纯碱和氯化铵按1:1.1的比例生产。氯化铵按其含水量可分为干铵和湿铵，可用作氮肥和尿素的替代品。氨气由合成氨厂联合生产。

这种方法的优点是盐的利用率可提高到96%以上，还可用作氮肥，具有很高的工业价值。此外，还可与合成氨厂联合，直接转化合成氨原料气CO，省去生产工序。同时节省了焦炭、石灰石等资源型原料和采矿、矿石运输、石灰窑等一系列辅助设备的投入，也避免了氨碱工艺大量废渣、废液的排放。但该方法工艺流程相对复杂，生产设备投入成本高，设备维护复杂，生产出的纯碱质量控制难度大，还受上游合成氨和副产氯化铵价格的影响。

2.天然碱法

1984年，先驱们在美国怀俄明州的甜水河发现了碳酸氢钠，并将其用于洗涤剂和药品。1938年，美国山地燃料供应公司在怀俄明州格林河盆地勘探油气资源时，发现了世界上最大的天然碱矿。此后，美国纯碱工业凭借其独特的天然碱资源优势迅速发展。到1976年，美国天然碱法生产的纯碱占其国内总产量的70%，到1982年，这一比例高达94%。之后美国几乎所有的纯碱都是用天然碱法生产的。

目前，世界上已探明的天然碱矿仅分布在美国、中国、土耳其、墨西哥和南部非洲等少数国家和地区，其中美国、土耳其和中国是主要的天然碱生产国。我国已发现天然碱矿152处，储量近4亿吨，主要分布在河南及内蒙古、河南省桐柏地区，总储量1.5亿吨，远景储量3-5亿吨，约占全国天然碱总储量的80%。内蒙古袁波集团是中国唯一的天然碱生产商。

热天制碱过程

该方法是通过对天然碱矿物进行一系列过滤、除杂等过程来制备纯碱。根据碱矿成分的不同，天然碱的生产工艺主要分为蒸发法和碳化法。对于碱、硝酸盐、盐共存或主要成分为苏打浸泡(Na2CO3？10H2O)固体矿石，一般采用卤水碳化工艺，提取天然卤水进行碳化，干燥煅烧生产纯碱。对于结晶碱石(Na2CO3？碳酸氢钠？2H2O)是天然碱矿石的主要成分。一般采用蒸发工艺，通过分解或中和结晶碱石中的碳酸氢钠，然后蒸发提纯来生产纯碱。

天然碱工艺的应用受到地理位置和资源供应等基本条件的限制。与其他两种主流生产工艺相比，最大的优势在于成本更低。

3.三个过程的比例

中国天然碱产能相对较小，主要是天然碱矿数量有限。联碱法和氨碱法的产能比相当。截至2019年上半年，联碱工艺产能约1665万吨，占国内纯碱总产能的50.2%，氨碱工艺产能1479万吨，占总产能的44.6%，天然碱工艺产能仅占5.1%，产能仅为170万吨。

4.轻碱重法

无论是合成碱法还是天然碱法，生产出来的纯碱都是轻碱。厂家通常是将轻碱再加工制成重碱。目前主流的加工技术有两种:水合和挤压。水合作用分为固体水合作用和液体水合作用。

合法的方法是轻碱加水结晶生成一水碳酸钠，然后加热驱除结晶水。所制备的重碱保留了结晶形式，并且具有比轻碱更致密的结构。挤压法是用纯机械在高压下将轻碱挤压成两辊之间的薄而硬的碱饼，然后通过粉碎碱饼选择最佳粒度，再将过粗的颗粒再次粉碎，过细的颗粒再次挤压，从而制得重碱。

一般来说，我国纯碱企业的重质率在40%-60%左右。国内纯碱生产企业可根据上述产能比、下游需求、轻碱和重碱价差等因素调整轻碱和重碱比例。目前我国重碱产量增速远高于轻碱，主要是因为重碱下游需求大、稳、简单，而轻碱下游需求杂、小。

四。纯碱产业链介绍

纯碱是一种重要的化工原料，其产业链涵盖了动力煤、天然气、原盐、石灰石、合成氨等上下游原料和技术。下游还包括建材、轻工、化工、冶金、纺织等工业部门。，最终产品也渗透到我们日常生活的方方面面。

1.纯碱产业链的上游

根据纯碱生产工艺的不同，所需原料也不完全相同。天然碱生产纯碱的上游是天然碱矿，氨碱生产的上游是原盐和石灰石，联碱生产的上游是原盐和合成氨。制碱的燃料主要是动力煤，个别企业也用天然气。

2.纯碱产业链的中游

纯碱工业的主要产品是轻碱和重碱，重碱是由轻碱加工转化而来。联合碱法生产纯碱时，除了轻碱和重碱外，还会产生副产品氯化铵(简称氯化铵)，氯化铵是一种速效氮化肥，还可用于电池制造、电镀、印染等。农用氯化铵含氮量为25 ~ 25.4%，但由于含有氯基因，对土壤危害很大。在环保日益严峻的背景下，后期发展空受限。

3.纯碱产业链下游

玻璃是纯碱最主要的下游需求，约占50%，包括平板玻璃、日用玻璃、光伏玻璃等。碱主要用于生产平板玻璃。轻碱主要用于日用玻璃工业、洗涤剂和食品工业等。无机盐根据行业不同，使用轻碱和重碱。洗涤剂和氧化铝行业的一些下游企业可以根据纯碱和烧碱的价格变化，对窑炉进行改造和更换，从而降低生产成本。

动词 （verb的缩写）纯碱的包装和仓储

1、纯碱包装

纯碱下游用户可根据自己的特殊要求与厂家协商包装袋标准。包装方式主要分为大袋、小袋和散装无袋。

大袋包装指500kg/袋及以上。国内有两种包装规格:750kg/袋和1000kg/袋，后者又叫吨袋或吨袋。另外还有少数500kg/袋和1500kg/袋的包装规格。下游重用户多为平板玻璃企业，每月需求量大且集中。为了快速方便的进料，节省开箱人力，多采用吨包。

箱包是50kg/包及以下的箱包，主要有25kg/包、40kg/包、50kg/包三种规格。其中，25kg/袋一般用于食用碱包装，40kg/袋一般用于轻苏打包装，50kg/袋可用于轻碱或重碱包装。

无袋散装是指纯碱由罐装车从纯碱生产企业的成品料仓直接装入汽车的料罐，再运输到纯碱用户，节省包装材料。散装适合两种情况:一是汽水生产企业周边有较大且稳定的下游用户，多为平板玻璃企业；二、纯碱进出口贸易。

关于纯碱净重的公差误差，要求大袋包装的平均偏差在5 kg以内。小袋包装有两种方式:一种是随机抽取10袋称重，要求平均偏差在0.2kg以内；另一种是随机称一袋，要求偏差在0.3kg以内

2.苏打储藏

纯碱储存主要分为定点储存和移动储存，以及袋装储存和散装储存。纯碱在长期暴晒的情况下，会吸收空气体中的水分和二氧化碳，潮湿的话容易形成硬块，影响使用。因此，纯碱的储存主要有四点要求:一是应储存在阴凉干燥的仓库中，防雨、雪、防潮、防晒、防热；二是与易燃物、酸、铵、有毒物质等分开存放。三是需要包装密封，防止受潮、损坏、污染；第四，在储存区放置适当的材料来控制泄漏。

本文源于海通期货。

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