Производство соды

Производство соды прошло в своем развитии такой же путь, как и производство серной кислоты. Никола Леблан предложил промышленности совершенный метод, который далеко превосходил известные до того прежде всего благодаря использованию имевшегося в больших количествах сырья, к тому же достаточно дешевого. Но самому Леблану не удалось в полной мере увидеть результаты своего труда.

Никола Леблан родился в 1742 г. в городке Ивуа-ле-Пре (департамент Шер, Франция) в семье директора металлургического завода. Образование он получил в Хирургической школе в Париже, где наряду с медициной изучал также и химию (у Руэля). В 1770 г. Леблан стал домашним врачом герцога Орлеанского. Наряду с этим он занимался химическими исследованиями и в 1787 г. представил в Академию наук работу о кристаллизации квасцов и «кобальтового купороса». Он обнаружил, что соли различных элементов, имеющие аналогичный состав, кристаллизуются в одинаковых кристаллических формах. В 1789 г. Леблан предложил метод получения соды. Спустя два года он получил патент на этот способ сроком на 15 лет. Герцог Орлеанский финансировал строительство фабрики в Сен-Дени (около Парижа), на которой за 1791-1793 гг. было выработано около 300 фунтов соды. Но работы на ней были приостановлены из-за отсутствия серной кислоты, которую власти конфисковали для получения пороха. В феврале 1794 г. Комитет общественного спасения Франции (один из комитетов Конвента в период Французской революции) снял ограничения со всех способов получения соды для общественных нужд, но рекомендовал метод Леблана как единственно целесообразный.

Леблану приходилось вести нелегкую борьбу за признание своих открытий. Был период, когда он оказался в трудном материальном положении. И все же вряд ли это послужило причиной его самоубийства в 1806 г. в Сен-Дени, в богадельне для бедных. Леблан отнюдь не представлял собой человека, гонимого судьбой: он был администратором и управляющим завода по изготовлению пороха и селитры; в 1794 г. ему была поручена ликвидация лаборатории Лавуазье, а в 1795 г. он получил своего рода научное задание — изучить природные ресурсы департаментов Дарн и Аверон. В 1796 г. Леблану было предложено место профессора естественной истории в Университете г. Алби, но Леблан из-за перегруженности работой от этого места отказался. В 1798 г. Леблан становится депутатом в Совете старейшин парижского департамента.

Предприятия, использовавшие в промышленном масштабе метод Леблана, получали высокие прибыли. К 1810 г. французские содовые фабрики удовлетворяли все запросы потребителей в этом продукте.

Хотя в Англии вследствие развития текстильной промышленности потребность в соде резко возросла, тем не менее, английские фабриканты не применяли метод Леблана. Они продолжали получать соду традиционным путем: ввозили ее из Египта и Испании или покупали у отечественных промышленников, добывавших ее из растений (содержание соды в них составляло 3-5 % ). Такая сода обходилась в Англии дешевле искусственно приготовленной, поскольку на поваренную соль существовал такой высокий налог, что ее нельзя было рассматривать как сырье. Положение, однако, изменилось, когда ни импорт, ни отечественная продукция не могли уже удовлетворять возросшие потребности промышленности Англии в соде. После этого цены на соду поднялись, и в 1823 г. Джеймс Муспратт начал строительство первой содовой фабрики. Муспратт — друг Либиха — был одним из крупнейших создателей химической промышленности в Англии.

После того как Муспратт построил вторую, гораздо более крупную фабрику, перед ним внезапно возникли совсем новые проблемы. Побочные продукты содового производства — хлороводород и сульфид кальция — были вредным балластом в этом производстве. «Кислые» газы оказывали разрушающее действие на окрестности. Даже в местах, отдаленных от завода, поля и леса засыхали под действием паров соляной кислоты. «Дым» фабричных труб разрушал легкие людей и животных. Сульфид кальция, который обычно высыпали на склоны близлежащих холмов, превращался на воздухе в сероводород и диоксид серы. Эти газы отравляли окрестности и губительно действовали на здоровье людей. С дождевой водой химические вещества попадали в реки. Поэтому Муспратт вынужден был остановить фабрику в Ливерпуле, а другие предприятия перевести в более удаленные от населенных пунктов места. Начались поиски способов, с помощью которых можно было либо обезвредить побочные продукты, либо найти им применение.

Первых успехов на этом пути добился в 1836 г. У. Госсаж. Он стал использовать закрытые печи, а «солянокислый газ», т.е. хлороводород, поглощать водой в колоннах, наполненных коксом; получавшаяся при этом соляная кислота поступала затем в продажу. Она была необходима для приготовления клея, а спрос на клей повышался с ростом производства мебели. Все же со временем возникло перепроизводство соляной кислоты, и в 1864 г. в Англии был издан «щелочной закон», который запрещал содовым промышленникам выбра­сывать в воздух более 5 % хлороводорода.

Между тем в 1860 г. бельгийский промышленник Э. Сольве предложил новый промышленный способ получения соды и построил для этого небольшую фабрику. Его метод оказался более рентабельным и менее вредным для окружающей среды, чем метод Леблана.

Однако владельцы фирмы «Сода Леблана», опасаясь за свои инвестиционные капиталы, искали пути к дальнейшему использованию побочных продуктов. В 1867 г. немецкий химик Вальтер Велдон нашел метод использования хлороводорода: под действием пиролюзита (диоксида марганца) хлороводород превращался в хлор. При добавлении карбоната или гидроксида кальция, а также при пропускании воздуха через нагретый «шламм Велдона» диоксид марганца можно было регенерировать.

Через пять лет Генри Дикон нашел способ окисления хлороводорода до хлора кислородом воздуха при каталитическом действии пористого каменного угля или глины, нагретых и пропитанных сульфатом меди.

Хлор и хлорная известь во второй половине XIX в. нашли широкое применение в текстильной промышленности и в производстве бумаги. После этого владельцы фирмы «Сода Леблана» могли даже увеличить выпуск своей продукции и снизить цены за счет дополнительных доходов. Когда в 1880 г. удалось к тому же найти способ регенерации серы из сульфида кальция, метод Леблана оказался технически очень выгодным; в процессе развития этого метода было создано различное новое технологическое оборудование, например пламенная и муфельная печи, вращающаяся печь, чаны для выпаривания и высушивания различных веществ.

В Германии к началу XIX в. метод Леблана применялся лишь в отдельных случаях. В результате специфически протекающей в Германии промышленной революции развитие химической промышленности происходило заметно медленнее, чем в Англии: распыленность промышленности по многим немецким городам и политика реставрации феодализма, осуществляемая Меттернихом, мешали и росту влияния буржуазии, и формированию национального рынка. В 1834 г. соглашение о Таможенном союзе несколько улучшило положение. К 1865 г. относится создание в Людвигсхафене баденской анилино-содовой фабрики (БАСФ), на базе которой вскоре возникло крупнейшее международное химическое акционерное общество. К этому времени в Германии появилось много высоко образованных химиков, и правление БАСФ умело использовало это. В начале XX в. Германия догнала Англию и Францию в развитии химической промышленности, а в некоторых областях даже опередила их. И одной из причин этого была хорошо поставленная система химического образования. В развитии промышленности нельзя добиться преимущества, импортируя современную технику: ее следует развивать самим.

В начале XX в. производство соды полностью перешло на метод Сольве. Уже с конца 80-х годов XIX в. в Германии 75 % соды получали именно этим способом.

Производство соды в 1869 г. достигало: в Англии — около 5,1 млн. немецких центнеров (255 000 т); во Франции — около 2,3 млн. немецких центнеров (115 000 т); в Германском Таможенном союзе — около 1,5 млн. немецких центнеров (75 000 т).

Цена 1 т кристаллической соды упала от 60 фунтов стерлингов в 1814 г. до 4 фунтов стерлингов в 1865 г. В Англии 60 фабрик, производящих в 1869 г. соду, выдавали, кроме того ежегодно свыше 350 000 т серной кислоты.