Solvay süreci

Solvay işlemi veya amonyak-soda prosesi üretimi için kimyasal bir süreçtir , sodyum karbonat ( Na ₂ C O ₃ ). 1860 yılında Ernest Solvay tarafından geliştirildi ve o zamana kadar kullanılan Leblanc sürecinin yerini aldı .

Dünyanın en önemli üreticisi, çoğunluğu en önemli deterjan bileşeni olan sodyum perkarbonata dönüştürülen yılda (2010) yedi milyon ton sodyum karbonat üreten kimya şirketi Solvay'dır .

Malzeme dengesi

Solvay'a göre kimyasal döngü süreci olarak soda üretimi (! Eğitimler ,! Ara ürünler ,! Ürünler )

Süreç, büyük miktarlarda bulunan ucuz hammaddeler olan kireç ( kalsiyum karbonat ) ve sofra tuzu (sodyum klorür) ve bunların soda ve kalsiyum klorür oluşturmak için reaksiyonlarına dayanmaktadır.

${\ displaystyle \ mathrm {\ CaCO_ {3} +2 \ NaCl \ rightarrow Na_ {2} CO_ {3} + CaCl_ {2}}}$

Bununla birlikte, başlangıç ​​materyalleri kalsiyum karbonat ve sodyum klorüre ters reaksiyon olduğu için gönüllü olarak gerçekleşmez.

${\ displaystyle \ mathrm {\ CaCl_ {2} + Na_ {2} CO_ {3} \ rightarrow CaCO_ {3} +2 \ NaCl}}$

ki olan termodinamik olarak tercih edilir. Solvay işlemi, ileri reaksiyonu gerçekleştirmek için , daha sonra nihai kütle dengesinde eksik olan başka bir maddeyi, amonyağı devreye sokar: Solvay işlemi, eklenen amonyağın kapalı bir döngüde olduğu bir kimyasal döngü olarak çalışır. ve Leblanc sürecinin büyüklük sırasındaki çevre kirliliği önlenebilir.

Bununla birlikte, Solvay işleminin dezavantajları da vardır: Çok miktarda su tüketir ve yine de her bir kilogram soda için yaklaşık 1 kg kullanılamaz kalsiyum klorür üretir ve bu da atık suya ve dolayısıyla nehirlere ve denizlere salınır. Su kirliliğini azaltmak için ayrıca çökeltme havzaları (kireçtaşı havuzları) vardır, örn. B. Yüzey suyunun Saale nehrine geri beslendiği Bernburg yakınlarındaki Latdorf'ta. Yıllık 1 milyon ton soda üretimi de yaklaşık 1 milyon ton kalsiyum klorür üretir. Bu miktar, her gün 1000 tonluk üç yük trenine karşılık geliyor.

Ayrıntılı prosedür

Sürecin bireysel adımları şunlardır:

1. Kireç yakılır:

${\ displaystyle \ mathrm {\ CaCO_ {3} \ rightarrow CaO + CO_ {2} \ uparrow}}$

Kalsiyum karbonat ısıda kalsiyum okside ("yanmış kireç") ve karbondioksite ayrışır .

2. Karbon dioksit , amonyakla birlikte konsantre bir salin solüsyonuna eklenir. İşlemde sodyum hidrojen karbonat çöker ve oluşan amonyum klorür solüsyonundan ayrılır.

${\ displaystyle \ mathrm {\ NaCl + CO_ {2} + NH_ {3} + H_ {2} O \ rightarrow NaHCO_ {3} \ downarrow + NH_ {4} Cl}}$

Sofra tuzu karbon dioksit, amonyak ve su ile reaksiyona girerek sodyum hidrojen karbonat ("soda") ve amonyum klorür ("salmiak") oluşturur.

Bireysel alt adımlar:

${\ displaystyle \ mathrm {\ CO_ {2} + H_ {2} O \ rightarrow H_ {2} CO_ {3}}}$

Karbondioksit ve su, karbonik asit oluşturmak için reaksiyona girer ...

${\ displaystyle \ mathrm {\ H_ {2} CO_ {3} + NH_ {3} \ rightarrow NH_ {4} HCO_ {3}}}$

... amonyakla birlikte amonyum hidrojen karbonat oluşturur ...

${\ displaystyle \ mathrm {\ NH_ {4} HCO_ {3} + NaCl \ rightarrow NaHCO_ {3} \ downarrow + NH_ {4} Cl}}$

... sırayla sodyum hidrojen karbonat ("soda") ve amonyum klorür ("salmiak") oluşturmak için genel tuzla reaksiyona girer.

3. Sodyum hidrojen karbonat yaklaşık 200 ° C'ye ısıtılır ve  böylece su ve karbondioksit dışarı çıkar. Geriye kalan ürün sodadır. Bu işlem, kalsinasyon ( kalsine etme ) olarak bilinir .

${\ displaystyle \ mathrm {\ 2 \ NaHCO_ {3} \ rightarrow Na_ {2} CO_ {3} + H_ {2} O + CO_ {2}}}$

Sodyum hidrojen karbonat, ısıdaki suyu ve karbondioksiti ayırarak soda oluşturur.

4. Dördüncü adımda, amonyak geri kazanılır ve 2. adıma beslenir:

${\ displaystyle \ mathrm {\ 2 \ NH_ {4} Cl + CaO \ rightarrow 2 \ NH_ {3} + CaCl_ {2} + H_ {2} O}}$

Reaksiyon 2'den amonyum klorür, amonyak, kalsiyum klorür ve su oluşturmak için reaksiyon 1'den gelen çabuk kireç ile reaksiyona sokulur.

Bireysel kanıt

1. ↑ Solvay Almanya ( 27 Eylül 2011 tarihli İnternet Arşivinden Hatıra )
2. ↑ Solvay Germany - soda ve perkarbonat
3. ↑ bbglive.de: "Bernburg'daki Solvey fabrikası yeni kireç havuzunu faaliyete geçiriyor"

İnternet linkleri

• İşlem şeması (PDF dosyası; 966 kB)