Proces Solvay

Proces Solvay este principalul procedeu industrial de sinteză chimică al carbonatului de sodiu (sodă de rufe). A fost dezvoltat în forma sa modernă de către Ernest Solvay în timpul anilor 1860. Ingredientele pentru acest proces sunt ușor de obținut și ieftine: clorură de sodiu, obținută din saramură, direct din apele sărate, și calcarul, obținut prin minare. Producția mondială de sodă de rufe în 2005 era estimată la 42 milioane de tone.^[1]

Procese chimice

Schemă a procesului Solvay și a reacțiilor chimice implicate

Procesul Solvay are ca scop obținerea de sodă de rufe (predominant carbonat de sodiu, Na₂CO₃) plecând de la saramură (o sursă de clorură de sodiu, NaCl) și calcar (o sursă de carbonat de calciu, CaCO₃).^[2] Procesul principal, la nivel teoretic, este:

{\ce {{2NaCl}+ {CaCO3}-> {Na2CO3}+ {CaCl2}}}

Etape

În realitate, implementarea aceste reacții presupune unele procese mai complexe.^[3]^[4]^[5] O descriere simplificată ia în considerare patru reacții chimice diferite.

În prima etapă a procesului, dioxidul de carbon (CO₂) este trecut printr-o soluție apoasă concentrată de clorură de sodiu (NaCl) și amoniac (NH₃):

{\ce {(1)}}

{\ce {{NaCl}+ {CO2}+ {NH3}+ {H2O}-> {NaHCO3}+ {NH4Cl}}}

Amoniacul necesar pentru prima etapă, fiind un catalizator, este preluat dintr-o etapă ulterioară. Dioxidul de carbon necesar pentru reacția (1) este produs prin calcinarea calcarului la 950–1100 °C. Carbonatul de calciu (CaCO₃) din calcar este parțial transformat în var nestins, sau oxid de calciu (CaO) și dioxid de carbon:

{\ce {(2)}}

{\ce {{CaCO3}-> {CO2}+ {CaO}}}

Bicarbonatul de sodiu (NaHCO₃) care precipită în reacția (1) este filtrat de soluția fierbinte de clorură de amoniu (NH₄Cl), iar soluția de clorură se pune în reacție cu varul nestins (CaO) rămas de la calcinarea calcarului din etapa (2).

{\ce {(3)}}

{\ce {{2NH4Cl}+ {CaO}-> {2 NH3}+ {CaCl2}+ {H2O}}}

CaO conferă un caracter puternic bazic soluției prin formarea de var stins, Ca(OH)₂. Amoniacul obținut în reacția (3) este folosit în reacția (1).

Bicarbonatul de sodiu (NaHCO₃) rămas în urma filtrării este transformat în carbonatul de sodiu (Na₂CO₃), prin calcinare (la 160–230 °C), obținându-se și apă și dioxid de carbon:

{\ce {(4)}}

{\ce {{NaHCO3}-> {Na2CO3}+ {H2O}+ {CO2}}}

Vezi și

Proces Haber-Bosch

Referințe

^ Kostick, Dennis (2006). "Soda Ash", chapter in 2005 Minerals Yearbook, United States Geological Survey. See Table I.
^ Kiefer, David M. (februarie 2002). „Soda Ash, Solvay Style”. Today's Chemist at Work. 11 (2): 87–88, 90. Arhivat din original la 27 noiembrie 2018. Accesat în 23 septembrie 2017. Online version archived at WebCite from this original URL on 2008-03-12.
^ Speight, James (2001). Chemical Process and Design Handbook. McGraw Hill. doi:10.1036/0071374337. ISBN 0-07-137433-7.
^ "Process Best Practices Reference Document (BREF) for Soda Ash," report produced by the European Soda Ash Producer's Association Arhivat în 3 octombrie 2006, la Wayback Machine., March 2004. Archived at WebCite from this original URL Arhivat în 7 aprilie 2008, la Wayback Machine. on 2008-03-01.
^ Moore, John T. Edd (2005). Chemistry Made Simple. Broadway Books. p. 190. ISBN 0-7679-1702-2.

[Kostick-1] Kostick, Dennis (2006). "Soda Ash", chapter in 2005 Minerals Yearbook, United States Geological Survey. See Table I.

[Kiefer-2] Kiefer, David M. (februarie 2002). „Soda Ash, Solvay Style”. Today's Chemist at Work. 11 (2): 87–88, 90. Arhivat din original la 27 noiembrie 2018. Accesat în 23 septembrie 2017. Online version archived at WebCite from this original URL on 2008-03-12.

[3] Speight, James (2001). Chemical Process and Design Handbook. McGraw Hill. doi:10.1036/0071374337. ISBN 0-07-137433-7.

[ESAPA-4] "Process Best Practices Reference Document (BREF) for Soda Ash," report produced by the European Soda Ash Producer's Association Arhivat în 3 octombrie 2006, la Wayback Machine., March 2004. Archived at WebCite from this original URL Arhivat în 7 aprilie 2008, la Wayback Machine. on 2008-03-01.

[5] Moore, John T. Edd (2005). Chemistry Made Simple. Broadway Books. p. 190. ISBN 0-7679-1702-2.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]