Wiadomości zebrał Wojciech Węckowski

SODA
Wiadomości zebrał Wojciech Węckowski
Soda, czyli bezwodny węglan sodu, to jeden z podstawowych surowców
współczesnego przemysłu. Niemal 50% światowej produkcji sody trafia do przemysłu
szklarskiego, gdzie wykorzystywana jest jako topnik stanowiący ok. 20% mieszanki wsadu
surowcowego przy wytopie szkła. Dalsze 30% wytwarzanej sody wykorzystywane jest jako
surowiec w przemyśle chemicznym, gdzie stosowana jest w produkcji: nawozów
mineralnych, soli organicznych i nieorganicznych oraz barwników i pigmentów. Ok. 10%
produkowanej sody wykorzystywane jest przy produkcji środków piorących i czyszczących,
w których stosowana jest jako aktywny wypełniacz zwiększający efekt piorący związków
powierzchniowo czynnych. Tylko w Stanach Zjednoczonych, które są drugim po Chinach,
wytwórcą sody na świecie, w zeszłym roku wyprodukowano 13,5 miliona ton tego surowca.
Otrzymywanie sody – Metoda Lablanca
Metoda ta była pierwszą historycznie opracowaną, lecz dzisiaj nie jest już stosowana.
Polegała ona na przeprowadzeniu dwustopniowego procesu. W pierwszym etapie sól
kamienną poddawano działaniu kwasu siarkowego(VI) otrzymując siarczan(VI) sodu.
2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl
Etap drugi polegał na przeprowadzeniu endotermicznej reakcji redukcji siarczanu(VI)
sodu połączonej z wytworzeniem sody. Ciepło niezbędne do przeprowadzenia tej reakcji
uzyskiwano w skutek spalenia miału węglowego.
Na2SO4 + 2C + CaCO3 → Na2CO3 + CaS + CO2
W efekcie procesu uzyskiwano stop, z którego sodę wyługowywano wodą. Otrzymany
roztwór odparowywano, co wymagało znacznych ilości energii. Problem stanowiły również
odpady w postaci chlorowodoru i siarczku wapnia. Ten ostatni składowany był na hałdach,
gdzie ulegał następującej przemianie:
CaS + H2O + CO2 → CaCO3 + H2S
Otrzymywanie sody – Metoda Solvaya
Metoda ta została zaproponowana w 1872 roku przez belgijskiego inżyniera Solvaya.
Sumarycznie reakcję otrzymywania sody tą metodą możemy zapisać jako:
CaCO3 + 2NaCl → Na2CO3 + CaCl2
Pierwszy etap procesu to otrzymywanie dwutlenku węgla i wapna palonego poprzez
termiczny rozkład węglanu wapnia:
CaCO3 ↔ CaO + CO2
Zachodząca reakcja jest endotermiczna i odwracalna. Proces rozkładu prowadzony jest
w temperaturze 1000 - 1100˚C.
1
W kolejnym etapie następuje proces karbonizacji, który polega na absorpcji amoniaku
i dwutlenku węgla we wstępnie oczyszczonej solance:
2NaCl + NH3 + 2CO2 + 2H2O → 2NaHCO3 + 2NH4Cl
Ponieważ dwutlenek węgla źle absorbuje się w solance, w pierwszej kolejności nasyca się ją
amoniakiem. Uzyskiwany wodorowęglan sodu jest trudno rozpuszczalny w wodzie i wytrąca
się w postaci osadu. Chlorek amonu lepiej rozpuszcza się w wodzie i przy odpowiednim
prowadzeniu procesu pozostaje w roztworze.
Kolejny etap, to kalcynacja, czyli termiczny rozkład uzyskanego wodorowęglanu
sodowego:
2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O
Ostatnim etapem jest regeneracja amoniaku, który krąży w instalacji, z wykorzystaniem
wapna gaszonego:
2NH4Cl + Ca(OH)2 → 2NH3 + 2H2O + CaCl2
Wapno gaszone czyli wodorotlenek wapnia uzyskuje się w procesie gaszenia wapna
palonego uzyskanego w pierwszym etapie procesu. Reakcję tą zapisujemy jako:
CaO + H2O → Ca(OH)2
Na rysunku 1., który zamieszczono na następnej stronie, przedstawiono ogólny
schemat ideowy produkcji sody metodą Solvaya.
Literatura:
1.„ICIS Chemical Business”, Vol. 275, No.3, artykuł pt.: „Soda ash”;
2.„ICIS Chemical Business”, Vol. 275, No.2, artykuł pt.: „Will soda ash wash in 2009?”;
3.„Podstawy technologii chemicznej” Henryk Koneczny, WNP, Warszawa 1973;
4.„Technologia chemiczna” Jacek Molenda, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne,
Warszawa 1997.
2
Rysunek 1. Schemat ideowy produkcji sody metodą Solvaya.
3