Wiadomości zebrał Wojciech Węckowski
Transkrypt
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