WikiDer > Solvay-Verfahren

Schematisch dargestellter Solvay-Prozess: rot die Feststoffe Kalziumkarbonat, Calciumoxid, Natriumhydrogencarbonat und Natriumcarbonat; blau die wässrigen Lösungen der Salze Natriumchlorid, Ammoniumchlorid und Calciumchlorid; grüne die Gase Kohlendioxid und Ammoniak.

Es Solvay-Verfahren (von Ernest Solvay) ist ein Verfahren zur Herstellung von Natriumcarbonat (Limonade) aus Natriumchlorid und Kalziumkarbonat.

Geschichte

Soda könnte bereits im industriellen Maßstab durch die Leblanc-Verfahren. Damit waren mehrere Nachteile verbunden. Erstens waren mehrere Nebenprozesse erforderlich, damit der Prozess funktionierte. Der Prozess fand bei hohen Temperaturen statt, was mit einem hohen Energieverbrauch verbunden war, und die Materialien waren während der Prozesse meist in fester Form. Außerdem kam das schädliche Restprodukt Calciumsulfid kostenlos in großen Mengen.

Das Solvay-Verfahren wurde entwickelt von Ernest Solvay, der am 15. April 1861 seinen Patentantrag eingereicht hat. 1863 gründete er mit Familie und Freunden die Firma "Solvay & Cie". dass 1865 eine Sodafabrik in Couillet begann. Zunächst 1,5 Tonnen Soda, das sogenannte the Ammoniak-Sodapro Tag produziert. Bis 1870 waren die Kinderkrankheiten des Prozesses überwunden und die Produktion von Solvaysoda stieg stark an. 1890 wurde in Deutschland bereits mehr Solvaysoda als Leblancsoda produziert, und nach 1914 brach die Leblanc-Produktion vollständig zusammen. Da die Solvaysoda viel billiger war als die Leblancsoda, war letzteres zum Verschwinden verurteilt.

Ein Nachteil des Solvay-Verfahrens besteht darin, dass pro produzierter Sodaeinheit mehr Kochsalz benötigt wird. Daher befanden sich die Solvay-Fabriken normalerweise in der Nähe von Salzvorkommen und möglicherweise Kalkstein und Kohle. Das benötigte Ammoniak wurde ursprünglich aus Ammoniakwasser, ein Nebenprodukt von Gaswerk und Kokereien.

Prozessablauf

Der Solvay-Prozess hat die Nettoreaktion:

${displaystyle mathrm {CaCO_{3} 2NaCl longrightarrow Na_{2}CO_{3} CaCl_{2}} }$

Im ersten Schritt, Kalziumkarbonat (Das von Kalkstein extrahiert wird) unter dem Einfluss von Wärme umgewandelt in Calciumoxid und Kohlendioxid:

${displaystyle mathrm {CaCO_{3} longrightarrow CaOCO_{2}} }$

Kohlendioxid zusammen mit Ammoniak durch eine konzentrierte Lösung von Natriumchlorid geführt, verursacht Natriumhydrogencarbonat wird gebildet:

${displaystyle mathrm {NaCl CO_{2} NH_{3} H_{2}O longrightarrow NaHCO_{3} NH_{4}Cl} }$

Das gebildete Natriumhydrogencarbonat wird auf ca. 200°C erhitzt, wobei Wasser und Kohlendioxid abgespalten werden. Dieser Prozess wird Kalzinierung oder Kalzinierung genannt.

${displaystyle mathrm {2 NaHCO_{3} longrightarrow Na_{2}CO_{3} H_{2}O CO_{2}} }$

Im letzten Schritt wird Ammoniak zurückgewonnen und in den zweiten Schritt zurückgeführt:

${displaystyle mathrm {2 NH_{4}Cl CaO longrightarrow 2 NH_{3} CaCl_{2} H_{2}O} }$

Das hiermit gebildete Calciumchlorid wird als Nebenprodukt verkauft.