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Solvay Verfahren Das oder auch Ammoniak Soda Verfahren ist ein chemischer Prozess zur Herstellung von Natriumcarbonat Na

Solvay-Verfahren

Das Solvay-Verfahren oder auch Ammoniak-Soda-Verfahren ist ein chemischer Prozess zur Herstellung von Natriumcarbonat (Na2CO3). Es wurde 1860 von Ernest Solvay entwickelt und löste das bis dahin verwendete Leblanc-Verfahren ab.

Weltweit bedeutendster Produzent ist der Chemiekonzern Solvay mit sieben Millionen Tonnen pro Jahr Natriumcarbonat (2010), die überwiegend zum wichtigsten Waschmittelbestandteil Natriumpercarbonat umgesetzt werden.

Stoffbilanz Bearbeiten

Sodaherstellung nach Solvay als chemischer Kreisprozess (! Edukte, ! Zwischenprodukte, ! Produkte)

Der Prozess geht von den billigen und in großen Mengen vorhandenen Rohstoffen Kalk (Calciumcarbonat) und Kochsalz (Natriumchlorid) aus, deren Reaktion zu Soda und Calciumchlorid

jedoch nicht freiwillig abläuft, da die Rückreaktion zu den Ausgangsstoffen Calciumcarbonat und Natriumchlorid

die thermodynamisch bevorzugte ist. Zur Realisierung der Hinreaktion wird daher beim Solvay-Verfahren ein weiterer Stoff, Ammoniak, mit ins Spiel gebracht, der in der letztendlichen Stoffbilanz dann aber wieder fehlt: Denn das Solvay-Verfahren arbeitet als chemischer Kreisprozess, bei dem das zugesetzte Ammoniak in einem geschlossenen Kreislauf verbleibt und Umweltbelastungen der Größenordnung des Leblanc-Verfahrens vermieden werden können.

Das Solvay-Verfahren hat aber auch Nachteile: Es verbraucht große Mengen an Wasser und erzeugt pro Kilogramm Soda immer noch ca. 1 Kilogramm unverwendbares Calciumchlorid, das ins Abwasser, und damit in Flüsse und Meere, abgegeben wird. Zur Reduzierung der Wasserverschmutzung gibt es auch Absetzbecken (Kalkteiche), z. B. in Latdorf bei Bernburg, wo das Oberflächenwasser wieder in den Fluss Saale geleitet wird. Bei der Produktion von 1 Million Tonnen Soda jährlich entstehen also auch etwa 1 Million Tonnen Calciumchlorid. Diese Menge entspricht täglich drei 1000-Tonnen-Güterzügen.

Das Verfahren im Detail Bearbeiten

Die einzelnen Schritte des Verfahrens sind:

1. Der Kalk wird gebrannt:

2. Kohlenstoffdioxid wird zusammen mit Ammoniak in eine konzentrierte Kochsalzlösung eingeleitet. Hierbei fällt Natriumhydrogencarbonat aus, das von der entstehenden Ammoniumchloridlösung getrennt wird.

3. Das Natriumhydrogencarbonat wird auf ca. 200 °C erhitzt, wobei Wasser und Kohlenstoffdioxid entweichen. Übrig bleibt dann das Produkt Soda. Dieser Vorgang wird als Kalzinierung (kalzinieren) bezeichnet.

4. Im vierten Schritt wird das Ammoniak wiedergewonnen und Schritt 2 zugeführt:

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Arnold F. Holleman, Egon Wiberg: Lehrbuch der anorganischen Chemie. 57.–70. Auflage. Walter de Gruyter & Co., Berlin 1964, Anhang I: Chemiegeschichte – Kurzbiographien der im Lehrbuch erwähnten Chemiker, Physiker und Techniker, S. 667.
  2. (Memento vom 27. September 2011 im Internet Archive)
  3. Solvay Deutschland - Soda und Percarbonat
  4. bbglive.de: "Solvay-Werk Bernburg nimmt neuen Kalkteich in Betrieb"

Weblinks Bearbeiten

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Veröffentlichungsdatum:
Das Solvay Verfahren oder auch Ammoniak Soda Verfahren ist ein chemischer Prozess zur Herstellung von Natriumcarbonat Na2CO3 Es wurde 1860 von Ernest Solvay entwickelt 1 und loste das bis dahin verwendete Leblanc Verfahren ab Weltweit bedeutendster Produzent ist der Chemiekonzern Solvay mit sieben Millionen Tonnen pro Jahr Natriumcarbonat 2010 2 die uberwiegend zum wichtigsten Waschmittelbestandteil Natriumpercarbonat umgesetzt werden 3 Inhaltsverzeichnis 1 Stoffbilanz 2 Das Verfahren im Detail 3 Einzelnachweise 4 WeblinksStoffbilanz Bearbeiten nbsp Sodaherstellung nach Solvay als chemischer Kreisprozess Edukte Zwischenprodukte Produkte Der Prozess geht von den billigen und in grossen Mengen vorhandenen Rohstoffen Kalk Calciumcarbonat und Kochsalz Natriumchlorid aus deren Reaktion zu Soda und Calciumchlorid C a C O 3 2 N a C l N a 2 C O 3 C a C l 2 displaystyle mathrm CaCO 3 2 NaCl rightarrow Na 2 CO 3 CaCl 2 nbsp jedoch nicht freiwillig ablauft da die Ruckreaktion zu den Ausgangsstoffen Calciumcarbonat und Natriumchlorid C a C l 2 N a 2 C O 3 C a C O 3 2 N a C l displaystyle mathrm CaCl 2 Na 2 CO 3 rightarrow CaCO 3 2 NaCl nbsp die thermodynamisch bevorzugte ist Zur Realisierung der Hinreaktion wird daher beim Solvay Verfahren ein weiterer Stoff Ammoniak mit ins Spiel gebracht der in der letztendlichen Stoffbilanz dann aber wieder fehlt Denn das Solvay Verfahren arbeitet als chemischer Kreisprozess bei dem das zugesetzte Ammoniak in einem geschlossenen Kreislauf verbleibt und Umweltbelastungen der Grossenordnung des Leblanc Verfahrens vermieden werden konnen Das Solvay Verfahren hat aber auch Nachteile Es verbraucht grosse Mengen an Wasser und erzeugt pro Kilogramm Soda immer noch ca 1 Kilogramm unverwendbares Calciumchlorid das ins Abwasser und damit in Flusse und Meere abgegeben wird Zur Reduzierung der Wasserverschmutzung gibt es auch Absetzbecken Kalkteiche z B in Latdorf bei Bernburg 4 wo das Oberflachenwasser wieder in den Fluss Saale geleitet wird Bei der Produktion von 1 Million Tonnen Soda jahrlich entstehen also auch etwa 1 Million Tonnen Calciumchlorid Diese Menge entspricht taglich drei 1000 Tonnen Guterzugen Das Verfahren im Detail BearbeitenDie einzelnen Schritte des Verfahrens sind 1 Der Kalk wird gebrannt C a C O 3 C a O C O 2 displaystyle mathrm CaCO 3 rightarrow CaO CO 2 uparrow nbsp Calciumcarbonat zersetzt sich in der Hitze zu Calciumoxid Gebrannter Kalk und Kohlenstoffdioxid 2 Kohlenstoffdioxid wird zusammen mit Ammoniak in eine konzentrierte Kochsalzlosung eingeleitet Hierbei fallt Natriumhydrogencarbonat aus das von der entstehenden Ammoniumchloridlosung getrennt wird N a C l C O 2 N H 3 H 2 O N a H C O 3 N H 4 C l displaystyle mathrm NaCl CO 2 NH 3 H 2 O rightarrow NaHCO 3 downarrow NH 4 Cl nbsp Kochsalz reagiert mit Kohlenstoffdioxid Ammoniak und Wasser zu Natriumhydrogencarbonat Natron und Ammoniumchlorid Salmiak Die einzelnen Teilschritte C O 2 H 2 O H 2 C O 3 displaystyle mathrm CO 2 H 2 O rightarrow H 2 CO 3 nbsp Kohlenstoffdioxid und Wasser reagieren zu Kohlensaure H 2 C O 3 N H 3 N H 4 H C O 3 displaystyle mathrm H 2 CO 3 NH 3 rightarrow NH 4 HCO 3 nbsp die wiederum mit Ammoniak zu Ammoniumhydrogencarbonat N H 4 H C O 3 N a C l N a H C O 3 N H 4 C l displaystyle mathrm NH 4 HCO 3 NaCl rightarrow NaHCO 3 downarrow NH 4 Cl nbsp das wiederum reagiert dann mit Kochsalz zu Natriumhydrogencarbonat Natron und Ammoniumchlorid Salmiak dd 3 Das Natriumhydrogencarbonat wird auf ca 200 C erhitzt wobei Wasser und Kohlenstoffdioxid entweichen Ubrig bleibt dann das Produkt Soda Dieser Vorgang wird als Kalzinierung kalzinieren bezeichnet 2 N a H C O 3 N a 2 C O 3 H 2 O C O 2 displaystyle mathrm 2 NaHCO 3 rightarrow Na 2 CO 3 H 2 O CO 2 nbsp Natriumhydrogencarbonat spaltet in der Hitze Wasser und Kohlenstoffdioxid ab wodurch Soda entsteht 4 Im vierten Schritt wird das Ammoniak wiedergewonnen und Schritt 2 zugefuhrt 2 N H 4 C l C a O 2 N H 3 C a C l 2 H 2 O displaystyle mathrm 2 NH 4 Cl CaO rightarrow 2 NH 3 CaCl 2 H 2 O nbsp Das Ammoniumchlorid aus Reaktion 2 wird mit dem gebrannten Kalk aus Reaktion 1 zu Ammoniak Calciumchlorid und Wasser umgesetzt Einzelnachweise Bearbeiten Arnold F Holleman Egon Wiberg Lehrbuch der anorganischen Chemie 57 70 Auflage Walter de Gruyter amp Co Berlin 1964 Anhang I Chemiegeschichte Kurzbiographien der im Lehrbuch erwahnten Chemiker Physiker und Techniker S 667 Solvay Deutschland Memento vom 27 September 2011 im Internet Archive Solvay Deutschland Soda und Percarbonat bbglive de Solvay Werk Bernburg nimmt neuen Kalkteich in Betrieb Weblinks BearbeitenProzessschema PDF Datei 966 kB Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Solvay Verfahren amp oldid 234092815