Procezo Solvay

La **procezo Solvay** aŭ la **amoniako-sodo-procezo** estas la ĉefa industria procezo produktadi sodocindraĵon (kiu estas ĉefe valora por ĝia enhavo de natria karbonato). La amoniako-sodo-procezon disvolvigis en sia moderna formo Ernest Solvay dum la 1860-aj jaroj. La ingrediencoj por ĉi tiu procezo estas facile haveblaj kaj malmultekostaj: salakvo (el landinternaj fontoj aŭ el la maro) kaj kalkoŝtono (el minoj). Oni taksas la tutmondan produktadon de sodocindraĵo en 2011 je 51.3 miliardoj da kilogramoj, kun valoro de $7.55 miliardoj aŭ €5.73 miliardoj, kiu estas pli ol sep kilogramoj jare por ĉiu persono sur Tero. Kemiaj manufakturoj kiuj baziĝas sur la procezo Solvay nun produktas proksimume tri kvaronojn de ĉi tiu ofertado; la cetero miniĝas el naturaj deponejoj. Kvardek kvin procentoj de la tutmonda produktado de sodocindraĵo venas el Ĉinio; dudek unu procentoj venas el Usono; aliaj landoj kiuj produktas po pli ol du miliardojn da kilogramoj estas Germanio, Rusio kaj Turkio. La tuta procezo estas:

: 2 NaCl + CaCO3 → Na2CO3 + CaCl2

La efektiva aplikado de ĉi tiu larĝakadre ĝenerala reago estas kompleksa. Oni eblas doni simpligitan priskribon per la kvar malsamaj, interagantaj kemiaj reagoj, kiuj vidiĝas je la figuro. En la unua paŝo de la procezo, karbona dioksido (CO2) pasas tra koncentrita akva solvaĵo de natria klorido (NaCl) kaj amoniako (NH3).

: **(1)** &nbsp; NaCl + CO2 + NH3 + H2O → NaHCO3 + NH4Cl

Industrie, la reago efektiviĝas per pasi koncentritan salakvon tra du turoj. En la unua, amoniako bobelas tra la salakvo, kiu sorbas ĝin. En la dua, karbona dioksido bobelas tra la amoniaka salakvo, kaj natria hidrokarbonato (NaHCO3) precipitas el la solvaĵo. Notu ke, en alkala solvaĵo, NaHCO3 estas malpli solvebla ol natria klorido en akvo. La amoniako (NH3) bufras la solvaĵon cele al alkala pH; sen la amoniako, kromprodukto de klorida acido acidigus la solvaĵon kaj haltigus la precipitadon.

Oni regajnas en posta manipulo la "katalizilon" de amoniako, kiun la reago N-ro 1 bezonas, kaj relative malgranda kvanto da amoniako konsumiĝas. Oni produktas la karbonan dioksidon por tiu reago per la hejtanto ("la kalcinado") ĝis 950°–1100°C de la kalkŝtono. La kalcia karbonato (CaCO3) en la kalkŝtono parte konvertiĝas al kaŭstika kalko (kalcia oksido, CaO) kaj karbona dioksido:

: **(2)** &nbsp; CaCO3 → CO2 + CaO

La natria hidrokarbonato (NaHCO3) kiu precipitis dum la reago N-ro 1 filtriĝas el la hejta solvaĵo de amoniaka klorido (NH4Cl), kaj la solvaĵo tiam reagiĝas kun la kaŭstika kalko (kalcia oksido, CaO), restanta el la hejtado de la kalkŝtono en manipulo N-ro 2.

: **(3)** &nbsp; 2 NH4Cl + CaO → 2 NH3 + CaCl2 + H2O

La kalcia oksido (CaO) konstituas forte alkalan solvaĵon. La amoniako el reago N-ro 3 recikliĝas reen kuniĝi al la salakva solvaĵo de komenca reago (N-ro 1).

La precipitita filtraĵo de natria hidrokarbonato (NaHCO3) el reago N-ro 1 tiam konvertiĝis per kalcinado ĝis 160°–230°C al la fina produkto, natria karbonato (Na2CO3), produktante akvon kaj karbonan dioksidon kiel kromproduktoj:

: **(4)** &nbsp; 2 NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2

La karbona dioksido rezulte de manipulo N-ro 4 regajnas por reuzo dum manipulo Nr-o 1. Kun taŭga konstrukcia dezajno kaj direktado, manufakturo Solvay povas reutiligi preskaŭ ĉiom da ĝia amoniako, kaj ĝi konsumas nur malgrandajn kvantojn de kroma amoniako por anstataŭi perdojn. La nuraj signifoplenaj enmetoj por la procezo Solvay estas salo, kalkŝtono kaj termika energio, kaj ĝia nura maĵora kromprodukto estas kalcia klorido, kiu vendiĝas kiel vojsalo degeli glacion kaj neĝon.

### Varianto de Hoŭ Debang 
Dum la 1930-aj jaroj ĉina kemiisto Hoŭ Debang elpensis modifon al la procezo Solvay, en kio la unuaj manipuloj estas la tutsama kiel la procezo kiu priskribiĝis je la supraj alineoj. Tamen, amoniaka klorido (NH4Cl) anstataŭas la kalcian kloridon (CaCl2). Anstataŭ traktante la ceterajn solvaĵon kun kalko, oni pumpas karbonan dioksidon kaj amoniakon en la solvaĵon; oni aldonas natrian kloridon ĝis la solvaĵo saturiĝas je 40°C, tiam malvarmas la solvaĵon ĝis 10°C. La amoniaka klorido kiu precipitiĝas estas elprenita per filtrado, kaj la solvaĵo recicliĝas por la produktado de plua natria karbonato. La procezovarianto de Hoŭ eliminas la produktadon de kalcia klorido. La kromprodukto de amoniaka klorido rafineblas por uzo kiel neorganika grasumo, kiu povas havi pli grandan komercan valoron ol CaCl2, tiel reduktante la amplekson de forĵetejoj. Pluaj detaloj de la industria efektivigo de ĉi tiu procezo haveblas en la raporto de Asocio de Eŭropaj Produktantoj de Sodocindraĵo (ESAPA).
 La cindroj de fuko kaj laminario, kiuj ankaŭ rendimentas sodocindraĵon, estis la bazo de enorma dek-oka-jarcenta industrio en Skotlando. Oni ankaŭ minis alkalojn ĉe sekaj lagofundoj en Egiptio.

## Notoj 
Kategorio:Kemiaj reakcioj
Kategorio:Historio de kemio‎
Kategorio:Kemia inĝenierarto
Kategorio:Inventaĵoj kaj malkovroj
Kategorio:Ĝermoj pri kemio