Аммиачный способ получения соды¶

Аммиачный способ получения соды — промышленный метод производства кальцинированной соды (карбоната натрия, Na₂CO₃), основанный на взаимодействии водного раствора аммиака и диоксида углерода с насыщенным раствором поваренной соли. Также известен как аммиачно-содовый процесс или процесс Сольве. До середины XIX века основным методом получения соды был громоздкий и дорогостоящий процесс Леблана, требовавший больших затрат топлива и дававший вредные отходы. Аммиачный способ, разработанный бельгийским инженером-химиком Эрнестом Сольве в 1861 году и запатентованный им в 1863-м, оказался экономичнее: он позволил получать соду с меньшими энергозатратами и более высокой чистотой продукта.

¶Химическая сущность процесса

Метод основан на последовательности реакций в водной среде. Сначала в насыщенный раствор хлорида натрия (рассол) вводят аммиак, получая аммиачно-солевой раствор:

NaCl + NH₃ + H₂O → NH₄Cl + NaOH (упрощённо, через образование NH₄OH).

Через аммонизированный рассол пропускают диоксид углерода CO₂, который образуется при обжиге известняка:

CaCO₃ → CaO + CO₂.

В результате взаимодействия выделяется малорастворимый гидрокарбонат натрия (пищевая сода):

NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O → NaHCO₃↓ + NH₄Cl.

Гидрокарбонат натрия выпадает в осадок, поскольку его растворимость в присутствии хлорида аммония мала. Осадок отфильтровывают и прокаливают, получая кальцинированную соду:

2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑.

Выделяющийся CO₂ возвращают в производственный цикл.

¶Регенерация аммиака

Ключевая экономическая особенность процесса — замкнутый цикл по аммиаку. Фильтрат, содержащий хлорид аммония NH₄Cl, обрабатывают оксидом кальция (известью), полученным при обжиге известняка:

2NH₄Cl + Ca(OH)₂ → 2NH₃↑ + CaCl₂ + 2H₂O.

Аммиак отгоняют и вновь направляют в начало процесса, а побочным продуктом остаётся хлорид кальция CaCl₂. Именно поэтому потери аммиака в хорошо отлаженном производстве невелики, а сам реагент практически не расходуется.

¶Технологическая схема

Промышленная установка включает несколько стадий:

• Обжиг известняка в печах для получения CO₂ и извести.
• Абсорбция — насыщение рассола аммиаком.
• Карбонизация — пропускание CO₂ через аммонизированный рассол в специальных колоннах.
• Фильтрация — отделение осадка гидрокарбоната натрия.
• Кальцинация — прокаливание осадка до карбоната натрия.
• Дистилляция — регенерация аммиака из фильтрата.

¶Преимущества и недостатки

К достоинствам метода относят низкий расход топлива, высокую чистоту получаемой соды, непрерывность и возможность автоматизации, а также дешевизну исходного сырья (соль и известняк). Основной недостаток — образование большого количества побочного хлорида кальция, который долгое время сбрасывали в отходы, что создавало экологическую нагрузку. Позднее были разработаны способы его утилизации.

¶Значение и распространение

К концу XIX века аммиачный способ почти полностью вытеснил процесс Леблана. В России первое крупное производство по методу Сольве было запущено в 1887 году в Березниках (Пермский край), позднее — в Славянске и других городах. Сегодня подавляющая часть мировой кальцинированной соды производится именно аммиачным методом, что делает его одним из важнейших крупнотоннажных химических процессов.